KR20210048111A - 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법. - Google Patents

농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법. Download PDF

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Abstract

본 발명은 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측정 영역을 거칠게 하여 보다 정확하게 농도를 측정할 수 있는 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법에 관한 것이다. 본원 발명은 전극 표면의 일부분을 측정 영역으로 하고 주변에 비해 측정 영역의 표면을 더 거칠게 형성함으로써, Coffee ring effect를 방지하고 pinning effect에 의해 보다 균일하게 전극 표면에 입자를 형성 할 수 있도록 하여 정확한 농도를 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법.{Device and system and method for measuring concentration.}
본 발명은 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측정 영역을 거칠게 하여 보다 정확하게 농도를 측정할 수 있는 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법에 관한 것이다.
종래의 농도 측정 장치는 전기 전도도 방식을 사용하여 농도를 측정하고자 하는 용액에 담겨있는 두 전극에 전압을 가하여 용액 내 전해질 이온의 세기를 측정하는 방식이거나, 광굴절 방식을 사용하여 농도를 측정하고자 하는 용액에 빛을 입사시키고 용액의 농도에 따른 굴절율 차이를 측정하는 방식이었다. 위의 종래의 농도 측정 장치는 자주 계측 장비를 보정해야 했으며, 계측 수치가 부정확하다는 단점이 있어 정밀 계측 분야나 정확도를 요구하는 염분 측정 분야에서는 사용이 어려웠다.
이에 QCM(Quartz Crystal Microbalance)를 농도 측정 분야에 적용하려는 시도가 있어왔다. 이를 도 10을 참조하여 설명한다. QCM은 진동하는 전극 표면에 물에 용해된 측정 대상을 분사한 이후, 수분을 증발 시켜 층정 대상만을 증착시키고, 증착된 측정 대상의 질량에 따라 QCM의 공진주파수가 변화하는 것을 이용하여 측정 대상의 질량의 분석이 가능하다.
그러나, QCM의 전극 표면이 충분히 거칠지 않아 수분이 증발하면서 Coffee ring effect(커피 컵에 형성되는 링처럼 물이 증발함에 따라 물이 있던 가장자리에 입자들이 뭉쳐서 퇴적 되는 현상)에 의해 입자들이 특정한 곳에 뭉쳐서 결정화 되는 현상이 발생하게 되었고, 상대적으로 큰 결정들이 발생하게 되어 실제 측정 대상의 질량보다 QCM의 공진주파수에 큰 영향을 미치게 되어 측정 결과가 부정확하다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, QCM의 전극 표면의 일부분을 측정 영역으로 하고 주변에 비해 측정 영역의 표면을 더 거칠게 형성함으로써, Coffee ring effect를 방지하고 pinning effect에 의해 보다 균일하게 전극 표면에 입자를 형성 할 수 있도록 하여 정확한 농도를 측정할 수 있는 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법의 농도 측정 장치는 전도성을 갖는 플레이트, 상기 플레이트의 상면 및 하면에 각각 배치되고, 서로 겹쳐지되, 일단 및 타단이 각각 상기 플레이트의 일측과 타측으로 연장되는 상부 전극 및 하부 전극, 상기 상부 전극의 상면에 구비되되, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 겹쳐지는 영역에 적층되는 측정 영역을 포함하고, 상기 측정 영역의 표면은 상기 상부 전극 표면에 비해서 더 큰 표면 거칠기를 가지며, 상기 상부 전극에 비해서 상기 측정부에 접촉되는 측정 대상을 균일하게 흡착하여 상기 측정 대상의 질량을 보다 정확하게 측정할 수 있고, 소정의 주파수로 일정하게 진동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정 대상은 액체에 용해되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정 영역은 탄소 나노 튜브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정 영역의 전극이 산화되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정 영역은 다공성 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정 영역은 다공성 메탈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정 영역의 rq(거칠기 윤곽의 근 평균 제곱 편차)는 92.5nm 이상이고 93.5nm 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 농도 측정 장치를 제조하는 농도 측정 장치의 제조방법에 있어서, 상기 탄소 나노 튜브는 에어스프레이로 분사되며, 분사된 이후 열처리 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 농도 측정 장치는 제 1 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 가열 수단은 상기 플레이트 상에 열선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 농도 측정 장치를 포함하는 농도 측정 시스템은 상기 농도 측정 장치, 상기 플레이트의 위로 측정물이 용해된 미세 입자를 분사하는 입자 분사기, 상기 입자 분사기에 압력을 가하는 피스톤, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전원을 인가하고 상기 농도 측정 장치에 진동을 가하는 전원 인가장치, 상기 농도 측정 장치의 진동을 감지하는 진동 감지 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기화 수단은 상기 플레이트에 열을 가하는 제 2 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 가열 수단은 핫 플레이트인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 가열 수단은 열선인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기화 수단은 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기에 대류를 일으키는 바람 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기화 수단은 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기의 습도를 제어하는 습도 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기화 수단은 핫 플레이트, 열선, 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기에 대류를 일으키는 바람 제어 수단, 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기의 습도를 제어하는 습도 제어 수단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 농도 측정 장치와 상기 농도 측정 시스템을 이용한 농도 측정 방법은 상기 입자 분사기가 측정 대상이 용해된 미세 입자를 상기 농도 측정 장치에 도포하는 도포단계, 상기 전원 인가장치가 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전압을 인가하고 상기 농도 측정 장치를 진동시키는 전압 인가 및 진동 단계, 상기 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 수단이 상기 농도 측정 장치 상에 존재하는 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 단계, 상기 진동 감지 장치가 상기 농도 측정 장치의 진동을 감지하여 측정 대상의 질량을 측정하는 질량 및 농도 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법은 QCM의 전극 표면의 일부분을 측정 영역으로 하고 주변에 비해 측정 영역의 표면을 더 거칠게 형성함으로써, Coffee ring effect를 방지하고 pinning effect에 의해 보다 균일하게 전극 표면에 입자를 형성 할 수 있도록 하여 정확한 농도를 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본원 발명의 농도 측정 장치의 사시도이다.
도 2는 본원 발명의 농도 측정 장치의 정면도이다.
도 3은 본원 발명의 농도 측정 장치의 제 1 실시 예의 사시도이다.
도 4는 종래의 QCM 표면과 본원 발명의 측정 영역에 흡착된 측정 대상의 형상 차이를 촬영한 그림이다.
도 5는 종래의 QCM 표면에 증착되는 물방울의 접촉각과 본원 발명의 측정 영역에 증착되는 물방울의 접촉각 차이를 나타낸 그래프이다.
도 6은 종래의 QCM 표면에 증착되는 입자 크기와 본원 발명의 측정 영역에 증착되는 입자 크기의 차이를 나타낸 그래프이다.
도 7은 측정 대상의 질량 대비 공진주파수 변화를 종래의 QCM 과 본원발명의 농도 측정 장치에서 측정한 그래프이다.
도 8은 본원 발명의 농도 측정 시스템의 개념도이다.
도 9는 본원 발명의 농도 측정 시스템의 개념도이다.
도 10은 본원 발명의 농도 측정 방법의 순서도이다.
도 11은 종래의 QCM을 이용한 질량 측정 장치이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
이하로, 도 1 내지 도 3을 참조하여 농도 측정 장치(100)의 구성 및 형태에 대해 설명한다.
도 1을 참조한 본원 발명의 농도 측정 장치(100)는 상면의 측정면에 액체에 용해된 측정 대상이 도포되고, 측정 대상이 용해된 액체를 기화시켜 측정 대상이 측정면에 흡착되고 나면, 농도 측정 장치(100)의 공진주파수의 변화를 통해 측정 대상의 질량을 계산해 낼 수 있는 장치이다.
본원 발명은 플레이트(110)를 포함할 수 있다. 플레이트(110)는 투명한 판 형태일 수 있으며 전도성을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본원 발명은 상부 전극(130) 및 하부 전극(120)을 포함할 수 있는데, 상부 전극(130)과 하부 전극(120)은 각각 플레이트(110)의 상면 및 하면에 각각 배치 될 수 있다. 또한, 상부 전극(130)과 하부 전극(120)이 배치된 부분은 서로 중복될 수 있어 플레이트(110)의 상면 및 하면이 모두 전극으로 둘러쌓인 부분이 존재하며, 이 플레이트(110)의 상면과 하면이 모두 전극으로 둘러쌓인 부분은 플레이트(110)의 중심부인 것이 바람직하다. 이는 본원 발명의 도 2에 보다 명확히 도시되어 있다. 상부 전극(130) 및 하부 전극(120)의 일단 및 타단은 각각 상기 플레이트(110)의 일측과 타측으로 연장되어 플레이트(110)의 가장자리를 전극이 둘러싸도록 형성될 수 있다.
또한, 본원 발명은 측정 영역(S)을 포함할 수 있다. 측정 영역(S)은 상부 전극(130)의 상면 상의 영역이며, 더 자세히는 상부 전극(130)과 하부 전극(120)이 중복되어 배치된 플레이트(110)의 중심부인 것이 바람직하다. 측정 영역(S)에는 측정하고자 하는 물질이 도포되어 측정 대상의 질량 및 그 농도를 측정할 수 있다.
상부 전극(130)과 하부 전극(120)이 중복되어 겹쳐진 부분에 측정 영역(S)이 위치함으로써 공간의 사용을 줄일 수 있으며 측정 영역(S)이 플레이트(110)의 중심부에 위치함으로써 플레이트(110)에 진동이 가해졌을 때 측정 대상이 플레이트(110) 밖으로 이탈하지 않을 수 있다.
측정 영역(S)의 표면은 상부 전극(130) 표면에 비해서 더 큰 표면 거칠기를 갖으며, 표면이 상부 전극(130)에 비해 거침으로써 상부 전극(130)에 비해서 상기 측정부에 접촉되는 측정 대상을 균일하게 흡착할 수 있어 상기 측정 대상의 질량을 보다 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 측정 대상은 액체에 용해된 상태로 측정 영역(S)에 도포되는 것이 바람직한데, 이에 따라 매끈한 표면에 액체에 용해된 측정 대상이 도포 되고 액체가 증발 될 시, Coffee ring effect에 따라 측정 대상의 흡착이 링 형태를 띠거나 한쪽에 뭉쳐질 수 있다. 그러나 본원발명에서는 측정 영역(S)의 표면이 거칠게 형성됨으로써 물에 용해된 측정 대상이 흡착 될 때 입자의 움직임을 방해하여 Coffee ring effect를 최소화 할 수 있다.
추가로, 측정 대상은 액체에 용해된 상태가 아닌 대기중에 포함된 상태일 수 있으며, 이 때 측정 대상은 측정 영역(S)에 정전기로 흡착될 수 있다.
또한 측정 영역(S)의 표면은 자잘한 홈이 규칙적으로 형성될 수 있는데, 이에 따라 측정 대상의 입자가 측정 영역(S)의 표면의 홈에서 결정화가 용이해져 홈을 중심으로 규칙적으로 입자가 퍼질 수 있다.
입자가 규칙적으로 퍼짐에 따라 측정 영역(S)의 상면에 큰 질량의 입자가 형성되지 않고, 도포된 측정 대상의 질량에 비해 농도 측정 장치(100)의 공진주파수의 변화가 커지는 현상을 방지하여 보다 정확한 측정 대상의 질량 및 측정 대상이 포함된 유체의 농도의 측정이 가능하다.
추가로, 본원 발명의 농도 측정 장치(100)는 제 1 가열 수단을 포함할 수 있다. 제 1 가열 수단이 포함됨으로써 측정 대상이 용해된 액체의 기화를 용이하게 할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 제 1 가열 수단은 플레이트(110)에 열을 가할 수 있는 장치이면 어떤 형태로든 가능하나, 더 자세히 설명하면 도 3과 같이 플레이트(110) 상에 열선(140)을 더 포함한 형태일 수 있다. 추가로, 이 때 플레이트(110)는 열전도율이 높은 물질일 수 있다.
이 때, 측정 영역(S)의 재질이나 형태에는 다양한 실시 예가 있을 수 있는데, 이하로 이에 대해 설명한다.
측정 영역(S)은 탄소 나노 튜브로 이루어져 상부 전극(130)보다 거칠게 형성될 수 있고, 표면에 규칙적인 홈이 형성될 수 있다. 탄소 나노 튜브는 에어스프레이로 상부 전극(130)의 상면에 도포되는 것이 바람직하며, 분사된 이후 열처리 되어 고정되는 것이 바람직하다.
또한 측정 영역(S)의 상부 전극(130)은 산화된 것일 수 있다.
또한, 측정 영역(S)은 다공성 폴리머로 이루어져 상부 전극(130)보다 거칠게 형성될 수 있고, 표면에 규칙적인 홈이 형성될 수 있다.
또한, 측정 영역(S)은 다공성 메탈로 이루어져 상부 전극(130)보다 거칠게 형성될 수 있고, 표면에 규칙적인 홈이 형성될 수 있다.
상술한 측정 영역(S)의 실시 예들은 측정 영역(S)의 거친 정도를 높이기 위한 수단이며, 실시 예를 적용함에 있어서 측정 영역(S)은 특정한 거친 정도를 가지는 것이 바람직한데, 측정 영역(S)의 Rq(Root mean square deviation of the roughens profile : 거칠기 윤곽의 근 평균 제곱 편차)는 92.5nm 이상이고 93.5nm 이하인 것이 바람직하며, Ra(Arithmetical mean deviation of the roughness profile : 거칠기 윤곽의 산술 평균 편차)는 77nm 이상 79nm 이하인 것이 바람직하다. 또한, Rz(Maximum height of the roughness profile : 거칠기 윤곽의 최대 높이)는 460nm 이상 500nm 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 수치를 가지는 거칠기 구조에서 최적의 핵생성 반응이 일어날 수 있어 액체에 용해된 상태의 측정 대상이 측정 영역(S) 위에서 용이하게 흡착될 수 있다.
이하로, 농도 측정 장치(100)의 효과를 설명하기 위해 도 4 내지 도 7의 그래프를 참조한다.
도 4는 종래의 QCM 표면과 본원 발명의 측정 영역(S)에 흡착된 측정 대상의 형상 차이를 촬영한 그림이다. 종래의 QCM 표면에는 측정 대상이 좁은 범위로 뭉쳐서 흡착되지만, 본원 발명의 측정 영역(S)에는 측정 대상이 균일하게 넓은 범위로 흡착됨을 알 수 있는데 이로 인해 종래의 QCM에서는 입자가 불균일하게 흡착되어 입자의 질량보다 QCM의 공진주파수에 미치는 영향이 커져 측정에 있어 오차가 있었으므로 신뢰구간이 좁지만, 본원 발명의 농도 측정 장치(100)에서는 흡착되는 입자의 크기가 균일하고 일정하므로 측정에 오차가 거의 없어 신뢰구간이 넓음을 알 수 있다.
도 5는 종래의 QCM 표면에 증착되는 물방울의 접촉각과 본원 발명의 측정 영역(S)에 증착되는 물방울의 접촉각 차이를 나타낸 그래프이며, 본 그래프를 통해 본원 발명의 농도 측정 장치(100)를 사용 했을 시, 종래의 QCM 보다 접촉각이 더 큼을 알 수 있고 더 나아가, 측정 대상이 용해되어 있는 액체의 증발이 용이하고, 측정 영역(S)의 표면이 오염되지 않아 재활용이 쉬움을 알 수 있다.
도 6은 종래의 QCM 표면에 증착되는 입자 크기와 본원 발명의 측정 영역(S)에 증착되는 입자 크기의 차이를 나타낸 그래프이다. 본 그래프를 보면 측정 대상이 용해된 액체에의 측정 대상의 농도가 높아짐에 따른 흡착된 입자 크기의 추이를 알 수 있는데, 이를 분석하면 종래의 QCM에서는 측정 대상의 농도가 높아짐에 따라 흡착된 입자의 크기가 커졌고, 이에 입자의 질량보다 QCM의 공진주파수에 미치는 영향이 커져 측정에 있어 오차가 있었으므로 신뢰구간이 좁았으나, 본원 발명의 농도 측정 장치(100)에서는 측정 대상의 농도에 상관없이 흡착되는 입자의 크기는 일정하기 때문에 측정에 오차가 거의 없어 신뢰구간이 넓음을 알 수 있다.
도 7은 측정 대상의 질량 대비 공진주파수 변화를 종래의 QCM 과 본원발명의 농도 측정 장치(100)에서 측정한 그래프이며, 종래 QCM 에서는 측정 대상의 질량이 커질수록 비선형으로 공진주파수가 변화하며 이론값에서 멀어지는 반면, 본원발명의 농도 측정 장치(100)는 측정 대상의 질량이 커질수록 공진주파수가 선형을 그리며, 이론값과 거의 일치하여 측정에 있어 오차가 적음을 알 수 있다.
이하로, 도 8 내지 도 9를 참조하여, 농도 측정 장치(100)를 포함하는 농도 측정 시스템(200)에 대해 설명한다.
도 8에 도시된 농도 측정 시스템(200)은 플레이트(110)의 위로 측정물이 용해된 미세 입자를 분사하는 입자 분사기(210)와 입자 분사기(210)에 압력을 가하는 피스톤(220)을 포함할 수 있다. 입자 분사기(210)는 측정 대상과 측정 대상이 용해된 액체를 측정 영역(S)의 상면에 분사할 수 있으며, 이에 따라 측정 대상이 측정 영역(S)에 흡착되어 포집될 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 농도 측정 시스템(200)은 전원 인가장치(230)를 포함할 수 있다. 전원 인가장치(230)는 상부 전극(130) 및 하부 전극(120)에 연결되어 전원을 인가할 수 있고, 인가된 전원을 통해 농도 측정 장치(100)에 내정된 일정한 주파수로 진동을 가할 수 있다. 이를 통해 일정한 주파수로 진동하는 농도 측정 장치(100)는 측정 대상이 포집되었을 시 공진주파수가 변화하며 그 차이로 포집된 측정 대상의 질량 및 농도를 측정할 수 있다.
또한, 농도 측정 시스템(200)은 진동 감지 장치(240)를 포함할 수 있는데, 농도 측정 장치(100)에 연결되어 농도 측정 장치(100)의 진동을 감지할 수 있다. 이에 따라 측정 대상이 포집되었을 시 공진주파수의 변화를 감지할 수 있으며, 포집된 측정 대상의 질량 및 농도를 측정할 수 있다.
또한, 농도 측정 시스템(200)은 기화 수단을 더 포함할 수 있다. 기화수단은 입자 분사기(210)로 측정 영역(S)에 분사된 물질 중 측정 대상을 제외한 측정 대상이 용해된 액체를 강제로 기화시키는 것에 그 목적과 효과가 있으며, 그에 따라 다양한 수단이 적용될 수 있다.
이하로, 기화 수단에 대해 보다 자세히 설명한다.
기화 수단은 플레이트(110)에 열을 가하는 제 2 가열 수단을 포함할 수 있고, 가열수단은 핫 플레이트일 수 있고, 플레이트(110) 상에 설치된 열선(140)일 수 있다. 제 2 가열 수단은 측정 대상이 포함된 액체에 직접적으로 열을 전달하여 기화를 촉진시킬 수 있다.
또한, 기화수단은 바람 제어 수단을 포함할 수 있다. 바람 제어 수단은 입자 분사기(210)와 농도 측정 장치(100) 사이의 공기에 대류를 일으킬 수 있으며, 송풍기와 송풍기를 제어할 수 있는 제어기를 포함할 수 있다.
또한, 기화 수단은 습도 제어 수단을 포함할 수 있다. 습도 제어 수단은 입자 분사기(210)와 농도 측정 장치(100) 사이의 공기의 습도를 제어할 수 있다, 습도 제어 수단은 제올라이트 등의 건조제가 포함된 흡습로터를 포함하여 공기 중 습도를 낮출 수 있으며, 수분을 흡수할 수 있는 압축기를 포함할 수 있다.
기화수단은 상술한 제 2 가열 수단, 바람 제어 수단, 습도 제어 수단 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 적어도 2개
이하로, 도 10의 순서도를 참조하여 농도 측정 장치(100)와 농도 측정 시스템(200)을 이용한 농도 측정 방법에 대해 설명한다.
농도 측정 방법은 도포단계를 포함할 수 있다. 도포단계는 입자 분사기(210)가 측정 대상이 용해된 미세 입자를 농도 측정 장치(100)에 도포하는 단계이다.
또한, 농도 측정 방법은 전압 인가 및 진동 단계를 포함할 수 있다. 전압 인가 및 진동 단계는 전원 인가장치(230)가 상부 전극(130) 및 하부 전극(120)에 전압을 인가하고 농도 측정 장치(100)를 진동시키는 단계이다.
또한, 농도 측정 방법은 기화 단계를 포함할 수 있다. 기화 단계는 기화 수단이 농도 측정 장치(100) 상에 존재하는 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 단계이다.
또한, 농도 측정 방법은 질량 및 농도 측정 단계를 포함할 수 있다. 질량 및 농도 측정 단계는 진동 감지 장치(240)가 상기 농도 측정 장치(100)의 진동을 감지하여 측정 대상의 질량을 측정하는 단계이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 하나의 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
S : 측정 영역
100 : 농도 측정 장치
110 : 플레이트 120 : 하부 전극
130 : 상부 전극 140 : 열선
200: 농도 측정 시스템
210 : 입자 분사기 220 : 피스톤
230: 전원 인가장치 240 : 진동 감지 장치

Claims (19)

  1. 전도성을 갖는 플레이트;
    상기 플레이트의 상면 및 하면에 각각 배치되고, 서로 겹쳐지되, 일단 및 타단이 각각 상기 플레이트의 일측과 타측으로 연장되는 상부 전극 및 하부 전극;
    상기 상부 전극의 상면에 구비되되, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 겹쳐지는 영역에 적층되는 측정 영역을 포함하고,
    상기 측정 영역의 표면은 상기 상부 전극 표면에 비해서 더 큰 표면 거칠기를 가지며, 상기 상부 전극에 비해서 상기 측정부에 접촉되는 측정 대상을 균일하게 흡착하여 상기 측정 대상의 질량을 보다 정확하게 측정할 수 있고,
    소정의 주파수로 일정하게 진동하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 대상은 액체에 용해되어 있는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 측정 영역은 탄소 나노 튜브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 측정 영역의 전극이 산화되는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 측정 영역은 다공성 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 측정 영역은 다공성 메탈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
  7. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 측정 영역의 rq(거칠기 윤곽의 근 평균 제곱 편차)는 92.5nm 이상이고 93.5nm 이하인 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
  8. 제 3항의 농도 측정 장치를 제조하는 농도 측정 장치의 제조방법에 있어서,
    상기 탄소 나노 튜브는 에어스프레이로 분사되며, 분사된 이후 열처리 되는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 농도 측정 장치는 제 1 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 가열 수단은 상기 플레이트 상에 열선을 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
  11. 제 1 항의 특징을 갖는 상기 농도 측정 장치;
    상기 플레이트의 위로 측정물이 용해된 미세 입자를 분사하는 입자 분사기;
    상기 입자 분사기에 압력을 가하는 피스톤;
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전원을 인가하고 상기 농도 측정 장치에 진동을 가하는 전원 인가장치;
    상기 농도 측정 장치의 진동을 감지하는 진동 감지 장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 기화 수단은 상기 플레이트에 열을 가하는 제 2 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 가열 수단은 핫 플레이트인 농도 측정 시스템.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 가열 수단은 열선인 농도 측정 시스템.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 기화 수단은 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기에 대류를 일으키는 바람 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 기화 수단은 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기의 습도를 제어하는 습도 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 기화 수단은 핫 플레이트, 열선, 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기에 대류를 일으키는 바람 제어 수단, 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기의 습도를 제어하는 습도 제어 수단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
  19. 제 11 항의 특징을 갖는 상기 농도 측정 장치와 상기 농도 측정 시스템을 이용한 농도 측정 방법에 있어서,
    상기 입자 분사기가 측정 대상이 용해된 미세 입자를 상기 농도 측정 장치에 도포하는 도포단계;
    상기 전원 인가장치가 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전압을 인가하고 상기 농도 측정 장치를 진동시키는 전압 인가 및 진동 단계;
    상기 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 수단이 상기 농도 측정 장치 상에 존재하는 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 단계;
    상기 진동 감지 장치가 상기 농도 측정 장치의 진동을 감지하여 측정 대상의 질량을 측정하는 질량 및 농도 측정 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 방법.
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