KR20230007004A - 수소 가스를 포함하는 가스를 검지하는 가스 센서를 테스트하는 장치 및 가스 센서를 테스트하는 방법 - Google Patents
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Abstract
퍼지 가스가 충전되도록 구성되며, 제1 가스 센서가 내부에 배치되도록 구성되는 제1 확산 챔버 구조; 테스트 가스가 충전되도록 구성되며, 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 체적보다 내부 체적이 큰 제1 버퍼 챔버 구조; 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이에 배치되고, 개방되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조를 연통하고 폐쇄되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이를 차단하는 제1 밸브; 및 (a) 상기 제1 가스 센서가 상기 제1 확산 챔버 구조 내에 배치되고 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 퍼지 가스를 충전하도록 상기 제1 확산 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 처리; (b) 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 테스트 가스를 제1 테스트 환경에 따라서 충전하도록 상기 제1 버퍼 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 처리; 및 (c) 상기 제1 버퍼 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 테스트 가스와 상기 제1 확산 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 퍼지 가스가 상호 확산되어 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 환경이 상기 제1 버퍼 챔버 구조의 상기 제1 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 상기 제1 가스 센서를 테스트하는 처리를 수행하는 제어부를 포함하는 가스 센서를 테스트하는 장치가 제공된다.
Description
본 개시(開示)는 가스 센서를 테스트하는 장치 및 가스 센서를 테스트하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수소 가스를 포함하는 가스를 검지하는 가스 센서를 테스트하는 장치 및 가스 센서를 테스트하는 방법에 관한 것이다.
가스 센서는 기체 중에 존재하는 가스를 검출하는 소자를 지칭한다. 예컨대 가스 센서는 기체 중에 포함된 가스를 검출하고 예컨대 가스의 농도와 같은 특성을 전기적 신호로 변환하여 출력한다. 가스 센서는 특히 독성 및 가연성 가스가 발생하거나 사용되는 환경에서 가스를 검출하기 위해서 사용될 수 있다. 환경, 안전 및 건강과 같은 이유 때문에, 가스 센서는 산업용 뿐만 아니라 군사용, 의료용 및 가정용으로도 사용될 수 있다.
예컨대 수소 자동차가 보급되면서, 수소 가스의 사용이 증가할 것으로 예상된다. 수소 가스는 폭발 한계가 낮고 폭발 범위가 넓어 적은 양이 대기 중에 노출되어도 쉽게 폭발하는 특성이 있다. 따라서 수소 가스를 감지하기 위한 가스 센서, 즉 수소 가스 센서도 보다 보편적으로 사용될 것으로 예상된다.
가스 센서의 정상적인 동작을 보장하기 위해서, 예컨대 응답 시간, 동작 범위(예컨대 리크에 대한 대응 정도), 검출 정확도, 단기 안정성(예컨대, 일정 주기로 측정한 경우 동일한 결과를 검출하는 지를 나타내는 특성), 반복성(반복적으로 측정한 경우 동일한 결과를 검출할 수 있는 지를 나타내는 특성), 변화에 대한 의존성(예컨대, 온도, 압력 및 습도의 변화에 대한 의존성) 및 방향성(예컨대 가스가 흐르는 방향에 대한 측정 결과의 변화 정도)과 같은 가스 센서의 특성을 테스트하여야 한다.
가스 센서의 특성을 테스트하기 위해서, 다양한 테스트 방법이 제시되고 있다. 예컨대 ISO 26142(비특허문헌 1) 및 "Thermoelectric hydrogen gas sensor" 라는 명칭의 논문(비특허문헌 2)을 참조하면, 확산 챔버(diffusion chamber)를 이용하여 가스 센서(보다 구체적으로는 수소 센서)를 테스트하는 방법이 제시된다.
챔버 테스트 방법은 예컨대 가스 센서의 응답 시간과 같은 특성을 테스트하기 위해서 사용될 수 있다. 예컨대 ISO 26142 및 "Thermoelectric hydrogen gas sensor"라는 명칭의 논문을 참조하면, 챔버 테스트 방법은 다음과 같다.
우선, 뚜껑이 고무 필름으로 구성된 테스트 박스 내에 가스 센서를 배치한다. 그 후, 테스트 박스 내를 클린 에어로 채운 후, 테스트 박스를 예컨대 테스트 박스의 체적보다 100배 이상 큰 확산 챔버 내에 배치한다. 그 후, 테스트 가스를 확산 챔버 내에 채우고, 커터를 이용하여 고무 필름을 터뜨려서 테스트 가스를 테스트 박스 내로 확산시킨다. 테스트 가스는, 예컨대 수소 가스 센서를 테스트하는 경우, 수소 가스 및 클린 에어를 테스트를 원하는 조건에 따라서 소정의 비율로 혼합한 가스이다. 테스트 가스로서 수소 가스(즉 수소 가스의 비율이 100%인 경우)가 사용될 수도 있다. 이에 의해서, 예컨대 가스 센서의 응답 시간과 같은 특성을 테스트할 수 있다.
챔버 테스트 방법은 가스 센서의 동작 환경과 유사한 환경에서 가스 센서를 테스트할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 챔버 테스트 방법은 테스트를 수행할 때마다 전술한 바와 같이 복잡한 단계를 거쳐서 가스 센서의 동작 환경과 유사한 환경을 생성해야 하므로, 측정 시간이 오래 걸리고 테스트 가스의 소모량이 증가한다는 단점이 있다. 예컨대 가스 센서의 테스트를 수행한 후, 다시 다음의 테스트 대상인 가스 센서를 테스트하려면, 뚜껑이 고무 필름으로 구성된 테스트 박스 내에 다음의 테스트 대상인 가스 센서를 배치한다. 그 후, 테스트 박스 내를 클린 에어로 채운 후, 테스트 박스를 다시 확산 챔버 내에 배치한다. 그 후, 테스트 가스를 확산 챔버 내에 채우고, 커터를 이용하여 고무 필름을 터뜨려서 테스트 가스를 테스트 박스 내로 확산시킨다. 이와 같은 과정에서, 가스 센서의 테스트에 소요되는 시간이 길어지고 및 테스트 가스의 소모가 커진다. 따라서 가스 센서의 테스트 비용이 증가한다.
1. ISO 26142:2010 Hydrogen detection apparatus
(https://www.iso.org/standard/52319.html)
2. "Thermoelectric hydrogen gas sensor", W. Shin et al., Synthesiology, Vol. 4, No. 2, p.92-99, 2011
(https://www.jstage.jst.go.jp/article/syntheng/4/2/4_2_99/_pdf)
본원에서 설명되는 기술의 목적은, 버퍼 챔버를 이용하여 확산 챔버에 테스트 가스를 공급하는 것에 의해서, 가스 센서의 테스트에 소요되는 시간 및 테스트 가스의 소모를 최소화하고 가스 센서의 테스트 비용을 최소화할 수 있는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치 및 가스 센서를 테스트하는 방법을 제공하는 데 있다.
본원에서 설명되는 기술의 다른 목적은, 복수의 가스 센서에 대한 측정이 가능하도록 구성된 측정 챔버를 추가적으로 구비하고 미리 테스트 가스로 충전된 버퍼 챔버를 이용하여 측정 챔버에 테스트 가스를 공급하고 복수의 가스 센서를 테스트 가스에 노출시키는 것에 의해서, 복수의 가스 센서를 한꺼번에 테스트할 수 있는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치 및 가스 센서를 테스트하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본원에서 설명되는 기술의 일 형태에 따르면, 퍼지 가스가 충전되도록 구성되며, 제1 가스 센서가 내부에 배치되도록 구성되는 제1 확산 챔버 구조; 테스트 가스가 충전되도록 구성되며, 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 체적보다 내부 체적이 큰 제1 버퍼 챔버 구조; 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이에 배치되고, 개방되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조를 연통하고 폐쇄되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이를 차단하는 제1 밸브; 및 (a) 상기 제1 가스 센서가 상기 제1 확산 챔버 구조 내에 배치되고 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 퍼지 가스를 충전하도록 상기 제1 확산 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 처리; (b) 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 테스트 가스를 제1 테스트 환경에 따라서 충전하도록 상기 제1 버퍼 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 처리; 및 (c) 상기 제1 버퍼 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 테스트 가스와 상기 제1 확산 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 퍼지 가스가 상호 확산되어 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 환경이 상기 제1 버퍼 챔버 구조의 상기 제1 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 상기 제1 가스 센서를 테스트하는 처리를 수행하는 제어부를 포함하는 가스 센서를 테스트하는 장치가 제공된다.
본원에서 설명되는 기술의 다른 일 형태에 따르면, 퍼지 가스가 충전되도록 구성되며, 제1 가스 센서가 내부에 배치되도록 구성되는 제1 확산 챔버 구조; 테스트 가스가 충전되도록 구성되며, 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 체적보다 내부 체적이 큰 제1 버퍼 챔버 구조; 및 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이에 배치되고, 개방되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조를 연통하고 폐쇄되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이를 차단하는 제1 밸브를 포함하는 가스 센서를 테스트하는 장치에서의 가스 센서를 테스트하는 방법으로서, (a) 상기 제1 가스 센서가 상기 제1 확산 챔버 구조 내에 배치되고 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 퍼지 가스를 충전하도록 상기 제1 확산 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 단계; (b) 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 테스트 가스를 제1 테스트 환경에 따라서 충전하도록 상기 제1 버퍼 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 단계; 및 (c) 상기 제1 버퍼 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 테스트 가스와 상기 제1 확산 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 퍼지 가스가 상호 확산되어 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 환경이 상기 제1 버퍼 챔버 구조의 상기 제1 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 상기 제1 가스 센서를 테스트하는 단계를 포함하는 가스 센서를 테스트하는 방법이 제공된다.
본원에서 설명되는 기술에 따르면, 버퍼 챔버를 이용하여 확산 챔버에 테스트 가스를 공급하는 것에 의해서, 가스 센서의 테스트에 소요되는 시간 및 테스트 가스의 소모를 줄여서 가스 센서의 테스트 비용을 최소화할 수 있다. 또한 측정 챔버를 추가적으로 구비하고 미리 테스트 가스로 충전된 버퍼 챔버를 이용하여 측정 챔버에 테스트 가스를 공급하고 복수의 가스 센서를 테스트 가스에 노출시키는 것에 의해서, 복수의 가스 센서를 한꺼번에 테스트할 수 있다.
도 1은 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 2a는 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제1 확산 챔버 구조의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 2b는 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제1 확산 챔버 구조 내에 제1 가스 센서가 배치되는 예를 나타내는 도면.
도 3은 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제1 버퍼 챔버 구조의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 4는 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5d는 본원에서 설명되는 기술의 제2 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 6은 본원에서 설명되는 기술의 제2 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 측정 챔버 구조의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 7은 본원에서 설명되는 기술의 제2 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면.
도 8은 본원에서 설명되는 기술의 제3 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 9는 본원에서 설명되는 기술의 제3 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면.
도 10은 본원에서 설명되는 기술의 제4 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 11은 본원에서 설명되는 기술의 제4 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면.
도 2a는 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제1 확산 챔버 구조의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 2b는 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제1 확산 챔버 구조 내에 제1 가스 센서가 배치되는 예를 나타내는 도면.
도 3은 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제1 버퍼 챔버 구조의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 4는 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5d는 본원에서 설명되는 기술의 제2 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 6은 본원에서 설명되는 기술의 제2 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 측정 챔버 구조의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 7은 본원에서 설명되는 기술의 제2 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면.
도 8은 본원에서 설명되는 기술의 제3 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 9는 본원에서 설명되는 기술의 제3 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면.
도 10은 본원에서 설명되는 기술의 제4 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 11은 본원에서 설명되는 기술의 제4 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면.
이하, 본원에서 설명되는 기술에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 보다 구체적으로 설명한다. 한편 본원에서 설명되는 기술의 실시예를 설명하기 위한 도면들에서, 설명의 편의를 위해서 실제 구성 중 일부만을 도시하거나 일부를 생략하여 도시하거나 변형하여 도시하거나 또는 축척이 다르게 도시될 수 있다.
<제1 실시예>
도 1은 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치(1000)는, 제1 확산 챔버 구조(100)와, 제1 버퍼 챔버 구조(200)와, 제1 밸브(300)와, 제어부(350)를 포함한다.
제1 확산 챔버 구조(100)는 퍼지 가스가 충전되도록 구성되며, 제1 가스 센서(2000)(도 2b 참조)가 내부에 배치되도록 구성된다, 퍼지 가스는 클린 에어를 포함할 수 있다. 클린 에어는 예컨대 불순물이 섞이지 않은 깨끗한 공기를 지칭한다.
이하 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 제1 확산 챔버 구조(100)의 구성을 보다 상세하게 설명한다.
도 2a는 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제1 확산 챔버 구조의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 제1 확산 챔버 구조(100)는, 퍼지 가스가 충전되는 제1 확산 챔버(110)와, 제1 확산 챔버(110)에 퍼지 가스를 공급하는 제1 퍼지 가스 공급부와, 제1 확산 챔버(110) 내를 배기하는 제1 확산 챔버 배기부를 포함할 수 있다.
제1 퍼지 가스 공급부는 예컨대 퍼지 가스 공급원(120)과, 가스 파이프(125)와, 밸브(130)를 포함할 수 있다. 밸브(130)는 매스 플로우 컨트롤러(mass flow controller)(미도시) 및 APC(automatic pressure controller) 밸브(미도시)와 같은 구성의 일부로서 포함될 수도 있다.
제1 확산 챔버 구조(100)에는, 제1 가스 센서(2000)를 제1 확산 챔버(110) 내로 반입하거나 또는 제1 확산 챔버(110)로부터 반출하도록 구성된 반입 반출구(170)와, 반입 반출구(170)를 개폐하도록 구성된 개폐부(180)가 배치된다.
도 2a를 참조하면, 제1 확산 챔버(110)의 상면, 하면 및 측면 중 적어도 하나에는 반입 반출구(170)가 배치되며, 반입 반출구(170)를 개폐하도록 구성된 개폐부(180)가 반입 반출구(170)에 대응하여 배치된다. 개폐부(180)는 반입 반출구(170)를 기밀하게 폐색할 수 있다.
도 2b는 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제1 확산 챔버 구조 내에 제1 가스 센서가 배치되는 예를 나타내는 도면이다.
반입 반출구(170)가 개방된 상태에서, 제1 가스 센서(2000)는 제1 확산 챔버(110) 내에 배치된다. 예컨대 제1 가스 센서(2000)는 작업자에 의해서 직접 제1 확산 챔버(110) 내의 지지부(190) 상에 배치되거나 또는 반송 장치(미도시)에 의해서 자동적으로 지지부(190) 상에 배치될 수 있다. 지지부(190)는 제1 가스 센서(2000)를 외부의 분석 장치(미도시)와 전기적으로 연결하도록 구성될 수도 있다. 제1 가스 센서(2000)는 제어부(350)를 통하여 분석 장치와 연결될 수도 있다.
다시 도 2a를 참조하면, 제1 확산 챔버 배기부는 예컨대 개폐 밸브(140) 및 배기 파이프(145)를 포함할 수 있다. 개폐 밸브(140)는 APC 밸브와 같은 구성의 일부로서도 포함될 수 있다. 또한 제1 확산 챔버 배기부는 진공 펌프(150)를 더 포함할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제1 버퍼 챔버 구조(200)는 테스트 가스가 충전되도록 구성된다.
테스트 가스는, 예컨대 제1 가스 센서(2000)가 수소 가스 센서인 경우, 제1 가스 센서(2000)에 의해서 검출될 가스(즉 수소 가스) 및 클린 에어를 미리 지정된 소정의 비율에 따라서 포함한다.
제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 체적, 보다 구체적으로 제1 버퍼 챔버(210)의 내부 체적은 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 체적, 보다 구체적으로 제1 확산 챔버(110)의 내부 체적보다 내부 체적이 크도록 구성된다.
보다 구체적으로, 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 체적은, 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 체적보다 x배 이상인 것이 바람직하다. 단 x는 미리 지정된 테스트 처리에서 테스트 가능한 횟수(이하 테스트 예정 횟수라고도 지칭됨)에 따라서 결정되는 1 이상의 실수이다.
예컨대, 제1 확산 챔버 구조(100) 내에 배치된 제1 가스 센서(2000)를 테스트할 때, 테스트 가스 내의 테스트 대상 가스(예컨대 수소 가스)의 농도의 변화가 5% 이내로 제한된 경우에만 제1 가스 센서(2000)를 유효하게 테스트할 수 있다고 가정하자. 즉 제1 가스 센서(2000)를 테스트하기 전과 후의 테스트 가스 내의 수소 가스의 농도가 5% 이내로 변화하는 것만이 허용되는 경우를 가정하자.
테스트 가스가 수소 농도 2%인 혼합 가스이고, 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 체적이 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 체적보다 20배이고, 테스트 처리에서 테스트를 1회 수행하는 경우(즉, 테스트 예정 횟수가 1인 경우), 테스트 가스가 제1 버퍼 챔버 구조(200) 및 제1 확산 챔버 구조(100) 내에서 완전히 확산된 상태에서는 수소 가스의 농도는 1.905%로서 대략 4.76% 감소한다. 따라서, 테스트 처리에서 테스트를 1회 수행하는 경우, 예컨대 x가 20이면, 제1 가스 센서(2000)를 테스트하기 전과 후의 테스트 가스 내의 수소 가스의 농도가 5% 이내를 만족한다.
한편 테스트 가스가 수소 농도 2%인 혼합 가스이고, 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 체적이 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 체적보다 100배이고, 테스트 처리에서 테스트를 5회 수행하는 경우(즉, 테스트 예정 횟수가 5인 경우), 테스트 가스가 제1 버퍼 챔버 구조(200)로부터 제1 확산 챔버 구조(100) 내로 완전히 확산된 상태에서는 수소 가스의 농도는 1.903%로서 대략 4.85% 감소한다. 따라서, 테스트 처리에서 테스트를 5회 수행하는 경우, 예컨대 x가 100이면, 제1 가스 센서(2000)를 테스트하기 전과 후의 테스트 가스 내의 수소 가스의 농도의 변화가 5% 이내를 만족한다.
즉, 테스트 예정 횟수가 1이면, 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 체적은, 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 체적보다 대략 20배 이상인 것이 바람직하고, 테스트 예정 횟수가 5이면, 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 체적은, 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 체적보다 대략 100배 이상인 것이 바람직하다.
이하 도 3을 참조하여, 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 구성을 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제1 버퍼 챔버 구조의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 버퍼 챔버 구조(200)는 테스트 가스가 충전되는 제1 버퍼 챔버(210)와, 제1 버퍼 챔버(210)에 테스트 가스를 공급하는 제1 테스트 가스 공급부와, 제1 버퍼 챔버(210) 내를 배기하는 제1 버퍼 챔버 배기부를 포함한다. 또한, 제1 버퍼 챔버(210)에는, 제1 버퍼 챔버(210) 내의 수소 농도 측정을 위한 표준 가스 센서(미도시)가 부착될 수 있다.
제1 테스트 가스 공급부는 예컨대 테스트 가스 공급원(220)과, 가스 파이프(225)와, 밸브(230)를 포함할 수 있다.
제1 테스트 가스 공급부는 테스트 가스 공급원(220) 대신에, 클린 에어 공급원(미도시), 테스트 대상 가스 공급원(미도시) 및 상기 클린 에어 공급원(미도시)과 상기 테스트 대상 가스 공급원(미도시)으로부터 클린 에어 및 테스트 대상 가스를 미리 지정된 비율로 혼합하여 공급하는 혼합기(미도시)를 포함할 수도 있다.
밸브(230)는 개폐 밸브를 포함할 수 있다. 밸브(230)는 매스 플로우 컨트롤러(미도시) 및 APC 밸브(미도시)와 같은 구성의 일부로서 포함될 수도 있다.
제1 버퍼 챔버 배기부는 예컨대 개폐 밸브(240) 및 배기 파이프(245)를 포함할 수 있다.
제1 버퍼 챔버 구조(200)는, 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 압력을 조절하는 제1 압력 조절부(250), 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 온도를 조절하는 제1 온도 조절부(260) 및 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 상대 습도를 조절하는 제1 습도 조절부(270) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제1 압력 조절부(250)는 예컨대 진공 펌프를 포함할 수 있다. 제1 압력 조절부(250)는 예컨대 후술하는 제어부(350)의 제어에 따라서 동작하며, 압력 센서(255)가 측정한 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 압력값을 기초로 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 압력을 조절하도록 구성될 수 있다. 제1 압력 조절부(250)는 APC 밸브(미도시)와 같은 구성을 포함할 수도 있다.
예컨대 밸브(230)가 매스 플로우 컨트롤러(미도시) 및 APC 밸브(미도시)와 같은 구성의 일부로서 포함되는 경우, 매스 플로우 컨트롤러(미도시) 및 APC 밸브(미도시)와 같은 구성은 제1 압력 조절부(250)로서 또는 제1 압력 조절부(250)의 일부로서 작용할 수도 있다. 즉 밸브(230)가 매스 플로우 컨트롤러(미도시) 및 APC 밸브(미도시)와 같은 구성의 일부로서 포함되는 경우, 제1 압력 조절부(250)는 도 3에 도시된 바와는 다르게 테스트 가스 공급원(220) 다음에 배치될 수도 있다.
제1 온도 조절부(260)는 예컨대 제1 버퍼 챔버(210)의 내측 및/또는 외측에 배치되는 히터를 포함할 수 있다. 제1 온도 조절부(260)는 예컨대 제어부(350)의 제어에 따라서 동작하며, 온도 센서(265)가 측정한 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 온도값을 기초로 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 온도를 조절하도록 구성될 수 있다.
제1 습도 조절부(270)는 예컨대 수분을 공급하는 구성을 포함할 수 있다. 제1 습도 조절부(270)는 예컨대 제어부(350)의 제어에 따라서 동작하며, 습도 센서(275)가 측정한 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 상대 습도값을 기초로 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 상대 습도를 조절하도록 구성될 수 있다.
또한, 제1 버퍼 챔버(210) 내의 제1 테스트 환경의 균일함을 측정하기 위하여, 제1 압력 조절부(250), 제1 온도 조절부(260) 및 제1 습도 조절부(270)의 각각은 전술한 압력 센서(255), 온도 센서(265) 및 습도 센서(275)와는 별도로 하나 이상의 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 압력 조절부(250)는 제1 버퍼 챔버(210)의 내부 압력을 측정하기 위한 압력 센서(미도시)를 자체적으로 포함할 수 있고 제1 온도 조절부(260)는 제1 버퍼 챔버(210)의 내부 온도를 측정하기 위한 온도 센서(미도시)를 자체적으로 포함할 수 있고 제1 습도 조절부(270)는 제1 버퍼 챔버(210)의 상대 습도를 측정하기 위한 습도 센서(미도시)를 자체적으로 포함할 수 있다.
후술하는 제1 테스트 환경에서 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 압력, 내부온도 및 상대 습도와 같은 조건에 따라 제1 압력 조절부(250), 제1 온도 조절부(260) 및/또는 제1 습도 조절부(270)는 생략될 수 있다. 바람직하게는, 제1 테스트 환경에 적합하게 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 압력, 내부 온도 및 상대 습도를 조절하기 위해서, 제1 버퍼 챔버 구조(200)는, 제1 압력 조절부(250), 제1 온도 조절부(260) 및 제1 습도 조절부(270)를 모두 포함할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제1 밸브(300)는 제1 확산 챔버 구조(100)와 제1 버퍼 챔버 구조(200) 사이에 배치되고, 개방되면 제1 확산 챔버 구조(100)와 제1 버퍼 챔버 구조(200)를 연통하고 폐쇄되면 제1 확산 챔버 구조(100)와 제1 버퍼 챔버 구조(200) 사이를 차단한다. 보다 구체적으로,제1 밸브(300)는 개방되면 제1 확산 챔버(110)와 제1 버퍼 챔버(210)를 연통하고 폐쇄되면 제1 확산 챔버(110)와 제1 버퍼 챔버(210) 사이를 차단한다
제1 밸브(300)는 예컨대 게이트 밸브를 포함할 수 있다. 제1 밸브(300), 즉 게이트 밸브의 단면 형상은 원 및 사각형과 같은 형상일 수 있다. 테스트 가스가 제1 버퍼 챔버 구조(200)로부터 제1 확산 챔버 구조(100)로 보다 원활하게 확산될 수 있도록, 제1 밸브(300)의 단면적은 제1 확산 챔버 구조(100)의 제1 확산 챔버(110)의 단면적의 70% 이상 120% 이하인 것이 바람직하다. 제1 밸브(300)의 단면적이 제1 확산 챔버 구조(100)의 제1 확산 챔버(110)의 단면적의 70% 미만인 경우, 테스트 가스가 원활하게 확산되지 못할 수 있다.
제어부(350)는, 전술한 제1 확산 챔버 구조(100)와, 제1 버퍼 챔버 구조(200)와, 제1 밸브(300)를 제어한다.
도 4는 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면이다.
제어부(350)는 제1 가스 센서(2000)가 제1 확산 챔버 구조(100) 내에, 보다 구체적으로는 제1 확산 챔버(110) 내에 배치되고 제1 밸브(300)를 폐쇄한 상태에서, 퍼지 가스를 충전하도록 제1 확산 챔버 구조(100) 및 제1 밸브(300)를 제어하는 처리(P110)를 수행한다.
예컨대, 반입 반출구(170)가 개방된 상태에서 제1 가스 센서(2000)는 작업자에 의해서 직접 제1 확산 챔버(110) 내의 지지부(190) 상에 배치되거나 또는 반송 장치(미도시)에 의해서 자동적으로 지지부(190) 상에 배치될 수 있다. 이 때, 제어부(350)는 제1 밸브(300)가 폐쇄되도록 제1 밸브(300)를 제어한다. 또한 제어부(350)는 반송 장치(미도시)의 동작을 제어할 수도 있다.
제1 가스 센서(2000)가 제1 확산 챔버 구조(100) 내에 배치되면, 제어부(350)는, 제1 밸브(300)를 닫은 상태에서, 퍼지 가스를 공급하도록 제1 퍼지 가스 공급부를 제어한다.
보다 구체적으로, 예컨대, 제어부(350)는 밸브(130)를 열고 퍼지 가스 공급원(120)으로부터 퍼지 가스가 제1 확산 챔버 구조(100) 내로 공급되도록 밸브(130)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(350)는 제1 확산 챔버 배기부를 통하여 제1 확산 챔버 구조(100) 내를 배기하면서 퍼지 가스를 공급하도록 제1 확산 챔버 배기부를 제어할 수도 있다.
처리 P110이 수행되는 것에 의해서 퍼지 가스가 제1 확산 챔버 구조(100) 내에 충전되면, 제어부(350)는 제1 확산 챔버 배기부의 배기 동작을 정지할 수 있다.
제어부(350)는 제1 밸브(300)를 폐쇄한 상태에서 테스트 가스를 제1 테스트 환경에 따라서 충전하도록 제1 버퍼 챔버 구조(200) 및 제1 밸브(300)를 제어하는 처리(P120)를 수행한다.
예컨대, 제어부(350)는 밸브(230)를 열고 테스트 가스 공급원(220)으로부터 퍼지 가스가 제1 버퍼 챔버 구조(200) 내로 공급되도록 밸브(230)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(350)는 제1 버퍼 챔버 배기부를 통하여 제1 버퍼 챔버 구조(200) 내를 배기하면서 테스트 가스를 공급하도록 제1 버퍼 챔버 배기부를 제어할 수도 있다.
제1 테스트 환경은 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 압력, 내부 온도 및 상대 습도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 테스트 환경에서 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 압력은 예컨대 대기압이다. 그러나 제1 테스트 환경에서 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 압력은 0.6 atm, 0.8 atm, 1.0 atm, 1.2 atm과 같은 압력일 수도 있다. 단, 제1 테스트 환경에서 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 압력은 전술한 값에서 5% 내외의 변동이 허용될 수 있다.
제1 테스트 환경에서 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 온도는 예컨대 실온이다. 그러나 제1 테스트 환경에서 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 온도는 예컨대 25 ℃, -40 ℃ 및 85 ℃와 같은 온도일 수도 있다. 단, 제1 테스트 환경에서 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 온도는 전술한 값에서 5 ℃ 내외의 변동이 허용될 수 있다.
제1 테스트 환경에서 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 상대 습도는 예컨대 0 % 내지 100 % 사이의 습도일 수 있다. 단, 제1 테스트 환경에서 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 상대 습도는 전술한 값에서 10 % 내외의 변동이 허용될 수 있다.
제어부(350)는 제1 테스트 환경에 따라서 예컨대 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 내부 압력, 내부 온도 또는 상대 습도를 조절하도록 제1 압력 조절부(250), 제1 온도 조절부(260) 및 제1 습도 조절부(270)를 제어할 수 있다. 즉 제어부(350)는 제1 테스트 환경이 측정하고자 하는 환경과 동일하게 되도록 제1 압력 조절부(250), 제1 온도 조절부(260) 및 제1 습도 조절부(270)를 제어할 수 있다.
처리 P120이 수행되는 것에 의해서 테스트 가스가 제1 테스트 환경에 따라서 제1 버퍼 챔버 구조(200) 내에 충전되면, 제1 버퍼 챔버 배기부의 배기 동작을 정지할 수 있다. 또는 제1 버퍼 챔버 구조(200)가 제1 압력 조절부(250), 제1 온도 조절부(260) 및 제1 습도 조절부(270)를 포함하는 경우, 제어부(350)는 제1 압력 조절부(250), 제1 온도 조절부(260) 및 제1 습도 조절부(270)의 동작을 계속 유지하도록 제1 압력 조절부(250), 제1 온도 조절부(260) 및 제1 습도 조절부(270)를 제어할 수도 있다.
다음으로, 제어부(350)는 제1 버퍼 챔버 구조(200)에 충전되어 있는 테스트 가스와 제1 확산 챔버 구조(100)에 충전되어 있는 퍼지 가스가 상호 확산되어 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 환경이 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 제1 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 제1 가스 센서(2000)를 테스트하는 처리(P130)를 수행한다.
보다 구체적으로, 제어부(350)는 제1 밸브(300)를 개방하여, 테스트 가스를 제1 버퍼 챔버 구조(200)로부터 제1 확산 챔버 구조(100)로 확산시킨다. 퍼지 가스는 제1 확산 챔버 구조(100)로부터 제1 버퍼 챔버 구조(200)로 확산된다.
테스트 가스와 퍼지 가스가 상호 확산되면, 제1 가스 센서(2000)는 테스트 가스에 노출된다. 따라서, 제어부(350)는 제1 가스 센서(2000)의 특성을 테스트할 수 있다. 제1 가스 센서(2000)의 테스트 결과는 분석 장치(미도시)로 전송되고, 따라서 제1 가스 센서(2000)의 응답 시간과 같은 특성이 측정될 수 있다.
처리 P130이 수행되면, 예컨대 필요에 따라서 처리 P110 내지 P130이 반복될 수 있다.
즉, 제어부(350)는 전술한 테스트 가능한 최대 횟수를 기초로 처리 P110과 처리 P130을 반복 수행할 수 있다.
예컨대 테스트 가능한 최대 횟수가 5인 경우, 처리 P110과 처리 P130이 4회 더 수행될 수도 있다.
즉, 제어부(350)는 처리 P110을 다시 수행하여 퍼지 가스를 제1 테스트 환경에 따라서 제1 확산 챔버 구조(100) 내에 충전한 후, 처리 P120을 수행하지 않고서(즉 테스트 가스를 재충전하지 않고서) 처리 P130을 수행할 수도 있다. 이 경우, 처리 P110을 수행할 때, 반입 반출구(170)가 개방된 상태에서, 테스트가 완료된 제1 가스 센서(2000)를 반출하고 다음으로 테스트할 제1 가스 센서(2000)를 지지부(190) 상에 배치할 수도 있다.
이하, 제1 실시예를 구체적인 예를 기초로 상세히 설명한다.
제1 버퍼 챔버 구조(200), 보다 구체적으로 제1 버퍼 챔버(210)의 내부 체적은 제1 확산 챔버 구조(100), 보다 구체적으로 제1 확산 챔버(110)의 내부 체적보다 적어도 20배 이상이며, 예컨대 100배이다.
제1 버퍼 챔버(210)의 내부 체적을 100 리터로, 제1 확산 챔버(100)의 내부 체적을 1 리터로 가정한다.
제1 확산 챔버(110) 내에 제1 가스 센서(200)를 장착한다. 제1 확산 챔버(110) 내에는 처리 P110을 통해서 퍼지 가스(클린 에어)가 충전된다. 이하 제1 가스 센서(200)의 부피는 무시한다.
처리 P120을 통하여 제1 버퍼 챔버(210) 내에 테스트 가스(예컨대 1 vol %의 수소 가스)를 충전한다. 예컨대 제1 압력 조절부(250)(즉 진공 펌프)를 이용하여 제1 버퍼 챔버(210) 내를 모두 배기한 후, 테스트 가스를 충전할 수 있고, 또는 테스트 가스를 지속적으로 공급하여 제1 버퍼 챔버(210) 내를 모두 테스트 가스로 치환할 수 있다.
이 상태에서, 제1 버퍼 챔버(210)의 내부 분위기는 99 리터의 클린 에어 및 1 리터의 수소 가스로 구성된다.
또한, 제1 버퍼 챔버(210)의 내부 환경을 테스트 가스를 측정하고자 하는 환경(제1 테스트 환경)과 동일하게 조절한다. 예컨대 제1 압력 조절부(250), 제1 온도 조절부(260) 및 제1 습도 조절부(270)를 이용하여 제1 버퍼 챔버(210)의 내부 환경을 테스트 가스를 측정하고자 하는 환경(내부 압력, 내부 온도 및 상대 습도)로 조절한다.
제1 버퍼 챔버(210)의 내부 환경이 제1 테스트 환경으로 조절되면, 밸브(230) 및 밸브(240)를 폐쇄하고 환경이 안정화되도록 일정 시간 대기한다.
다음으로, 처리 P130을 통하여 제1 밸브(300)를 개방한다. 제1 밸브(300)는 전술한 바와 같이 게이트 밸브이며, 예컨대 4.6 msec 내에서 완전히 개방될 수 있도록 구성된다.
제1 밸브(300)가 개방되면, 제1 버퍼 챔버 구조(200)에 충전되어 테스트 가스와 제1 확산 챔버 구조(100)에 충전되어 있는 클린 에어가 상호 확산되고, 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 환경이 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 제1 테스트 환경과 실질적으로 동일해진다. 따라서, 테스트 가스의 수소 농도는 0.99 vol %로 된다. ISO 26142 기준에 따르면, 수소 비율이 10-3 이상인 경우 상대 허용 오차가 ±5 %이고 ±2 % 이내로 보고된 가스를 사용하여야 하며, 본 예시에서는 전술한 기준 이내이므로, 테스트 가스의 수소 농도 변화는 고려하지 않아도 된다.
이 상태에서, 제1 가스 센서(200)의 응답 시간과 같은 특성이 측정된다.
제1 가스 센서(200)의 특성을 측정하는 것이 완료되면 제1 밸브(300)를 폐쇄하고 처리 P110을 통해서 제1 확산 챔버 구조(100) 내를 클린 에어로 교체한 후 다시 제1 가스 센서(200)의 특성을 측정할 수 있다.
제1 밸브(300)가 개방되면, 제1 버퍼 챔버 구조(200)에 충전되어 테스트 가스와 제1 확산 챔버 구조(100)에 충전되어 있는 클린 에어가 상호 확산되고, 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 환경이 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 제1 테스트 환경과 실질적으로 동일해진다. 따라서, 테스트 가스의 수소 농도는 0.98 vol %로 된다. ISO 26142 기준에 따르면, 수소 비율이 10-3 이상인 경우 상대 허용 오차가 ±5 %이고 ±2 % 이내로 보고된 가스를 사용하여야 하며, 본 예시에서는 전술한 기준 이내이므로, 테스트 가스의 수소 농도 변화는 고려하지 않아도 된다.
이와 같이 처리 P120을 수행하지 않고서도 처리 P110과 처리 P130을 반복 수행하는 것에 의해서, 제1 가스 센서(2000)의 특성을 복수 회 측정할 수 있다.
또는 제1 가스 센서(200)를 제1 확산 챔버 구조(100)로부터 반출하고 다음으로 테스트할 제1 가스 센서(200)를 제1 확산 챔버 구조(100)로 반입한 후, 처리 P110을 통해서 퍼지 가스(클린 에어)가 충전된 후, 반입된 제1 가스 센서(200)의 응답 시간과 같은 특성이 처리 P130을 통하여 측정될 수도 있다.
처리 P110과 처리 P130을 반복함에 따라서, 테스트 가스의 수소 농도는 지속적으로 낮아진다. 하지만 전술하듯이, 테스트 가능한 최대 횟수를 기초로 처리 P110과 처리 P130을 반복적으로 수행할 수 있다.
한편, 처리 P110과 처리 P130을 반복 수행하는 경우, 제1 버퍼 챔버 구조(200)에 테스트 가스를 공급할 수 있다. 즉 처리 P120을 추가적으로 수행하면, 처리 P110과 처리 P130을 추가적으로 반복적으로 수행할 수 있다.
즉 제1 버퍼 챔버 구조(200) 내의 테스트 가스의 수소 농도가 ISO 26142 기준에 미치지 못하는 경우, 테스트 가스는 처리 P120을 통하여 제1 버퍼 챔버 구조(200)에 추가적으로 충전될 수 있다. 바람직하게는, 처리 P110이 수행되는 동안에 테스트 가스는 제1 버퍼 챔버 구조(200)에 추가적으로 충전될 수 있다.
제1 버퍼 챔버 구조(200)에 테스트 가스를 충전하는 경우, 확산 이후에 제1 버퍼 챔버(210) 내의 수소 농도를 테스트 가스의 초기 농도값에 맞추기 위해 계산된 수소량을 제1 버퍼 챔버(210)에 공급함으로서, 제1 버퍼 챔버(210)의 내부 압력, 온도 및 상대 습도의 변화를 거의 주지 않으면서 테스트 환경을 유지하는 것이 가능하다. 이를 위해서, 전술한 표준 가스 센서가 이용될 수 있다.
제1 실시예에 따르면, 제1 확산 챔버 구조(100)를 이용하여 제1 가스 센서(2000)를 테스트할 수 있고, 제1 버퍼 챔버 구조(200)를 이용하여 제1 확산 챔버 구조(100)에 테스트 가스를 공급하는 것에 의해서, 제1 가스 센서(2000)의 테스트에 소요되는 시간 및 테스트 가스의 소모를 최소화하고 제1 가스 센서(2000)의 테스트 비용을 최소화할 수 있다. 특히 복수의 제1 가스 센서(2000)의 응답 시간과 같은 특성을 보다 신속하고 효율적으로 측정할 수 있다.
<제2 실시예>
도 5a 내지 도 5d는 본원에서 설명되는 기술의 제2 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
본원에서 설명되는 기술의 제2 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치는 제1 실시예의 구성에 측정 챔버 구조(400) 및 제2 밸브(500)가 추가된 예이다. 이하 도면에서 제어부(350)는 도시를 생략한다.
우선 제2 밸브(500)를 설명한다.
도 5a 또는 도 5b를 참조하면, 제2 밸브(500)는 측정 챔버 구조(400)와 제1 확산 챔버 구조(100) 사이에 배치된다. 즉 측정 챔버 구조(400)와 제1 확산 챔버 구조(100)는 제2 밸브(500)를 통하여 연결된다. 제2 밸브(500)는 개방되면 측정 챔버 구조(400)와 제1 확산 챔버 구조(100)를 연통하고 폐쇄되면 측정 챔버 구조(400)와 제1 확산 챔버 구조(100) 사이를 차단하도록 구성된다.
대안적으로, 도 5c 또는 도 5d를 참조하면, 제2 밸브(500)는 측정 챔버 구조(400)와 제1 버퍼 챔버 구조(200) 사이에 배치된다. 즉 측정 챔버 구조(400)와 제1 버퍼 챔버 구조(200)는 제2 밸브(500)를 통하여 연결된다. 제2 밸브(500)는 개방되면 측정 챔버 구조(400)와 제1 버퍼 챔버 구조(200)를 연통하고 폐쇄되면 측정 챔버 구조(400)와 제1 버퍼 챔버 구조(200) 사이를 차단하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 제2 밸브(500)는 개방되면 측정 챔버(410)와 제1 버퍼 챔버(210)를 연통하고 폐쇄되면 측정 챔버(410)와 제1 버퍼 챔버(210) 사이를 차단하도록 구성된다.
제2 밸브(500)는 예컨대 도 5a에 도시되듯이 게이트 밸브를 포함할 수 있다. 또는 제2 밸브(500)는 예컨대 도 5b에 도시되듯이 개폐 밸브를 포함할 수 있다. 제2 밸브(500)가 개폐 밸브를 포함하는 경우, 제2 밸브(500)는 예컨대 도 5b에 도시되듯이 측정 챔버 구조(400)와 제1 확산 챔버 구조(100) 사이에 파이프(510)를 개재하여 연결될 수 있고, 또한 도시되지는 않았지만, 제2 밸브(500)는 측정 챔버 구조(400)와 제1 버퍼 챔버 구조(200) 사이에 파이프(미도시)를 개재하여 연결될 수 있다. 제2 밸브(500)가 개폐 밸브를 포함하는 경우, 제2 밸브(500)는 예컨대 매스 플로우 컨트롤러((미도시) 및 APC 밸브(미도시)와 같은 구성의 일부로서 포함될 수도 있다.
제2 밸브(500)가 측정 챔버 구조(400)와 제1 버퍼 챔버 구조(200) 사이에 배치된 경우, 측정 챔버 구조(400)는 도 5c에 도시되듯이 제1 확산 챔버 구조(100)보다 높게 배치되거나 또는 도 5d에 도시되듯이 제1 확산 챔버 구조(100)보다 낮게 배치될 수 있다. 즉 측정 챔버 구조(400)는 제1 밸브(300)를 거쳐서 제1 버퍼 챔버 구조(00)와 연통하는 제1 확산 챔버 구조(100)의 상측, 하측, 좌측 및 우측 중의 적어도 하나에 배치될 수 있다.
측정 챔버 구조(400)를 보다 상세하게 설명한다.
도 6은 본원에서 설명되는 기술의 제2 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 측정 챔버 구조의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 측정 챔버 구조(400)는, 퍼지 가스가 충전되도록 구성되며 테스트 가스가 일정한 유속으로 흐를 수 있도록 수평으로 연장되는 형상을 가지는 측정 챔버(410)와, 측정 챔버(410)의 측면에 배치되며, 제1 가스 센서(2000)의 구성과 동일하거나 또는 다른 구성을 가지는 하나 이상의 가스 센서(3000)가 측정 챔버(410)의 내부를 흐르는 테스트 가스에 노출되도록 하나 이상의 가스 센서(3000)를 수용하는 가스 센서 홀더(470)와, 측정 챔버(410)에 퍼지 가스를 공급하는 제2 퍼지 가스 공급부와, 측정 챔버(410) 내를 배기하는 측정 챔버 배기부를 포함할 수 있다.
측정 챔버(410)의 단면 형상은 예컨대 원(튜브형) 및 사각형(박스형)과 같은 형상일 수 있다.
가스 센서 홀더(470)는 예컨대 측정 챔버(410)의 측면에 배치되는 하나 이상의 구멍을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 구멍에는 하나 이상의 가스 센서(3000)가 각각 삽입된다. 따라서, 테스트 가스가 측정 챔버(410)의 내부를 흐르는 경우, 하나 이상의 가스 센서(3000)는 순차적으로 테스트 가스에 노출될 수 있다. 하나 이상의 가스 센서(3000)가 하나 이상의 구멍에 삽입된 상태에서, 가스 센서 홀더(470)는 측정 챔버(410)를 기밀하게 폐색하도록 구성된다.
도 6에 도시되듯이 제2 퍼지 가스 공급부는 예컨대 퍼지 가스 공급원(420)과, 가스 파이프(425)와, 밸브(430)를 포함할 수 있다.
한편 퍼지 가스 공급원(420)은 제2 퍼지 가스 공급부에 별도로 설치될 수 있지만, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 퍼지 가스 공급부와 제2 퍼지 가스 공급부는 동일한 퍼지 가스 공급원(120)을 공유할 수도 있다.
밸브(430)는 개폐 밸브를 포함할 수 있다. 밸브(430)는 매스 플로우 컨트롤러(미도시) 및 APC 밸브(미도시)와 같은 구성의 일부로서 포함될 수도 있다.
측정 챔버 배기부는 예컨대 개폐 밸브(440) 및 배기 파이프(445)를 포함할 수 있다.
측정 챔버 구조(400)는, 측정 챔버 구조(400)의 내부 압력을 조절하는 제2 압력 조절부(450)를 더 포함할 수 있다.
제2 압력 조절부(450)는 예컨대 진공 펌프를 포함할 수 있다. 제2 압력 조절부(450)는 예컨대 후술하는 제어부(350)의 제어에 따라서 동작하며, 압력 센서(455)가 측정한 측정 챔버 구조(400)의 내부 압력값을 기초로 측정 챔버 구조(400)의 내부 압력을 조절하도록 구성될 수 있다. 제2 압력 조절부(450)는 APC 밸브(미도시)와 같은 구성을 포함할 수도 있다.
예컨대 밸브(430)가 매스 플로우 컨트롤러(미도시) 및 APC 밸브(미도시)와 같은 구성의 일부로서 포함되는 경우, 매스 플로우 컨트롤러(미도시) 및 APC 밸브(미도시)와 같은 구성은 제2 압력 조절부(450)로서 또는 제2 압력 조절부(450)의 일부로서 작용할 수도 있다. 즉 밸브(430)가 매스 플로우 컨트롤러(미도시) 및 APC 밸브(미도시)와 같은 구성의 일부로서 포함되는 경우, 제2 압력 조절부(450)는 도 6에 도시된 바와는 다르게 퍼지 가스 공급원(420) 다음에 배치될 수도 있다.
제어부(350)는 전술한 제1 실시예에서 설명된 처리들에 더하여, 다음과 같은 처리를 더 수행할 수 있다.
도 7은 본원에서 설명되는 기술의 제2 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면이다.
제어부(350)는 하나 이상의 가스 센서(3000)가 가스 센서 홀더(470)에 의해서 측정 챔버 구조(400)에 수용된 상태에서, 퍼지 가스를 충전하도록 측정 챔버 구조(400) 및 제2 밸브를 제어하는 처리(P140)를 수행한다.
예컨대, 제어부(350)는 제2 밸브(500)를 닫고 퍼지 가스를 공급하도록 제2 퍼지 가스 공급부를 제어한다.
보다 구체적으로, 예컨대, 제어부(350)는 밸브(430)를 열고 퍼지 가스 공급원(420)으로부터 퍼지 가스가 측정 챔버 구조(400) 내로 공급되도록 밸브(430)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(350)는 측정 챔버 배기부를 통하여 측정 챔버 구조(400) 내를 배기하면서 퍼지 가스를 공급하도록 측정 챔버 구조(400)를 제어할 수도 있다.
제어부(350)는 예컨대 측정 챔버 구조(400)의 내부 압력을 조절하도록 제2 압력 조절부(450)를 제어할 수 있다.
처리 P150이 수행되는 것에 의해서 퍼지 가스가 제3 테스트 환경에 따라서 측정 챔버 구조(400) 내에 충전되면, 측정 챔버 배기부의 배기 동작을 정지할 수 있다. 제어부(350)는 제2 압력 조절부(450)의 동작을 계속 유지하도록 제2 압력 조절부(450)를 제어할 수도 있다.
다음으로, 제어부(350)는, 제2 밸브(500)가 측정 챔버 구조(400)와 제1 확산 챔버 구조(100) 사이에 배치된 경우, 소정 양의 테스트 가스를 제1 버퍼 챔버 구조(200)에 공급하고, 테스트 가스가 제1 버퍼 챔버 구조(200)로부터 제1 확산 챔버 구조(100)를 경유하여 테스트 가스의 공급량만큼 측정 챔버 구조(400)로 흐르도록 제1 밸브(300) 및 제2 밸브(500)를 제어하고, 제2 밸브(500)가 측정 챔버 구조(400)와 제1 버퍼 챔버 구조(200) 사이에 배치된 경우, 소정 양의 테스트 가스를 제1 버퍼 챔버 구조(200)에 공급하고, 테스트 가스가 제1 버퍼 챔버 구조(200)로부터 측정 챔버 구조(400)로 테스트 가스의 공급량만큼 흐르도록 제2 밸브(500)를 제어하는 처리(P150)를 수행한다.
즉 처리 P140을 통해서 퍼지 가스가 측정 챔버 구조(400) 내에 충전된 후, 제어부(350)는 테스트 가스가 제1 버퍼 챔버 구조(200)로부터 측정 챔버 구조(400)로 테스트 가스의 공급량만큼 흐르도록 적어도 제2 밸브(500)를 제어하는 처리(P150)를 수행한다.
보다 구체적으로, 제어부(350)는 제2 밸브(500)를 개방하여, 테스트 가스를 제1 버퍼 챔버 구조(200)로부터 측정 챔버 구조(400)로 흘린다. 제2 밸브(500)가 측정 챔버 구조(400)와 제1 확산 챔버 구조(100) 사이에 배치된 경우, 제어부(350)는 제1 밸브(300) 및 제2 밸브(500)를 개방하여, 테스트 가스를 제1 버퍼 챔버 구조(200)로부터 제1 확산 챔버 구조(100)를 경유하여 측정 챔버 구조(400)로 흘린다.
제어부(350)는 제1 버퍼 챔버 구조(200)에 공급되는 테스트 가스의 양과 실질적으로 동일한 양이 측정 챔버 구조(400)에 흐르도록 제2 압력 조절부(450)를 제어할 수도 있다.
테스트 가스가 측정 챔버 구조(400) 내에 흐르면, 하나 이상의 가스 센서(3000)는 테스트 가스에 노출된다. 하나 이상의 가스 센서(3000)의 테스트 결과는 분석 장치(미도시)로 전송되고, 따라서 가스 센서 그룹(3000)의 동작 범위, 검출 정확도, 단기 안정성, 반복성, 변화에 대한 의존성(예컨대, 온도, 압력 및 습도의 변화에 대한 의존성) 및 방향성과 같은 특성이 측정될 수 있다.
처리 P150이 수행되면, 예컨대 필요에 따라서 처리 P140 내지 P150이 반복될 수 있다.
즉, 제어부(350)는 처리 P140을 다시 수행하여 퍼지 가스를 제3 테스트 환경에 따라서 측정 챔버 구조(400) 내에 충전한 후, 다시 P150을 수행할 수 있다. 이 경우, 처리 P140을 수행할 때, 테스트가 완료된 하나 이상의 가스 센서(3000)를 제거하고 다음으로 테스트할 하나 이상의 가스 센서(3000)를 가스 센서 홀더(470)에 의해서 측정 챔버 구조(400)에 수용된 상태에서, 퍼지 가스를 충전하도록 측정 챔버 구조(400) 및 제2 밸브를 제어할 수도 있다.
제2 실시예에 따르면, 측정 챔버 구조(400)를 이용하여 가스 센서 그룹(3000)을 테스트할 수 있다. 제1 버퍼 챔버 구조(200)를 이용하여 측정 챔버 구조(400)에 테스트 가스를 공급하는 것에 의해서, 측정 챔버 구조(400)의 테스트에 소요되는 시간 및 테스트 가스의 소모를 최소화하고 측정 챔버 구조(400)의 테스트 비용을 최소화할 수 있다. 특히 측정 챔버 구조(400)의 동작 범위, 검출 정확도, 단기 안정성, 반복성, 변화에 대한 의존성(예컨대, 온도, 압력 및 습도의 변화에 대한 의존성) 및 방향성과 같은 특성을 보다 신속하고 효율적으로 측정할 수 있다.
한편 제2 실시예는 1개의 측정 챔버 구조(400)가 배치되는 경우를 기초로 설명하였지만, 본원에서 설명되는 기술은 이에 한정되지 않는다.
예컨대 2개의 측정 챔버 구조가 배치되며, 하나의 측정 챔버 구조는 도 5a에 도시된 바와 같이 제1 밸브(300)를 거쳐서 제1 버퍼 챔버 구조(200)와 연통하는 제1 확산 챔버 구조(100)의 상측에 배치되며 다른 측정 챔버는 도 5c에 도시된 바와 같이 제1 확산 챔버 구조(100)의 하측에 배치될 수도 있다.
또한 3개의 측정 챔버 구조가 배치되며, 첫번째의 측정 챔버 구조는 도 5a에 도시된 바와 같이 제1 확산 챔버 구조(100)에 대응하여 배치되며, 두 번째의 측정 챔버는 도 5c에 도시된 바와 같이 제1 확산 챔버 구조(100)의 상측에 배치되며, 세 번째의 측정 챔버는 도 5d에 도시된 바와 같이 제1 확산 챔버 구조(100)의 하측에 배치될 수도 있다.
추가적인 측정 챔버 구조가 제1 확산 챔버 구조(100)의 좌측 또는 우측에 배치될 수도 있다.
<제3 실시예>
도 8은 본원에서 설명되는 기술의 제3 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
본원에서 설명되는 기술의 제3 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치는 제1 실시예의 구성에 제2 버퍼 챔버 구조(600) 및 제3 밸브(700)가 추가된 예이다.
제2 버퍼 챔버 구조(600)는 테스트 가스가 충전되도록 구성되며, 제1 버퍼 챔버 구조(200)와 실질적으로 동일하게 구성된다. 따라서 제2 버퍼 챔버 구조(600)의 상세한 설명은 생략한다.
다만, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 버퍼 챔버 구조(600)는 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 테스트 가스 공급원(220)으로부터 가스 파이프(625) 및 밸브(630)를 경유하여 테스트 가스를 공급받을 수 있다. 제2 버퍼 챔버 구조(600)는 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 테스트 가스 공급원(220)과는 별도의 테스트 가스 공급원(미도시)을 포함할 수도 있다.
제3 밸브(700)는 제1 확산 챔버 구조(100)와 제2 버퍼 챔버 구조(600) 사이에 배치되고, 개방되면 제1 확산 챔버 구조(100)와 제2 버퍼 챔버 구조(600)를 연통하고 폐쇄되면 제1 확산 챔버 구조(100)와 제2 버퍼 챔버 구조(600) 사이를 차단한다.
제3 밸브(700)는 예컨대 게이트 밸브를 포함할 수 있다. 제3 밸브(700) 즉 게이트 밸브의 단면 형상은 원 및 사각형과 같은 형상일 수 있다. 테스트 가스가 제2 버퍼 챔버 구조(600)로부터 제1 확산 챔버 구조(100)로 보다 원활하게 확산될 수 있도록, 제3 밸브(700)의 단면적은 후술하는 테스트 가스의 확산 방향에서의 제1 확산 챔버 구조(100)의 제1 확산 챔버(110)의 단면적과 동일하거나 큰 것이 바람직하다.
제어부(350)는 전술한 제1 실시예에서 설명된 처리들에 더하여, 다음과 같은 처리를 더 수행할 수 있다.
도 9는 본원에서 설명되는 기술의 제3 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면이다.
제어부(350)는 제3 밸브(700)를 폐쇄한 상태에서, 테스트 가스를 제2 테스트 환경에 따라서 충전하도록 제2 버퍼 챔버 구조(600) 및 제3 밸브(700)를 제어하는 처리(P160)를 수행한다.
제2 테스트 환경은 전술한 제1 테스트 환경과 동일하거나 다를 수 있다.
예컨대, 제어부(350)는 밸브(630)를 열고 테스트 가스 공급원, 예컨대 테스트 가스 공급원(220)으로부터 퍼지 가스가 제2 버퍼 챔버 구조(600) 내로 공급되도록 밸브(630)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(350)는 제2 버퍼 챔버 구조(600) 내를 배기하면서 테스트 가스를 공급하도록 제2 버퍼 챔버 구조(600)를 제어할 수도 있다.
제어부(350)는 제2 테스트 환경에 따라서 예컨대 제2 버퍼 챔버 구조(600)의 내부 압력, 내부 온도 또는 내부 습도를 조절하도록 제2 버퍼 챔버 구조(600)를 제어할 수도 있다.
처리 P160이 수행되는 것에 의해서 테스트 가스가 제2 테스트 환경에 따라서 제2 버퍼 챔버 구조(600) 내에 충전되면, 제어부(350)는 제2 버퍼 챔버 구조(600) 내를 배기하는 것을 정지하도록 제2 버퍼 챔버 구조(600)를 제어할 수도 있다. 또는 제어부(350)는 제2 버퍼 챔버 구조(600)의 내부 압력, 내부 온도 또는 내부 습도를 계속해서 조절하도록 제2 버퍼 챔버 구조(600)를 제어할 수도 있다.
다음으로, 제어부(350)는 전술한 제1 실시예에서의 처리 P130과 동시에 또는 처리 P130이 수행되지 않는 동안에 테스트 가스가 제2 버퍼 챔버 구조(600)로부터 제1 확산 챔버 구조(100)로 확산하도록 제3 밸브(700)를 제어하는 처리(P170)를 수행한다.
예컨대, 처리 P170은, 처리 P130에서 제1 밸브(300)를 개방하는 것과 동시에 제3 밸브(700)를 개방하고, 제1 버퍼 챔버 구조(200)에 충전되어 있는 테스트 가스와 제2 버퍼 챔버 구조(600)에 충전되어 있는 테스트 가스와 제1 확산 챔버 구조(100)에 충전되어 있는 퍼지 가스가 상호 확산되어 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 환경이 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 제1 테스트 환경과 제2 버퍼 챔버 구조(600)의 제2 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서, 제1 가스 센서(2000)를 테스트하는 처리(이하 처리 P170-1이라 지칭함)를 포함할 수 있다.
또는 처리 P170은, 처리 P130이 수행되지 않는 동안에, 제3 밸브(700)를 개방하고, 제2 버퍼 챔버 구조(600)에 충전되어 있는 테스트 가스와 제1 확산 챔버 구조(100)에 충전되어 있는 퍼지 가스가 상호 확산되어 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 환경이 제2 버퍼 챔버 구조(600)의 제2 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 제1 가스 센서(2000)를 테스트하는 처리(이하 처리 P170-2이라 지칭함)를 수행할 수도 있다.
제1 테스트 환경과 상기 제2 테스트 환경이 동일한 경우라면, 처리 P170-1과 처리 P170-2 중 적어도 하나가 수행될 수 있다. 즉 처리 P170-1과 처리 P170-2 모두가 수행될 수도 있다.
제1 테스트 환경과 상기 제2 테스트 환경이 서로 다른 경우라면, 처리 P170-2만이 수행될 수 있다.
처리 P170에서 테스트 가스가 제2 버퍼 챔버 구조(600)로부터 제1 확산 챔버 구조(100)로 확산되면, 제1 가스 센서(2000)는 테스트 가스에 노출된다. 제1 가스 센서(2000)의 테스트 결과는 분석 장치(미도시)로 전송되고, 따라서 제1 가스 센서(2000)의 응답 시간과 같은 특성이 측정될 수 있다.
처리 P170이 수행된 후, 예컨대 P170이 반복될 수 있다. 제어부(350)는 제2 버퍼 챔버 구조(600)에 대해서 설정된 테스트 가능한 최대 횟수(전술한 바와 마찬가지로 제2 버퍼 챔버 구조(600)의 내부 체적과 제1 확산 챔버 구조(100)의 내부 체적을 기초로 산출될 수 있음)를 기초로 처리 P170을 반복 수행할 수 있다.
제3 실시예에 따르면, 제2 버퍼 챔버 구조(600)를 추가적으로 이용하여 제1 가스 센서(2000)를 테스트할 수 있다. 특히 복수의 제1 가스 센서(2000)의 응답 시간과 같은 특성을 보다 신속하고 효율적으로 측정할 수 있다.
<제4 실시예>
도 10은 본원에서 설명되는 기술의 제4 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
본원에서 설명되는 기술의 제4 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치는 제2 실시예의 구성에 제2 버퍼 챔버 구조(600)와, 제2 확산 챔버 구조(800)와, 제4 밸브(900)와, 제5 밸브(950)가 추가된 예이다.
제2 버퍼 챔버 구조(600)의 구성은 제3 실시예를 통하여 상세히 설명되었으므로 추가 설명을 생략한다.
제2 확산 챔버 구조(800)는 퍼지 가스가 충전되도록 구성되며, 제2 가스 센서(미도시)가 내부에 배치되도록 구성된다. 제2 가스 센서는 제1 가스 센서(2000)의 구성과 동일하거나 또는 다른 구성을 가진다. 제2 확산 챔버 구조(800)는 제2 가스 센서(미도시)가 내부에 배치되도록 구성된다는 점을 제외하면, 제1 확산 챔버 구조(100)의 구성과 실질적으로 동일한 구성을 가진다. 따라서, 제2 확산 챔버 구조(800)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제4 밸브(900)는 제2 확산 챔버 구조(800)와 제1 버퍼 챔버 구조(100) 사이에 배치되고, 개방되면 제2 확산 챔버 구조(800)와 제1 버퍼 챔버 구조(100)를 연통하고 폐쇄되면 제2 확산 챔버 구조(800)와 제1 버퍼 챔버 구조(100) 사이를 차단한다.
제5 밸브(950)는 제2 확산 챔버 구조(800)와 제2 버퍼 챔버 구조(600) 사이에 배치되고, 개방되면 제2 확산 챔버 구조(800)와 제2 버퍼 챔버 구조(600)를 연통하고 폐쇄되면 제2 확산 챔버 구조(800)와 제2 버퍼 챔버 구조(600) 사이를 차단한다.
제4 밸브(900) 및 제5 밸브(950)의 구성은 예컨대 전술한 제1 밸브(300), 제2 밸브(500), 제3 밸브(700)의 구성을 참조할 수 있으므로, 제4 밸브(900) 및 제5 밸브(950)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제어부(350)는 전술한 제2 실시예에서 설명된 처리들에 더하여, 다음과 같은 처리를 더 수행할 수 있다.
도 11은 본원에서 설명되는 기술의 제4 실시예에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 제어부가 수행하는 처리를 예시적으로 나타내는 도면이다.
제어부(350)는 제2 가스 센서(미도시)가 제2 확산 챔버 구조(800) 내에 배치되고 제4 밸브(900) 및 제5 밸브(950)를 폐쇄한 상태에서, 퍼지 가스를 충전하도록 제2 확산 챔버 구조(800), 제4 밸브(900) 및 제5 밸브(950)를 제어하는 처리(P180)를 수행한다.
처리 P180은 제1 실시예의 처리 P110과 유사하므로 상세한 설명을 생략한다.
다만, 제2 가스 센서(미도시)가 제2 확산 챔버 구조(800) 내에 배치된 상태에서 처리 P180이 수행된다.
제어부(350)는 제5 밸브(950)를 폐쇄한 상태에서 테스트 가스를 제2 테스트 환경에 따라서 충전하도록 제2 버퍼 챔버 구조(600) 및 제5 밸브(950)를 제어하는 처리(P190)를 수행한다.
처리 P190은 제3 실시예의 처리 P160과 유사하므로 상세한 설명을 생략한다.
다만, 제어부(350)는 제3 밸브(700) 대신에 제5 밸브(950)를 제어한다.
다음으로, 제어부(350)는 제4 밸브(900) 및 제5 밸브(950) 중 적어도 하나를 개방하고, 제1 버퍼 챔버 구조(200) 및 제2 버퍼 챔버 구조(600) 중 적어도 하나에 충전되어 있는 테스트 가스가 제2 확산 챔버 구조(800)에 충전되어 있는 퍼지 가스와 상호 확산되어 제2 확산 챔버 구조(800)의 내부 환경이 제1 버퍼 챔버 구조(200)의 제1 테스트 환경 또는 제2 버퍼 챔버 구조(600)의 제2 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 제2 가스 센서를 테스트하는 처리(P200)를 수행한다.
처리 P200은 제1 실시예의 처리 P130과 유사하므로 상세한 설명을 생략한다.
다만, 제어부(350)는 제1 밸브(300) 대신에 제4 밸브(900) 및 제5 밸브(950)를 제어하며 테스트 가스는 P200에서 제1 버퍼 챔버 구조(200) 및 제2 버퍼 챔버 구조(600) 중 적어도 하나로부터 제1 확산 챔버 구조(100)가 아닌 제2 확산 챔버 구조(800)로 확산된다. 예컨대, 테스트 가스가 제1 버퍼 챔버 구조(200)로부터 제2 확산 챔버 구조(800)로 확산되는 경우, 제어부(350)는 제4 밸브(900)를 열고 제5 밸브(950)를 닫도록 제4 밸브(900) 및 제5 밸브(950)를 제어한다. 예컨대, 테스트 가스가 제2 버퍼 챔버 구조(600)로부터 제2 확산 챔버 구조(800)로 확산되는 경우, 제어부(350)는 제4 밸브(900)를 닫고 제5 밸브(950)를 열도록 제4 밸브(900) 및 제5 밸브(950)를 제어한다. 예컨대, 테스트 가스가 제1 버퍼 챔버 구조(200) 및 제2 버퍼 챔버 구조(600) 모두로부터 제2 확산 챔버 구조(800)로 확산되는 경우, 제어부(350)는 제4 밸브(900) 및 제5 밸브(950)를 모두 열도록 제4 밸브(900) 및 제5 밸브(950)를 제어한다.
제4 실시예에 따르면, 제2 버퍼 챔버 구조(600)와 제2 확산 챔버 구조(800)와 제4 밸브(900)와 제5 밸브(950)를 추가적으로 이용하여, 제1 가스 센서(2000)를 테스트하면서 제2 가스 센서를 테스트할 수 있다. 특히 제2 가스 센서의 응답 시간과 같은 특성을 보다 신속하고 효율적으로 측정할 수 있다.
<다른 실시예>
비록 본원에서 설명되는 기술의 실시예가 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본원에서 설명되는 기술을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본원에서 설명되는 기술이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본원에서 설명되는 기술의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
예컨대, 본원에서 설명되는 기술은 전술한 가스 센서를 테스트하는 장치를 이용하여 가스 센서를 테스트하는 방법에 적용될 수도 있다. 본원에서 설명되는 기술에 따른 가스 센서를 테스트하는 방법은, (a) 상기 제1 가스 센서가 상기 제1 확산 챔버 구조 내에 배치되고 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 퍼지 가스를 충전하도록 상기 제1 확산 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 단계; (b) 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 테스트 가스를 제1 테스트 환경에 따라서 충전하도록 상기 제1 버퍼 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 단계; 및 (c) 상기 제1 버퍼 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 테스트 가스와 상기 제1 확산 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 퍼지 가스가 상호 확산되어 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 환경이 상기 제1 버퍼 챔버 구조의 상기 제1 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 상기 제1 가스 센서를 테스트하는 단계를 포함할 수 있다.
본원에서 설명되는 기술에 따른 가스 센서를 테스트하는 장치의 다른 특징들 역시 본원에서 설명되는 기술에 따른 가스 센서를 테스트하는 방법에서도 마찬가지로 적용될 수 있다.
따라서 본 명세서에 설명된 실시예들은 본원에서 설명되는 기술을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본원에서 설명되는 기술의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본원에서 설명되는 기술의 권리 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본원에서 설명되는 기술의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본원에서 설명되는 기술에 따르면, 버퍼 챔버를 이용하여 확산 챔버에 테스트 가스를 공급하는 것에 의해서, 가스 센서의 테스트에 소요되는 시간 및 테스트 가스의 소모를 줄여서 가스 센서의 테스트 비용을 최소화할 수 있다. 또한 측정 챔버를 추가적으로 구비하고 미리 테스트 가스로 충전된 버퍼 챔버를 이용하여 측정 챔버에 테스트 가스를 공급하고 복수의 가스 센서를 테스트 가스에 노출시키는 것에 의해서, 복수의 가스 센서를 한꺼번에 테스트할 수 있다.
100: 제1 확산 챔버 구조
200: 제1 버퍼 챔버 구조
300: 제1 밸브 350: 제어부
400: 측정 챔버 구조 500: 제2 밸브
600: 제2 버퍼 챔버 구조 700: 제3 밸브
800: 제2 확산 챔버 구조 900: 제4 밸브
950: 제5 밸브 2000: 제1 가스 센서
3000: 하나 이상의 가스 센서
300: 제1 밸브 350: 제어부
400: 측정 챔버 구조 500: 제2 밸브
600: 제2 버퍼 챔버 구조 700: 제3 밸브
800: 제2 확산 챔버 구조 900: 제4 밸브
950: 제5 밸브 2000: 제1 가스 센서
3000: 하나 이상의 가스 센서
Claims (20)
- 퍼지 가스가 충전되도록 구성되며, 제1 가스 센서가 내부에 배치되도록 구성되는 제1 확산 챔버 구조;
테스트 가스가 충전되도록 구성되며, 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 체적보다 내부 체적이 큰 제1 버퍼 챔버 구조;
상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이에 배치되고, 개방되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조를 연통하고 폐쇄되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이를 차단하는 제1 밸브; 및
(a) 상기 제1 가스 센서가 상기 제1 확산 챔버 구조 내에 배치되고 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 퍼지 가스를 충전하도록 상기 제1 확산 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 처리; (b) 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 테스트 가스를 제1 테스트 환경에 따라서 충전하도록 상기 제1 버퍼 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 처리; 및 (c) 상기 제1 버퍼 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 테스트 가스와 상기 제1 확산 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 퍼지 가스가 상호 확산되어 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 환경이 상기 제1 버퍼 챔버 구조의 상기 제1 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 상기 제1 가스 센서를 테스트하는 처리를 수행하는 제어부
를 포함하는 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 버퍼 챔버 구조의 상기 내부 체적은, 상기 제1 확산 챔버 구조의 상기 내부 체적보다 x배 이상인 가스 센서를 테스트하는 장치
(단, 상기 x는 미리 지정된 테스트 처리에서 테스트 예정 횟수에 따라서 결정되는 1 이상의 실수임). - 제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 테스트 가능한 최대 횟수를 기초로 상기 처리 (a)와 상기 처리 (c)를 반복 수행하는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 퍼지 가스는 클린 에어를 포함하는 것이고,
상기 테스트 가스는 상기 클린 에어 및 상기 제1 가스 센서에 의해서 검출될 가스를 미리 지정된 비율에 따라서 포함하는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 테스트 환경은 상기 제1 버퍼 챔버 구조의 내부 압력, 내부 온도 및 상대 습도 중 적어도 하나를 포함하는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 확산 챔버 구조는,
상기 퍼지 가스가 충전되는 제1 확산 챔버;
상기 제1 확산 챔버에 상기 퍼지 가스를 공급하는 제1 퍼지 가스 공급부; 및
상기 제1 확산 챔버 내를 배기하는 제1 확산 챔버 배기부
를 포함하는 것이고,
상기 제1 버퍼 챔버 구조는,
상기 테스트 가스가 충전되는 제1 버퍼 챔버;
상기 제1 버퍼 챔버에 상기 테스트 가스를 공급하는 제1 테스트 가스 공급부; 및
상기 제1 버퍼 챔버 내를 배기하는 제1 버퍼 챔버 배기부
를 포함하는 것이고,
상기 제1 밸브는, 개방되면 상기 제1 확산 챔버와 상기 제1 버퍼 챔버를 연통하는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제6항에 있어서,
상기 제1 버퍼 챔버 구조는,
상기 제1 버퍼 챔버 구조의 내부 압력을 조절하는 제1 압력 조절부;
상기 제1 버퍼 챔버 구조의 내부 온도를 조절하는 제1 온도 조절부; 및
상기 제1 버퍼 챔버 구조의 상대 습도를 조절하는 제1 습도 조절부
중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 압력 조절부, 상기 제1 온도 조절부 및 상기 제1 습도 조절부를 제어하여 상기 제1 테스트 환경을 측정하고자 하는 환경과 동일하게 조절하는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제6항에 있어서,
상기 퍼지 가스가 충전되도록 구성되며 상기 테스트 가스가 일정한 유속으로 흐를 수 있도록 수평으로 연장되는 형상을 가지는 측정 챔버와, 상기 측정 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 적어도 하나에 배치되며, 상기 제1 가스 센서의 구성과 동일하거나 또는 다른 구성을 가지는 하나 이상의 가스 센서가 상기 측정 챔버의 내부를 흐르는 상기 테스트 가스에 노출되도록 상기 하나 이상의 가스 센서의 각각을 수용하는 가스 센서 홀더와, 상기 측정 챔버에 상기 퍼지 가스를 공급하는 제2 퍼지 가스 공급부와, 상기 측정 챔버 내를 배기하는 측정 챔버 배기부를 포함하는 측정 챔버 구조; 및
상기 측정 챔버 구조와 상기 제1 확산 챔버 구조 또는 상기 측정 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이에 배치되고, 개방되면 상기 측정 챔버와 상기 제1 확산 챔버 또는 상기 측정 챔버와 상기 제1 버퍼 챔버를 연통하고 폐쇄되면 상기 측정 챔버와 상기 제1 확산 챔버 또는 상기 측정 챔버와 상기 제1 버퍼 챔버 사이를 차단하는 제2 밸브
를 더 포함하고,
상기 제어부는,
(d) 상기 하나 이상의 가스 센서가 상기 측정 챔버 구조에 수용된 상태에서, 상기 퍼지 가스를 충전하도록 상기 측정 챔버 구조 및 상기 제2 밸브를 제어하는 처리; 및
(e) 상기 제2 밸브가 상기 측정 챔버 구조와 상기 제1 확산 챔버 구조 사이에 배치된 경우, 소정 양의 상기 테스트 가스를 상기 제1 버퍼 챔버 구조에 공급하고, 상기 테스트 가스가 상기 제1 버퍼 챔버 구조로부터 상기 제1 확산 챔버 구조를 경유하여 상기 테스트 가스의 공급량만큼 상기 측정 챔버 구조로 흐르도록 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하고, 상기 제2 밸브가 상기 측정 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이에 배치된 경우, 소정 양의 상기 테스트 가스를 상기 제1 버퍼 챔버 구조에 공급하고, 상기 테스트 가스가 상기 제1 버퍼 챔버 구조로부터 상기 측정 챔버 구조로 상기 테스트 가스의 공급량만큼 흐르도록 상기 제2 밸브를 제어하는 처리
를 더 수행하는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제8항에 있어서,
상기 제1 테스트 환경은 상기 제1 버퍼 챔버 구조의 내부 압력, 내부 온도 및 상대 습도 중 적어도 하나를 포함하는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제8항에 있어서,
상기 측정 챔버 구조는,
상기 측정 챔버 구조의 상기 내부 압력을 조절하는 제2 압력 조절부
를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 버퍼 챔버 구조에 공급되는 상기 테스트 가스의 양과 실질적으로 동일한 양이 상기 측정 챔버에 흐르도록 상기 제2 압력 조절부를 제어하는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제8항에 있어서,
상기 제2 밸브가 상기 측정 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이에 배치된 경우, 상기 측정 챔버 구조는 상기 제1 밸브를 거쳐서 상기 제1 버퍼 챔버 구조와 연통하는 상기 제1 확산 챔버 구조의 상측, 하측, 좌측 및 우측 중의 적어도 하나에 배치되는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제8항에 있어서,
상기 퍼지 가스는 동일한 퍼지 가스 공급원으로부터 상기 제1 확산 챔버 구조 및 상기 측정 챔버 구조로 공급되는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제8항에 있어서,
상기 제1 밸브는 상기 테스트 가스의 확산 방향에서의 상기 제1 확산 챔버 구조의 제1 확산 챔버의 단면적의 70% 이상 120% 이하인 게이트 밸브를 포함하고,
상기 제2 밸브는, 게이트 밸브 또는 개폐 밸브를 포함하는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 테스트 가스가 충전되도록 구성되며, 상기 제1 버퍼 챔버 구조와 실질적으로 동일하게 구성되는 제2 버퍼 챔버 구조; 및
상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제2 버퍼 챔버 구조 사이에 배치되고, 개방되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제2 버퍼 챔버 구조를 연통하고 폐쇄되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제2 버퍼 챔버 구조 사이를 차단하는 제3 밸브
를 더 포함하고,
상기 제어부는,
(f) 상기 제3 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 테스트 가스를 제2 테스트 환경에 따라서 충전하도록 상기 제2 버퍼 챔버 구조 및 상기 제3 밸브를 제어하는 처리; 및
(g) (g-1) 상기 처리 (c)에서 상기 제1 밸브를 개방하는 것과 동시에 상기 제3 밸브를 개방하고, 상기 제1 버퍼 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 테스트 가스와 상기 제2 버퍼 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 테스트 가스와 상기 제1 확산 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 퍼지 가스가 상호 확산되어 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 환경이 상기 제1 버퍼 챔버 구조의 상기 제1 테스트 환경과 상기 제2 버퍼 챔버 구조의 상기 제2 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 상기 제1 가스 센서를 테스트하는 처리와, (g-2) 상기 처리 (c)가 수행되지 않는 동안에, 상기 제3 밸브를 개방하고, 상기 제2 버퍼 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 테스트 가스와 상기 제1 확산 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 퍼지 가스가 상호 확산되어 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 환경이 상기 제2 버퍼 챔버 구조의 상기 제2 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 상기 제1 가스 센서를 테스트하는 처리 중 적어도 하나를 수행하는 처리
를 더 수행하는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제14항에 있어서,
상기 제1 테스트 환경과 상기 제2 테스트 환경이 동일한 경우, 처리 (g)에서 상기 처리 (g-1) 및 상기 처리 (g-2) 중 적어도 하나가 수행되고,
상기 제1 테스트 환경과 상기 제2 테스트 환경이 다른 경우, 처리 (g)에서 상기 처리 (g-2)만이 수행되는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제14항에 있어서,
상기 테스트 가스는 동일한 테스트 가스 공급원으로부터 상기 제1 버퍼 챔버 구조 및 상기 제2 버퍼 챔버 구조로 공급되는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제8항에 있어서,
상기 퍼지 가스가 충전되도록 구성되며, 상기 제1 가스 센서의 구성과 동일하거나 또는 다른 구성을 가지는 제2 가스 센서가 내부에 배치되도록 구성되고, 상기 제1 확산 챔버 구조와 실질적으로 동일하게 구성되는 제2 확산 챔버 구조;
상기 테스트 가스가 충전되도록 구성되며, 상기 제1 버퍼 챔버 구조와 실질적으로 동일하게 구성되는 제2 버퍼 챔버 구조;
상기 제2 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이에 배치되고, 개방되면 상기 제2 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조를 연통하고 폐쇄되면 상기 제2 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이를 차단하는 제4 밸브; 및
상기 제2 확산 챔버 구조와 상기 제2 버퍼 챔버 구조 사이에 배치되고, 개방되면 상기 제2 확산 챔버 구조와 상기 제2 버퍼 챔버 구조를 연통하고 폐쇄되면 상기 제2 확산 챔버 구조와 상기 제2 버퍼 챔버 구조 사이를 차단하는 제5 밸브
를 더 포함하고,
상기 제어부는,
(h) 상기 제2 가스 센서가 상기 제2 확산 챔버 구조 내에 배치되고 상기 제4 밸브 및 상기 제5 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 퍼지 가스를 충전하도록 상기 제2 확산 챔버 구조, 상기 제4 밸브 및 상기 제5 밸브를 제어하는 처리;
(i) 상기 제5 밸브를 폐쇄한 상태에서 상기 테스트 가스를 제2 테스트 환경에 따라서 충전하도록 상기 제2 버퍼 챔버 구조 및 상기 제5 밸브를 제어하는 처리; 및
(j) 상기 제4 밸브 및 상기 제5 밸브 중 적어도 하나를 개방하고, 상기 제1 버퍼 챔버 구조 및 상기 제2 버퍼 챔버 구조 중 적어도 하나에 충전되어 있는 상기 테스트 가스가 상기 제2 확산 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 퍼지 가스와 상호 확산되어 상기 제2 확산 챔버 구조의 내부 환경이 상기 제1 버퍼 챔버 구조의 제1 테스트 환경 또는 상기 제2 버퍼 챔버 구조의 상기 제2 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 상기 제2 가스 센서를 테스트하는 처리
를 더 수행하는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 제17항에 있어서,
상기 테스트 가스는 동일한 테스트 가스 공급원으로부터 상기 제1 버퍼 챔버 구조 및 상기 제2 버퍼 챔버 구조로 공급되는 것인 가스 센서를 테스트하는 장치. - 퍼지 가스가 충전되도록 구성되며, 제1 가스 센서가 내부에 배치되도록 구성되는 제1 확산 챔버 구조; 테스트 가스가 충전되도록 구성되며, 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 체적보다 내부 체적이 큰 제1 버퍼 챔버 구조; 및 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이에 배치되고, 개방되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조를 연통하고 폐쇄되면 상기 제1 확산 챔버 구조와 상기 제1 버퍼 챔버 구조 사이를 차단하는 제1 밸브를 포함하는 가스 센서를 테스트하는 장치에서의 가스 센서를 테스트하는 방법으로서,
(a) 상기 제1 가스 센서가 상기 제1 확산 챔버 구조 내에 배치되고 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 퍼지 가스를 충전하도록 상기 제1 확산 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 단계;
(b) 상기 제1 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 테스트 가스를 제1 테스트 환경에 따라서 충전하도록 상기 제1 버퍼 챔버 구조 및 상기 제1 밸브를 제어하는 단계; 및
(c) 상기 제1 버퍼 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 테스트 가스와 상기 제1 확산 챔버 구조에 충전되어 있는 상기 퍼지 가스가 상호 확산되어 상기 제1 확산 챔버 구조의 내부 환경이 상기 제1 버퍼 챔버 구조의 상기 제1 테스트 환경과 실질적으로 동일해진 상태에서 상기 제1 가스 센서를 테스트하는 단계
를 포함하는 가스 센서를 테스트하는 방법. - 제19항에 있어서,
상기 단계 (a)와 상기 단계 (c)는 반복적으로 수행되는 것인 가스 센서를 테스트하는 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210087696A KR102561787B1 (ko) | 2021-07-05 | 2021-07-05 | 수소 가스를 포함하는 가스를 검지하는 가스 센서를 테스트하는 장치 및 가스 센서를 테스트하는 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210087696A KR102561787B1 (ko) | 2021-07-05 | 2021-07-05 | 수소 가스를 포함하는 가스를 검지하는 가스 센서를 테스트하는 장치 및 가스 센서를 테스트하는 방법 |
Publications (2)
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| KR1020210087696A KR102561787B1 (ko) | 2021-07-05 | 2021-07-05 | 수소 가스를 포함하는 가스를 검지하는 가스 센서를 테스트하는 장치 및 가스 센서를 테스트하는 방법 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001074680A (ja) * | 1999-09-08 | 2001-03-23 | Teeiku Wan Sogo Jimusho:Kk | 液体または気体に含まれるオゾンの濃度を間接的に測定する方法および装置 |
| KR20180076265A (ko) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 한국생산기술연구원 | 가스 센서 측정용 희석가스 생성장치 및 가스 센서 검증 시스템 |
| KR20190006134A (ko) * | 2017-07-07 | 2019-01-17 | 조선대학교산학협력단 | 가스 센서 평가 장치 및 방법 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001074680A (ja) * | 1999-09-08 | 2001-03-23 | Teeiku Wan Sogo Jimusho:Kk | 液体または気体に含まれるオゾンの濃度を間接的に測定する方法および装置 |
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Non-Patent Citations (5)
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|---|
| (https://www.iso.org/standard/52319.html) |
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| 1. ISO 26142:2010 Hydrogen detection apparatus |
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| Boon-Brett et al., International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 35, 2010, pp. 7652-7663.* * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102561787B1 (ko) | 2023-07-31 |
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