KR20220139143A - Portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis - Google Patents

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Abstract

A portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis comprises an organic compound sensing device inserted into an unsaturated zone well and measuring the concentration of volatile organic compounds through photoionization detection technique; a waterproof case having an opening for sucking external air and delivering the air to the organic compound sensing device and accommodating the organic compound sensing device; and a control box for transmitting driving power and exchanging data with the organic compound sensing device through a cable on the ground, displaying sensing data of the organic compound sensing device on a display, and transmitting the sensing data to the outside through a wired or wireless communication network.

Description

실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템{Portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis}Portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis

본 발명은 휴대용 센서 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a portable sensor system, and more particularly, to a portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis.

불포화대 토양 및 지하수 내의 유기오염물질은 휘발성 유기오염물질(Volatile organic compounds), 잔류성 유기오염물질(Persistent organic pollutants, POPs) 등으로 구분될 수 있다.Organic pollutants in the unsaturated zone soil and groundwater can be classified into volatile organic compounds and persistent organic pollutants (POPs).

이러한 휘발성 유기오염물질은 화석연료의 불완전연소 또는 산업활동에 의하여 생성되어 환경 및 인체에 대한 주요 오염원이 되고 있다. 미량으로도 암을 유발시키거나 돌연변이, 기형발생 등을 일으킬 수 있는 물질로서, 몇몇의 주요 휘발성 유기오염물질은 독성 때문에 인체위해평가를 위한 특정오염물질 발암등급분류(IARC)에서 발암물질로 분류되고 있다.These volatile organic pollutants are generated by incomplete combustion of fossil fuels or industrial activities and become a major source of pollution to the environment and human body. As a substance that can cause cancer, mutation, or teratogenesis even in trace amounts, some major volatile organic pollutants are classified as carcinogens in the IARC (Specific Pollutant Carcinogen Classification) for human risk assessment because of their toxicity. have.

휘발성 유기오염물질은 유기물 또는 입자성 물질에 대하여 높은 흡착도를 갖는다. 따라서 이들은 자연 상태에서 쉽게 분해되지 않고 지하수 중에 포함되어 있거나, 대기 중으로 휘발되어 입자상 물질에 흡착됨으로써, 동물이나 인체에 흡수되어 축척된다.Volatile organic pollutants have high adsorption to organic or particulate matter. Therefore, they are not easily decomposed in the natural state and are contained in groundwater, or are volatilized into the atmosphere and adsorbed to particulate matter, so that they are absorbed and accumulated in animals or the human body.

이러한 이유로, 최근 휘발성 유기오염물질로 인한 불포화대 토양 및 지하수의 오염정도는 물론, 불포화대 토양 및 지하수로부터 대기로 휘발되는 휘발성 유기오염물질의 휘발량을 측정하는 장치 및 방법에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다.For this reason, recent studies on devices and methods for measuring the contamination level of unsaturated soil and groundwater due to volatile organic pollutants, as well as the volatilization amount of volatile organic pollutants volatilized from unsaturated soil and groundwater into the atmosphere, have been diversified. is in progress

종래의 경우에는, 시료를 직접 채취하여 실험실로 운반한 후 그로부터 목적하는 오염성분을 통상의 유기용매 추출법 등을 이용하여 추출하고 추출물을 가스 또는 액체 크로마토그래피로 분석하였다. In the conventional case, a sample is directly collected and transported to a laboratory, and a desired contaminant component is extracted therefrom using a conventional organic solvent extraction method, and the extract is analyzed by gas or liquid chromatography.

또한, 토양 및 지하수와 대기간의 휘발성 유기오염물질의 농도관계를 파악한 후, 앞서 얻은 휘발성 유기오염물질의 함량을 가지고 그의 휘발량을 예측하였으며, 이러한 방법은 휘발성유기오염물의 손실을 가져와 현장의 정확한 농도를 예측하지 못하는 단점이 있었다.In addition, after determining the concentration relationship of volatile organic pollutants between soil and groundwater and the atmosphere, the amount of volatile organic pollutants obtained earlier was predicted. It had the disadvantage of not being able to predict it.

KRUS 10-166251210-1662512 BB

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 불포화대 관정에 삽입되어 광이온화 감지 기법을 통해 휘발성 유기 화합물의 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템을 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above technical problems, and a portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis that can be inserted into an unsaturated zone to measure the concentration of volatile organic compounds in real time through photoionization sensing technique provides

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 불포화대 관정에 삽입되어 광이온화 감지 기법을 통해 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정하는 유기 화합물 센싱장치와, 지상에서 케이블을 통해 유기 화합물 센싱장치에 구동전원을 전달하고 데이터를 교환하며, 유기 화합물 센싱장치의 센싱 데이터를 디스플레이에 표시하고 유선 또는 무선 통신망을 통해 센싱 데이터를 외부로 전송하는 컨트롤 박스를 포함하는 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템이 제공된다.According to an embodiment of the present invention for solving the above problems, an organic compound sensing device inserted into an unsaturated zone to measure the concentration of a volatile organic compound through a photoionization sensing technique, and an organic compound sensing device through a cable on the ground A portable sensor for real-time volatile organic compound analysis that includes a control box that transmits driving power to and exchanges data, displays the sensing data of the organic compound sensing device on a display, and transmits the sensing data to the outside through a wired or wireless communication network system is provided.

또한, 본 발명에 포함되는 유기 화합물 센싱장치는 휘발성 유기 화합물의 농도를 감지하는 광이온화 센서와, 광이온화 센서의 센싱 데이터를 이동평균(Moving Average)필터를 이용하여 처리하는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the organic compound sensing device included in the present invention includes a photo-ionization sensor for detecting the concentration of a volatile organic compound, and a data processing unit for processing the sensing data of the photo-ionization sensor using a moving average filter. characterized.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 불포화대 관정에 삽입되어 광이온화 감지 기법을 통해 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정하는 유기 화합물 센싱장치와, 외부공기를 흡입하여 유기 화합물 센싱장치로 전달하기 위한 개구부가 형성되고, 유기 화합물 센싱장치를 수용하는 방수 케이스와, 지상에서 케이블을 통해 유기 화합물 센싱장치에 구동전원을 전달하고 데이터를 교환하며, 유기 화합물 센싱장치의 센싱 데이터를 디스플레이에 표시하고 유선 또는 무선 통신망을 통해 센싱 데이터를 외부로 전송하는 컨트롤 박스를 포함하는 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템이 제공된다.In addition, according to another embodiment of the present invention, an organic compound sensing device that is inserted into the unsaturated zone to measure the concentration of a volatile organic compound through a photoionization sensing technique, and an organic compound sensing device for sucking outside air and delivering it to the organic compound sensing device An opening is formed, a waterproof case accommodating the organic compound sensing device, and a cable from the ground to transmit driving power and exchange data to the organic compound sensing device, display the sensing data of the organic compound sensing device on the display, and A portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis is provided, which includes a control box that transmits sensing data to the outside through a wireless communication network.

또한, 본 발명에 포함되는 방수 케이스의 개구부에는 균일한 양의 외부 공기를 흡입하기 위한 다이어프램 펌프가 삽입되는 것을 특징으로 한다.In addition, a diaphragm pump for sucking in a uniform amount of external air is inserted into the opening of the waterproof case included in the present invention.

또한, 본 발명에 포함되는 유기 화합물 센싱장치는 휘발성 유기 화합물의 농도를 감지하는 광이온화 센서와, 광이온화 센서의 센싱 데이터를 이동평균(Moving Average)필터를 이용하여 처리하는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the organic compound sensing device included in the present invention includes a photo-ionization sensor for detecting the concentration of a volatile organic compound, and a data processing unit for processing the sensing data of the photo-ionization sensor using a moving average filter. characterized.

본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템은, 불포화대 관정에 삽입되어 광이온화 감지 기법을 통해 휘발성 유기 화합물의 농도를 실시간으로 측정할 수 있다.The portable sensor system for volatile organic compound analysis according to an embodiment of the present invention may be inserted into an unsaturated zone well to measure the concentration of volatile organic compounds in real time through a photoionization sensing technique.

또한, 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템은 측정된 센싱 데이터를 외부의 데이터 서버로 전송하여, 복수의 불포화대 관정의 휘발성 유기 화합물의 농도를 통합 관리할 수 있다.In addition, the portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis transmits the measured sensing data to an external data server, so that the concentration of the plurality of unsaturated volatile organic compounds can be integrated and managed.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템(1)의 제1 설치 예시도
도 2는 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템(1)의 구성도
도 3은 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템(1)의 실사도
도 4 내지 도 4c는 유기 화합물 센싱장치(100)의 실사도
도 5는 컨트롤 박스(300)에서 내부 보호부(500)의 구성도 1 is a first installation example of a portable sensor system 1 for real-time volatile organic compound analysis according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram of a portable sensor system 1 for real-time volatile organic compound analysis.
3 is a perspective view of a portable sensor system 1 for real-time volatile organic compound analysis.
4 to 4c are actual views of the organic compound sensing device 100
5 is a block diagram of the internal protection unit 500 in the control box 300

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough that a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템(1)의 제1 설치 예시도이고, 도 2는 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템(1)의 구성도이고, 도 3은 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템(1)의 실사도이다.1 is a first installation example of a portable sensor system 1 for real-time volatile organic compound analysis according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a portable sensor system 1 for real-time volatile organic compound analysis and FIG. 3 is an actual view of the portable sensor system 1 for real-time volatile organic compound analysis.

본 실시예에 따른 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템(1)은 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.The portable sensor system 1 for real-time volatile organic compound analysis according to the present embodiment includes only a simple configuration for clearly explaining the proposed technical idea.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템(1)은 유기 화합물 센싱장치(100), 방수 케이스(200), 컨트롤 박스(300), 데이터 서버(400)를 포함하여 구성된다.1 to 3 , the portable sensor system 1 for real-time volatile organic compound analysis includes an organic compound sensing device 100 , a waterproof case 200 , a control box 300 , and a data server 400 . is composed by

상기와 같이 구성되는 휴대용 센서 시스템(1)의 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.The main operation of the portable sensor system 1 configured as described above is as follows.

유기 화합물 센싱장치(100)는 불포화대 관정에 삽입되어 광이온화 감지 기법을 통해 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정한다. 유기 화합물 센싱장치(100)는 광이온화 센서(Photo Ionization Detector, 13), 온도센서, 습도센서, 다이어프램 펌프, 데이터 처리부를 구비하며, 각 부품은 인쇄회로기판에 실장된다.The organic compound sensing device 100 is inserted into the unsaturated zone to measure the concentration of the volatile organic compound through the photoionization sensing technique. The organic compound sensing device 100 includes a photo ionization sensor (Photo Ionization Detector, 13), a temperature sensor, a humidity sensor, a diaphragm pump, and a data processing unit, and each component is mounted on a printed circuit board.

유기 화합물 센싱장치(100)는 불포화대 관정에 삽입되어 해당 영역의 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정하므로 외부환경으로부터 보호되어야 한다.The organic compound sensing device 100 is inserted into the unsaturated zone to measure the concentration of the volatile organic compound in the corresponding region, so it must be protected from the external environment.

따라서 유기 화합물 센싱장치(100)는 방수 케이스(200)의 내부에 장착되어 외부환경으로부터 보호되는 형태로 실시되는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the organic compound sensing device 100 is mounted inside the waterproof case 200 to be protected from the external environment.

즉, 방수 케이스(200)는 외부공기를 흡입하여 유기 화합물 센싱장치(100)로 전달하기 위한 개구부(11)가 형성되며 유기 화합물 센싱장치(100)를 수용한다. 이때, 방수 케이스(200)의 개구부(11)에는 균일한 양의 외부 공기를 흡입하기 위한 다이어프램 펌프(12)가 삽입될 수 있다.That is, the waterproof case 200 has an opening 11 for sucking in external air and delivering it to the organic compound sensing device 100 , and accommodates the organic compound sensing device 100 . In this case, the diaphragm pump 12 for sucking in a uniform amount of external air may be inserted into the opening 11 of the waterproof case 200 .

컨트롤 박스(300)는 지상에서 방수절연 케이블을 통해 유기 화합물 센싱장치(100)에 구동전원을 전달하고 데이터를 교환하며, 유기 화합물 센싱장치(100)의 센싱 데이터를 디스플레이에 표시하고 유선 또는 무선 통신망을 통해 센싱 데이터를 외부로 전송한다. The control box 300 transmits driving power and exchanges data to the organic compound sensing device 100 through a waterproof insulation cable on the ground, displays the sensing data of the organic compound sensing device 100 on a display, and displays the sensing data of the organic compound sensing device 100 on a wired or wireless communication network. transmits the sensing data to the outside.

컨트롤 박스(300)는 220VAC전원을 입력받으며 내부에 SMPS(Switching Mode Power Supply)가 있어 안정적인 전원 공급은 물론 외부 서지(Surge)로부터 일정부분 보호할 수 있다. 또한 내부에 리튬배터리가 있어 전원공급이 끊어진다 하더라도, 배터리 완충 기준으로 수 시간은 전원공급 없이 장비가 작동될 수 있다.The control box 300 receives 220VAC power and has an SMPS (Switching Mode Power Supply) inside to provide stable power supply as well as some protection from external surges. Also, since there is a lithium battery inside, even if the power supply is cut off, the equipment can be operated without power supply for several hours based on a fully charged battery.

컨트롤 박스(300) 바깥에는 내구성이 우수한 8인치 터치 패널을 사용하여 센서로부터 전송된 측정 값들이 표시된다.The measured values transmitted from the sensor are displayed outside the control box 300 using an 8-inch touch panel with excellent durability.

컨트롤 박스(300) 내부에는 근거리 무선통신을 지원하는 무선모듈과 리튬배터리 및 전원 공급장치가 있다. 또한 근거리 무선통신을 지원하기 때문에 외부에 3db의 지향성 다이폴 안테나가 장착될 수 있다.Inside the control box 300, there is a wireless module supporting short-range wireless communication, a lithium battery, and a power supply. In addition, since it supports short-distance wireless communication, an external 3db directional dipole antenna can be mounted.

데이터 서버(400)는 복수의 컨트롤 박스(300)에서 전송되는 센싱 데이터를 수집한 후, 복수의 불포화대 관정의 휘발성 유기 화합물의 농도를 통합 관리할 수 있다.After collecting the sensing data transmitted from the plurality of control boxes 300 , the data server 400 may collectively manage the concentration of the plurality of unsaturated versus volatile organic compounds.

도 4 내지 도 4c는 유기 화합물 센싱장치(100)의 실사도이다.4 to 4C are actual views of the organic compound sensing device 100 .

도 4 내지 도 4c를 참조하면, 유기 화합물 센싱장치(100)는 방수 케이스(200)에 수용되어 외부환경으로부터 보호되는 형태로 실시된다. 이때, 방수 케이스(200)에는 외부공기를 흡입하여 광이온화 센서(Photo Ionization Detector, 13)로 전달하기 위한 개구부(11)가 형성된다. 광이온화 센서(Photo Ionization Detector, 13)는 방수 케이스(200)의 개구부(11)와 소정의 이격 거리를 두고 개구부(11)의 수직하부에 배치된다.Referring to FIGS. 4 to 4C , the organic compound sensing device 100 is accommodated in the waterproof case 200 to be protected from the external environment. At this time, the waterproof case 200 is formed with an opening 11 for sucking the outside air and delivering it to the photo ionization sensor (Photo Ionization Detector, 13). The photo ionization sensor (Photo Ionization Detector, 13) is disposed at a vertical lower portion of the opening 11 and the opening 11 of the waterproof case 200 with a predetermined separation distance.

방수 케이스(200)의 개구부(11)에는 균일한 양의 외부 공기를 흡입하기 위한 다이어프램 펌프(12)가 삽입되므로, 개구부(11), 다이어프램 펌프(12), 광이온화 센서(Photo Ionization Detector, 13)가 수직한 형태로 배치되는 것이 바람직하다.Since the diaphragm pump 12 for sucking in a uniform amount of external air is inserted into the opening 11 of the waterproof case 200, the opening 11, the diaphragm pump 12, and the photo ionization sensor (Photo Ionization Detector, 13) ) is preferably arranged in a vertical form.

한편, 유기 화합물 센싱장치(100)에 영향을 미치는 전기적인 외부 잡음(노이즈)은 크게 전도성 노이즈와 방사성 노이즈로 구분되며, 전도성 노이즈는 도체가 형성되는 경로(케이블이나 커넥터 등)를 통해 노이즈가 전달되는 것으로 대부분이 전원을 통해 침투한다. 따라서 전원 및 그라운드 라인에 대하여 필터(Filter)회로를 사용하여 노이즈를 제거하도록 구성된다.On the other hand, external electrical noise (noise) affecting the organic compound sensing device 100 is largely divided into conductive noise and radiated noise, and the conductive noise is transmitted through a path (cable or connector, etc.) through which a conductor is formed. Most of them penetrate through the power supply. Therefore, it is configured to remove noise by using a filter circuit for the power and ground lines.

아날로그 신호는 회로적으로 저대역 통과 필터인 RC 필터 등을 사용하여 특정 주파수 성분을 제거하여 안정적인 신호를 얻을 수 있는 방법도 있지만, 펌웨어 내에서 신호처리 기법을 사용하여 처리할 수도 있다.There is a method to obtain a stable signal by removing a specific frequency component by using a low-pass filter, such as an RC filter, which is a low-pass filter in terms of a circuit, but it can also be processed using a signal processing technique within the firmware.

즉, 유기 화합물 센싱장치(100)의 데이터 처리부는 광이온화 센서(Photo Ionization Detector, 13)의 센싱 데이터, 온도/습도 데이터를 이동평균(Moving Average)필터를 이용하여 처리할 수 있다. 이동평균(Moving Average)필터는 2개 이상의 연속된 입력 데이터 값의 평균을 계속적으로 계산해내는 평균화 방법이다.That is, the data processing unit of the organic compound sensing device 100 may process the sensing data and temperature/humidity data of the photo ionization sensor 13 using a moving average filter. A moving average filter is an averaging method that continuously calculates the average of two or more consecutive input data values.

노이즈 제거에 있어 가장 쉽고 간단한 방법으로 변동(Fluctuation)이 심한 신호를 부드럽게 만들기 때문에 스무딩(Smoothing) 기법이라고도 한다. 이동평균 필터만을 사용한다면 대부분의 변동(Fluctuation)이 많이 제거되어 일정한 신호로 변하지만, 가끔 크게 튀는 신호가 들어오는 경우도 있다. 이런 경우를 대비해 차분 방정식을 사용해 이 튀는 신호를 제거할 수 있다.It is also called a smoothing technique because it is the easiest and simplest way to remove noise and makes a signal with high fluctuations smooth. If only the moving average filter is used, most of the fluctuations are removed and the signal is changed to a constant signal, but there are cases where a signal that greatly bounces is received. In this case, the difference equation can be used to remove this bouncing signal.

차분 방정식은 이전 입력값과 현재 입력값을 비교하여 계산된 변화량(기울기)보다 매우 크게 변할 경우 이를 노이즈로 판단, 이전 변화량 값으로 대입해 현재 값을 보정한다.If the difference equation changes significantly more than the amount of change (slope) calculated by comparing the previous input value with the current input value, it is judged as noise, and the current value is corrected by substituting it with the previous change value.

유기 화합물 센싱장치(100)의 온도와 습도는 2byte의 정수형 데이터로 표현하여 전송하며, 요청 측에서 고정된 3 바이트 길이의 요청데이터를 보내면, 센서에서는 7바이트의 고정된 길이의 온도와 습도 데이터를 보내준다.The temperature and humidity of the organic compound sensing device 100 are expressed and transmitted as 2 bytes of integer data. send it

데이터에는 Header와 Tail을 구분하여 처음과 끝을 주어 데이터 파싱 시 구분을 용이하게 하였고, ASCII ‘T’를 첫 바이트에 넣고 tail에 0x0d와 0x0a를 보내면 요청이 완료된다. 같은 구조로 응답 메시지는 첫 바이트에 ASCII‘T’가 오며 온도 데이터 2바이트와 습도 데이터 2바이트가 연속해서 붙어 오고, 마지막에 0x0d와 0x0a 2바이트가 붙어온다.Data is divided into Header and Tail to give the beginning and the end to facilitate identification when parsing data. If ASCII 'T' is put in the first byte and 0x0d and 0x0a are sent to the tail, the request is completed. With the same structure, ASCII ‘T’ comes in the first byte of the response message, followed by 2 bytes of temperature data and 2 bytes of humidity data, and 2 bytes of 0x0d and 0x0a are attached at the end.

광이온화 센서(Photo Ionization Detector, 13)는 실시간으로 데이터가 측정되어 나오므로 3바이트의 고정된 길이의 요청 메시지를 보내면 해당 포맷에 따라 7바이트의 고정된 데이터가 온다. 이 중에 맨 첫 헤더와 마지막 2바이트를 제외한 나머지 4바이트가 측정 값이다.Since the photo ionization sensor (Photo Ionization Detector, 13) measures data in real time, if a request message with a fixed length of 3 bytes is sent, 7 bytes of fixed data comes according to the format. Among them, the remaining 4 bytes excluding the first header and the last 2 bytes are the measured values.

마지막으로 다이어프램 펌프(12)를 제어할 수 있고, 고정된 3바이트의 요청명령으로 펌프를 끄고 킬 수 있다. 2바이트의 tail인 0x0d, 0x0a는 모두 같고, 헤더에 따라 on, off가 구분된다. 첫 번째가 “p”일 경우 펌프가 켜지고, “f”일 경우 펌프가 꺼진다. Finally, the diaphragm pump 12 can be controlled, and the pump can be turned on and off with a fixed 3-byte request command. Both 0x0d and 0x0a, which are 2-byte tails, are the same, and on and off are distinguished according to the header. When the first is “p”, the pump is on, and when it is “f”, the pump is off.

또한, 개구부(11)와 다이어프램 펌프(12) 사이에는 다이어프램 펌프(12)를 수분으로부터 보호하기 위한 분리막이 삽입될 수 있다.Also, a separator for protecting the diaphragm pump 12 from moisture may be inserted between the opening 11 and the diaphragm pump 12 .

분리막은 가스투과성 막(Gas permeable membrane)으로 정의될 수 있으며, 기본적으로 수분을 차단하고 휘발성 유기 화합물을 통과시키는 재질로 형성된다.The separation membrane may be defined as a gas permeable membrane, and is basically formed of a material that blocks moisture and allows volatile organic compounds to pass through.

제 1 실시예에 따른 분리막은 다공성 지지체와 상기 다공성 지지체에 코팅액이 도포 및 함침되어 형성된다.The separator according to the first embodiment is formed by coating and impregnating a porous support and a coating solution on the porous support.

상기 다공성 지지체는 내부에 기공이 형성되며, 내부 기공을 따라 휘발성 유기화합물이 확산시키는 역할을 수행한다. The porous support has pores therein, and serves to diffuse the volatile organic compound along the internal pores.

이때, 상기 다공성 지지체는 폴리이미드, 폴리디메틸페닐렌 옥사이드, 폴리설폰, 폴리에스터설폰, 폴리에터이미드, 폴리비닐리덴플루라이드 또는 이들의 조합 중 어느 하나의 고분자를 사용할 수 있다.In this case, as the porous support, any one of a polymer of polyimide, polydimethylphenylene oxide, polysulfone, polyester sulfone, polyetherimide, polyvinylidene fluoride, or a combination thereof may be used.

상기 코팅액은 휘발성 유기화합물과 친화도가 높고, 높은 자유용적을 가져 휘발성 유기화합물의 확산을 용이하게 한다.The coating solution has a high affinity with the volatile organic compound and has a high free volume to facilitate diffusion of the volatile organic compound.

이때, 상기 코팅액은 폴리디메틸실록산(PDMS), poly(1-trimethylsilyl-1-propyne) (PTMSP), 폴리에테르블록아미드(PEBAX) 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 사용할 수 있다.In this case, the coating solution may be any one of polydimethylsiloxane (PDMS), poly(1-trimethylsilyl-1-propyne) (PTMSP), polyether block amide (PEBAX), or a combination thereof.

또한, 제 2 실시예에 따른 분리막은 상기 제 1 실시예 따른 분리막에 다공성 무기입자를 더 포함하는 것으로, 상기 다공성 무기입자는 코팅액에 혼합되어 다공성 지지체에 도포 및 함침된다. 상기 다공성 무기입자는 실리카, 제올라이트, 알루미나, 이산화티탄 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 사용할 수 있다. In addition, the separation membrane according to the second embodiment further includes the porous inorganic particles in the separation membrane according to the first embodiment, and the porous inorganic particles are mixed with the coating solution and coated and impregnated on the porous support. As the porous inorganic particles, any one of silica, zeolite, alumina, titanium dioxide, or a combination thereof may be used.

또한, 제 3 실시예에 따른 분리막은 제 1 실시예에 따른 분리막 또는 제2 실시예에 따른 분리막의 선단에 수분흡수막을 더 포함하는 복합형 분리막으로 휘발성 유기 화합물을 감지하기에 앞서 수분을 감소 및 제거하여 노이즈를 줄이고, 분리막의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the separation membrane according to the third embodiment is a composite separation membrane further comprising a moisture absorption membrane at the tip of the separation membrane according to the first embodiment or the separation membrane according to the second embodiment, and reduces moisture prior to detecting volatile organic compounds and This has the effect of reducing noise and preventing contamination of the separation membrane.

상기 수분흡수막은 상술된 다공성 지지체에 친수성 고분자가 코팅되거나 플라즈마를 통해 친수성 개질처리된 것으로, 상기 친수성 고분자는 폴리비닐알코올(PVA, 폴리아크릴산(PAA), 폴리메타크릴산(PMAA), 셀룰로스계 고분자, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌글리콜(PPG) 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있다. The moisture-absorbing membrane is a hydrophilic polymer coated on the above-described porous support or hydrophilic-modified through plasma, and the hydrophilic polymer is polyvinyl alcohol (PVA, polyacrylic acid (PAA), polymethacrylic acid (PMAA)), cellulose-based polymer , polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), or a combination thereof may be included.

플라즈마 처리시에는 카르복실기, 하이드록실기, 아민기 또는 이들의 조합 중 어느 하나의 친수성기를 도입할 수 있다.During plasma treatment, any one hydrophilic group of a carboxyl group, a hydroxyl group, an amine group, or a combination thereof may be introduced.

이때 상기 수분흡수막은 고흡수성 고분자(Super Absorbtion Polymer, SAP)입자를 더 포함하여, 수분흡수 및 보유특성을 더욱 향상시키는 것도 가능하다.In this case, the water absorption film may further include superabsorbent polymer (SAP) particles to further improve water absorption and retention characteristics.

또한, 컨트롤 박스(300)의 전원회로에는 내부 보호부가 구비될 수 있다. 즉, 내부회로 보호부(500)를 통해 정전기 또는 의도치 않은 고전압/전류 성분을 외부로 방출시킴으로써 내부회로를 보호할 수 있다In addition, the power circuit of the control box 300 may be provided with an internal protection unit. That is, the internal circuit can be protected by discharging static electricity or unintentional high voltage/current components to the outside through the internal circuit protection unit 500 .

도 5는 컨트롤 박스(300)에서 내부 보호부(500)의 구성도이다.5 is a configuration diagram of the internal protection unit 500 in the control box 300 .

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내부 보호부(500)는 고전압 생성부(512), 파워업 신호 조절부(514), 파워다운모드신호 조절부(518) 및 내부 회로 보호부(516)를 포함한다.Referring to FIG. 5 , the internal protection unit 500 according to an embodiment of the present invention includes a high voltage generator 512 , a power-up signal control unit 514 , a power-down mode signal control unit 518 , and an internal circuit protection unit. (516).

고전압 생성부(512)는 외부로부터 인가되는 구동전압(VDD)을 펌핑하여 고전압(HVDD)을 생성하고, 생성된 고전압을 내부회로 보호부(516)로 제공한다. 이때, 고전압 생성부(512)는 내부 회로에서 생성할 수 있는 가장 높은 고전압을 생성함으로써, 내부 회로의 오동작을 방지할 수 있다.The high voltage generator 512 generates a high voltage HVDD by pumping the driving voltage VDD applied from the outside, and provides the generated high voltage to the internal circuit protection unit 516 . In this case, the high voltage generator 512 may prevent malfunction of the internal circuit by generating the highest high voltage that can be generated by the internal circuit.

파워업 신호 조절부(514)는 외부로부터 인가되는 구동전압(VDD)에 응답하여 전원 전압의 전위가 일정 전위 이상이 됨을 감지하여 파워업 신호(Powerup)를 생성한다. The power-up signal control unit 514 generates a power-up signal Powerup by sensing that the potential of the power supply voltage is greater than or equal to a predetermined potential in response to the driving voltage VDD applied from the outside.

또한, 파워업 신호 조절부(514)는 생성된 파워업 신호(Powerup)의 하이 레벨 구간을 일정 시간 지연시켜 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)를 생성하고, 생성된 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)를 내부 회로 보호부(516)로 제공한다. In addition, the power-up signal adjusting unit 514 delays the high-level section of the generated power-up signal Powerup for a predetermined time to generate the power-up delay signal PWRUP_DLY, and internally outputs the generated power-up delay signal PWRUP_DLY. It is provided to the circuit protection unit 516 .

파워다운(Deep Power Down: 이하 PWRDN라 칭함) 모드 신호 조절부(518)는 센서보드가 동작하지 않는 대기 상태에서 전력 소모를 감소시킬 수 있도록 내부의 불필요한 회로들을 비활성화 시키기 위해 외부로부터 인가되는 CAS(Column Access Strobe), RAS(Row Access Strobe) 등의 명령 신호들의 조합에 의해 생성된 커맨드(command)에 응답하여 딥 파워 다운 신호(PWRDN, 이하 파워다운모드신호라 칭함)를 생성한다.The power-down (Deep Power Down: hereinafter referred to as PWRDN) mode signal control unit 518 is a CAS ( A deep power-down signal (PWRDN, hereinafter referred to as a power-down mode signal) is generated in response to a command generated by a combination of command signals such as column access strobe) and row access strobe (RAS).

그리고, 파워다운모드신호 조절부(518)는 생성된 파워다운모드신호(PWRDN)의 하이 레벨 구간을 일정 시간 지연시켜 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)를 생성한다.In addition, the power-down mode signal adjusting unit 518 generates a power-down mode delay signal PWRDN_Delay by delaying the high-level section of the generated power-down mode signal PWRDN for a predetermined time.

이처럼, 본 발명은 파워업 신호 및 파워다운모드신호(PWRDN)의 하이 레벨 구간을 일정 시간을 지연시킬 수 있다. 이는, 센서보드의 초기화 시 외부 구동전압 및 고전압 등이 0 레벨에서 기설정된 레벨로 점차적으로 증진하게 된다. 그러나, 고전압이 기설정된 레벨에 도달하기도 전에 파워업 신호 및 딥 파워 신호가 활성화됨으로써, 트랜지스터들의 누설 전류가 발생하게 되고, 이에 따라 센서보드의 오동작이 초래된다. 따라서 본 발명은 각 신호의 활성 시간을 고전압이 기 설정된 레벨에 도달할 때까지 지연(Delay)시켜 트랜지스터들의 누설 전류를 방지할 수 있다.As such, the present invention can delay the high-level sections of the power-up signal and the power-down mode signal PWRDN for a predetermined time. In this case, when the sensor board is initialized, the external driving voltage and the high voltage are gradually increased from the 0 level to the preset level. However, since the power-up signal and the deep power signal are activated even before the high voltage reaches the preset level, leakage current of the transistors is generated, thereby causing a malfunction of the sensor board. Accordingly, according to the present invention, the leakage current of the transistors can be prevented by delaying the activation time of each signal until the high voltage reaches a preset level.

한편, 내부 회로 보호부(516)는 고전압 생성부(512)로부터 입력된 고전압에 기초하여 파워업 신호 조절부(514)로부터 인가된 파워업 지연신호(PWRUP_DLY)와, 파워다운모드신호 조절부(518)로부터 인가된 파워다운모드신호(PWRDN) 및 파워다운모드 지연신호(PWRDN_Delay)를 인가받아 과전류가 내부 회로로 유입되는 것을 방지한다.Meanwhile, the internal circuit protection unit 516 includes a power-up delay signal PWRUP_DLY applied from the power-up signal control unit 514 based on the high voltage input from the high voltage generation unit 512 and a power-down mode signal control unit ( 518), the applied power-down mode signal PWRDN and the power-down mode delay signal PWRDN_Delay are applied to prevent overcurrent from flowing into the internal circuit.

본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템은, 불포화대 관정에 삽입되어 광이온화 감지 기법을 통해 휘발성 유기 화합물의 농도를 실시간으로 측정할 수 있다.The portable sensor system for volatile organic compound analysis according to an embodiment of the present invention may be inserted into an unsaturated zone well to measure the concentration of volatile organic compounds in real time through a photoionization sensing technique.

또한, 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템은 측정된 센싱 데이터를 외부의 데이터 서버로 전송하여, 복수의 불포화대 관정의 휘발성 유기 화합물의 농도를 통합 관리할 수 있다.In addition, the portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis transmits the measured sensing data to an external data server, so that the concentration of the plurality of unsaturated volatile organic compounds can be integrated and managed.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

100 : 유기 화합물 센싱장치
200 : 방수 케이스
300 : 컨트롤 박스
400 : 데이터 서버
11 : 개구부
12 : 다이어프램 펌프
13 : 광이온화 센서(Photo Ionization Detector)100: organic compound sensing device
200: waterproof case
300: control box
400 : data server
11: opening
12: diaphragm pump
13: Photo Ionization Detector

Claims (5)

불포화대 관정에 삽입되어 광이온화 감지 기법을 통해 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정하는 유기 화합물 센싱장치; 및
지상에서 케이블을 통해 상기 유기 화합물 센싱장치에 구동전원을 전달하고 데이터를 교환하며, 상기 유기 화합물 센싱장치의 센싱 데이터를 디스플레이에 표시하고 유선 또는 무선 통신망을 통해 상기 센싱 데이터를 외부로 전송하는 컨트롤 박스;
를 포함하는 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템.
an organic compound sensing device inserted into the unsaturated zone well to measure the concentration of volatile organic compounds through photoionization sensing; and
A control box that transmits driving power and exchanges data to the organic compound sensing device through a cable on the ground, displays the sensing data of the organic compound sensing device on a display, and transmits the sensing data to the outside through a wired or wireless communication network ;
A portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis comprising a.
 제1항에 있어서,
상기 유기 화합물 센싱장치는,
휘발성 유기 화합물의 농도를 감지하는 광이온화 센서; 및
상기 광이온화 센서의 센싱 데이터를 이동평균(Moving Average)필터를 이용하여 처리하는 데이터 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템.
According to claim 1,
The organic compound sensing device,
a photoionization sensor for detecting the concentration of the volatile organic compound; and
and a data processing unit that processes the sensing data of the photoionization sensor using a moving average filter.
 불포화대 관정에 삽입되어 광이온화 감지 기법을 통해 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정하는 유기 화합물 센싱장치;
외부공기를 흡입하여 상기 유기 화합물 센싱장치로 전달하기 위한 개구부가 형성되고, 상기 유기 화합물 센싱장치를 수용하는 방수 케이스; 및
지상에서 케이블을 통해 상기 유기 화합물 센싱장치에 구동전원을 전달하고 데이터를 교환하며, 상기 유기 화합물 센싱장치의 센싱 데이터를 디스플레이에 표시하고 유선 또는 무선 통신망을 통해 상기 센싱 데이터를 외부로 전송하는 컨트롤 박스;
를 포함하는 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템.
an organic compound sensing device inserted into the unsaturated zone well to measure the concentration of volatile organic compounds through photoionization sensing;
a waterproof case having an opening for sucking in external air and delivering it to the organic compound sensing device and accommodating the organic compound sensing device; and
A control box that transmits driving power and exchanges data to the organic compound sensing device through a cable on the ground, displays the sensing data of the organic compound sensing device on a display, and transmits the sensing data to the outside through a wired or wireless communication network ;
A portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis comprising a.
 제3항에 있어서,
상기 방수 케이스의 개구부에는 균일한 양의 외부 공기를 흡입하기 위한 다이어프램 펌프가 삽입되는 것을 특징으로 하는 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템.
4. The method of claim 3,
A portable sensor system for real-time volatile organic compound analysis, characterized in that a diaphragm pump for sucking in a uniform amount of external air is inserted into the opening of the waterproof case.
 제3항에 있어서,
상기 유기 화합물 센싱장치는,
휘발성 유기 화합물의 농도를 감지하는 광이온화 센서; 및
상기 광이온화 센서의 센싱 데이터를 이동평균(Moving Average)필터를 이용하여 처리하는 데이터 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 휘발성 유기 화합물 분석을 위한 휴대용 센서 시스템.4. The method of claim 3,
The organic compound sensing device,
a photoionization sensor for detecting the concentration of the volatile organic compound; and
and a data processing unit that processes the sensing data of the photoionization sensor using a moving average filter.
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