KR20230119803A - 농도 측정 장치 - Google Patents

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KR20230119803A
KR20230119803A KR1020220015997A KR20220015997A KR20230119803A KR 20230119803 A KR20230119803 A KR 20230119803A KR 1020220015997 A KR1020220015997 A KR 1020220015997A KR 20220015997 A KR20220015997 A KR 20220015997A KR 20230119803 A KR20230119803 A KR 20230119803A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치는, 샘플수가 유입되는 측정부, 측정부로 유입된 샘플수의 부피 또는 질량에 대응되는 시약 주입량을 계산하는 제어부 및 제어부로부터 계산된 시약 주입량에 기초하여, 측정부에 시약을 주입하는 시약 주입부를 포함하고, 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하여 투과된 광량을 측정함으로써, 검출 성분의 농도를 산출한다.

Description

농도 측정 장치{CONCENTRATION MEASURING APPARATUS}
본 발명은 농도 측정 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 측정부에 유입되는 샘플수의 양에 대한 시약의 주입량을 조절 및 정량 투입함에 따라, 샘플수 내 정확한 검출 성분의 농도를 측정할 수 있는 농도 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 밸러스트수 처리 시스템, 정수장, 수영장 등과 같은 수처리 기술이 적용되는 분야에서는 살균제 등의 화학약품의 잔류염소 농도를 측정하여 수질 관리가 이루어진다.
여기서, 잔류염소 측정 방법으로는 용액에 흡수되는 빛의 양과 용액의 농도와의 상관관계를 이용하여 용액의 농도를 정량하는 흡광광도법(Absorption Photometry)이 주로 이용된다.
이러한 흡광광도법을 사용한 잔류염소 농도 측정 방법을 수행하기 위해서는, 잔류염소 농도 측정 장치(TRO 센서)에 발색 시약을 주입하기 위한 장치를 필요로 한다.
여기서 "TRO"는 "Total Residual Oxidant"의 약어로서, 밸러스트 수에 존재하는 전체 잔류 산화제를 의미하며, 통상적으로 전기 분해 과정을 통하여 발생하는 염소가 밸러스트 수 내의 수중 생물을 산화시키고 남은 염소의 잔류 염소 수치를 측정하여 구한다.
이러한 잔류염소 농도 측정 장치는 선박이 항해하는 경로에 따라 담수, 해수 등 다양한 수질 조건에서 작동해야 하기 때문에, 수질변화에 덜 민감한 DPD 시약을 이용한 TRO 센서를 주로 사용한다.
다만, DPD시약을 이용한 TRO 측정 센서는 측정부의 샘플수에 기포가 포함되었을 경우, 정확하게 인지하지 못하여 측정 오차가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 샘플수의 유입의 압력이 일정하지 않아, 측정부의 샘플수의 정량 유입이 어려워 적정 시약의 주입에 문제점이 있어 측정오차가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 측정부의 샘플수 유입 과정에서 기포를 제거할 수 있도록 하는 농도 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 측정부에 유입되는 샘플수의 양에 대한 시약의 주입량을 조절 및 정량 투입함에 따라, 샘플수 내 정확한 검출 성분의 농도를 측정할 수 있는 농도 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0883444호
본 발명의 목적은 측정부에 유입되는 샘플수의 양에 대한 시약의 주입량을 조절 및 정량 투입함에 따라, 샘플수 내 정확한 검출 성분의 농도를 측정할 수 있는 농도 측정 장치를 제공함에 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 농도 측정 장치는, 샘플수가 유입되는 측정부, 측정부로 유입된 샘플수의 부피 또는 질량에 대응되는 시약 주입량을 계산하는 제어부 및 제어부로부터 계산된 시약 주입량에 기초하여, 측정부에 시약을 주입하는 시약 주입부를 포함하고, 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하여 투과된 광량을 측정함으로써, 검출 성분의 농도를 산출한다.
또한, 측정부는, 샘플수로부터 내부에 잔존하는 기체를 분리하는 기액 분리부 및 기액 분리가 완료된 샘플수의 수위를 측정하는 수위 측정부를 포함한다.
또한, 기액 분리부는, 내부에 샘플수가 유입되며, 수직축을 기준으로 회전하는 회전통을 구비하고, 원심 분리를 사용하여 회전통을 회전시킴에 따라, 샘플수가 회전통의 내벽에 밀착되어 샘플수로부터 기포가 분리된다.
또한, 수위 측정부는, 기액 분리된 샘플수에 초음파, 적외선, 레이저 또는 자연광 중 적어도 하나를 조사하여 측정부 내부의 샘플수의 수위를 측정한다.
또한, 측정부는 광 검출부를 더 포함하고, 광 검출부는, 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하는 발광부 및 샘플수를 사이에 두고 발광부와 마주보도록 구비되며, 발광부에서 조사되어 샘플수를 투과하는 광의 광량을 검출하는 수광부를 포함한다.
또한, 발광부는 백색 LED를 구비하고, 수광부는 RGB 센서를 구비한다.
또한, 제어부는, 샘플수의 수위 값에 기초하여 기액 분리된 샘플수의 부피를 계산하는 부피 계산부, 부피 계산부로부터 계산된 샘플수의 부피에 기초하여, 샘플수에 주입될 시약의 주입량을 계산하는 주입량 계산부 및 측정부로부터 검출된 광량에 기초하여, 샘플수 내 검출 성분의 농도를 산출하는 농도 산출부를 포함한다.
또한, 측정부는, 샘플수로부터 내부에 잔존하는 기체를 분리하는 기액 분리부를 포함하고, 제어부는, 기액 분리된 샘플수의 질량을 측정하는 질량 측정부, 질량 측정부로부터 계산된 샘플수의 질량에 기초하여, 샘플수에 주입될 시약의 주입량을 계산하는 주입량 계산부 및 측정부로부터 검출된 광량에 기초하여, 샘플수 내 검출 성분의 농도를 산출하는 농도 산출부를 포함한다.
또한, 본 발명은, 샘플수가 측정부로 유입되도록, 샘플수의 저장 공간으로부터 측정부의 내부로 연결되는 유입라인 및 유입라인에 구비되어 유입라인을 개방 또는 폐쇄하는 유입밸브, 농도 측정이 완료된 샘플수가 외부로 배출되도록, 측정부의 내부로부터 외부로 연결되는 배출라인 및 배출라인에 구비되어 배출라인을 개방 또는 폐쇄하는 배출밸브를 더 포함한다.
또한, 제어부는, 유입밸브를 개방하여 샘플수를 유입라인을 따라 측정부 내부로 유입시킨 후 유입밸브를 폐쇄하고, 샘플수의 측정이 완료되면 배출밸브를 개방하여 샘플수를 외부로 배출한다.
또한, 샘플수는 선박 평형수로 제공되고, 검출 성분은 염소이다.
또한, 본 발명의 농도 측정 방법은, 샘플수가 측정부 내부로 유입되는 단계, 측정부로 유입된 샘플수의 부피에 대응되는 시약 주입량을 계산하는 단계, 시약 주입량에 기초하여, 측정부에 시약을 주입하는 단계 및 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하여 투과된 광량을 측정함으로써, 검출 성분의 농도를 산출하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은, 내부에 샘플수가 유입되며, 수직축을 기준으로 회전하는 회전통을 구비하고, 원심 분리를 사용하여 회전통을 회전시킴에 따라, 샘플수가 회전통의 내벽에 밀착되어 샘플수로부터 기포를 분리시키는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 기액 분리된 샘플수에 초음파, 적외선, 레이저 또는 자연광 중 적어도 하나를 조사하여 측정부 내부의 샘플수의 수위를 측정하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하는 단계 및 샘플수를 투과하는 광의 광량을 검출하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 유입밸브를 개방하여 샘플수를 유입라인을 따라 측정부 내부로 유입시킨 후 유입밸브를 폐쇄하는 단계 및 샘플수의 측정이 완료되면 배출밸브를 개방하여 샘플수를 외부로 배출하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 측정부에 유입되는 샘플수의 양에 대한 시약의 주입량을 조절 및 정량 투입함에 따라, 샘플수 내 정확한 검출 성분의 농도를 측정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치의 세부 구성을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기액 분리부를 나타낸 것이다.
도 5는 도 4의 X-X' 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 표현은 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 있어서, 각 구성들의 크기, 두께 및 형상은 설명의 편의를 위해 과장되게 도시되었으며, 실제 농도 측정 장치에서는 이와 다른 크기와 형상을 가질 수 있다.
또한, 도시된 배선의 연결 구조는 편의를 위해 간략하게 도시된 것으로써, 이와 다른 연결 형태가 적용될 수 있으며, 소정 구성 요소를 기준으로 하여 상부, 하부, 측부 등을 표시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 장치의 회전이나 배치에 따라 지칭한 방향과 다른 방향으로 해석될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치에 대해 설명한다.
본 발명의 농도 측정 장치는, 샘플수에 투입되는 산화제, 즉, 검출 성분을 측정하는 여러가지 방식 중 DPD(diethyl-p-phenylende diamine) 시약을 선박 평형수의 샘플수에 반응시켜 잔류 산화제의 농도를 측정하는 방식을 사용한다.
일 예로서, 상술한 샘플수는 선박 평형수로 제공될 수 있고 검출 성분은 염소일 수 있다.
다만, 본 발명의 사용 분야가 이에 한정되는 것은 아니며, 정수장 혹은 수영장과 같이, 살균제를 비롯한 화학약품의 농도를 측정하여 수질 관리가 이루어지는 수처리 기술이 적용되는 분야라면 모두 적용 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 농도 측정 장치(100)는, 측정부(110), 제어부(120) 및 시약 주입부(130)의 구성을 포함할 수 있다.
먼저, 측정부(110)는 외부로부터 샘플수가 유입되어 저장될 수 있도록 용기의 형태로 마련될 수 있다.
이 때, 샘플수가 측정부(110)로 유입되도록, 샘플수의 저장 공간으로부터 측정부(110)의 내부로 연결되는 유입라인(50)이 별도로 마련될 수 있으며, 유입라인(50)에 배치되어 유입라인(50)을 개방 또는 폐쇄하는 유입밸브(51)가 구비될 수 있다.
또한, 농도 측정이 완료된 샘플수가 외부로 배출되도록, 측정부(110)의 내부로부터 외부로 연결되는 배출라인(70) 및 배출라인(70)에 구비되어 배출라인(70)을 개방 또는 폐쇄하는 배출밸브(71)가 구비될 수 있다.
이어서, 제어부(120)는, 상술한 유입밸브(51)와 배출밸브(71)의 작동을 제어하여 샘플수를 측정부(110)로 유입 및 배출시키는 기능을 한다.
더욱 자세하게는, 제어부(120)는 유입밸브(51)를 개방하여 샘플수를 유입라인(50)을 따라 측정부(110) 내부로 유입시킨 후 유입밸브(51)를 폐쇄하고, 샘플수의 측정이 완료되면 배출밸브(71)를 개방하여 샘플수를 외부로 배출시킬 수 있다.
또한, 제어부(120)는 측정부(110)로 유입된 샘플수의 부피 또는 질량에 대응되는 시약 주입량을 계산하는 기능을 한다.
이 때, 일 실시예에서, 샘플수의 부피는 측정부(110) 내부에서 샘플수의 수위를 측정함으로써 계산될 수 있고, 제어부(120)는 계산된 수위 값을 기초로 샘플수의 부피와 이에 대응되는 적정 시약 주입량을 계산할 수 있다.
또한, 다른 실시예에서, 샘플수의 질량은 제어부(120)의 내부에서 샘플수의 무게를 측정함으로써 산출될 수 있으며, 제어부(120)는 샘플수의 질량에 대응되는 적정 시약 주입량을 계산할 수 있다.
이어서, 시약 주입부(130)는, 제어부(120)로부터 계산된 시약 주입량에 기초하여, 측정부(110)에 시약을 주입하는 기능을 한다.
즉, 시약 주입량이 고정되고 시약 주입량에 따른 적정 샘플수의 유입량을 측정하여 측정부(110)로 유입시키던 종래 기술과 달리, 본 발명의 경우 측정부(110)로 유입된 샘플수의 부피 또는 질량에 대응되는 시약 주입량을 계산하여 정량 투입할 수 있게 된다.
이로 인해, 기존의 샘플수 유입 과정에서 발생하는 기포로 인해 샘플수 유입량을 정확하게 조절하기 어려워 오차가 발생하는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 농도 측정 장치(100)가 상술한 구성들을 포함함에 따라, 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하여 투과된 광량을 측정함으로써, 검출 성분의 농도를 산출할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치의 기본 구성에 대해 살펴보았다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치는 아래와 같은 세부 구성들을 더 포함하는 형태로도 제공될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치의 세부 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저, 측정부(110)는, 기액 분리부(111), 수위 측정부(112) 및 광 검출부(113)의 세부 구성을 포함할 수 있다.
기액 분리부(111)는 샘플수로부터 내부에 잔존하는 기체를 분리하는 기능을 하는 구성으로서, 내부에 수직축을 기준으로 회전하는 회전통을 구비될 수 있다.
회전통은 원통형 혹은 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 역원뿔 형상으로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 기액 분리 효율을 높일 수 있는 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
회전통의 내부에는 샘플수가 유입되며, 회전통을 회전시킴에 따라 원심 분리를 사용하여 샘플수가 회전통의 외측으로 원심력을 받아 회전통의 내벽에 밀착되게 되고, 이 과정에서 샘플수로부터 기포가 분리될 수 있다.
이 때, 회전통을 회전시킴에 따라, 샘플수가 회전통의 내측면 상에서 원심력에 의해 얇은 필름 형태로 펴지도록 마련될 수 있으며, 이로 인해, 유수분에 비해 상대적으로 비중이 낮은 기체가 샘플수로부터 공기 중으로 탈락되기에 더욱 용이한 상태가 된다.
아래에서는 이해의 편의를 위해 본 발명의 기액 분리부의 예시를 도면과 함께 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기액 분리부를 나타낸 것이고, 도 5는 도 4의 X-X' 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 일 실시예에서, 기액 분리부의 내부에는 유입된 샘플수에 와류를 형성할 수 있도록 내벽에 샘플수의 흐름을 가이드하는 가이드 부재가 배치될 수 있다.
이에 따라, 유입되는 샘플수가 회오리 바람 형상으로 가이드 부재를 따라 기액 분리부의 내벽을 타고 하부 방향으로 흐르게 된다.
이 때, 샘플수 내부에 포함되어 있는 유수분은 공기보다 비중이 높으므로 원심력에 의해서 외측으로 이동되어 챔버부 내주면 방향으로 밀착되고 기체는 이로부터 분리되게 된다.
상술한 기액 분리부(111)의 형태 및 기액 분리 방법은 일 실시예를 설명한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 기액 분리부의 형태 및 기액 분리 방법이 적용될 수 있을 것이다.
이러한 기액 분리부(111)가 측정부(110)의 내부에 구비됨에 따라, 샘플수의 유입 과정에서 기포가 발생한 이후 기액 분리를 수행할 수 있어서 최종 얻어진 샘플수의 내부에 기포를 포함하지 않은 상태에서 수위를 측정하게 되므로, 정확한 샘플수의 유입량을 검출할 수 있는 이점이 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 수위 측정부(112)는 기액 분리가 완료된 샘플수의 수위를 측정하는 기능을 하는 구성으로서, 측정부(110)의 상부에 센서의 형태로 배치될 수 있다.
수위 측정부(112)는 기액 분리된 샘플수의 표면 상에 초음파, 적외선, 레이저 또는 자연광 중 적어도 하나를 조사하여 측정부(110) 내부의 샘플수의 수위를 측정하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 농도 측정 장치는 이와 같이 기포가 제거된 샘플수의 수위를 측정함으로써, 후술할 제어부(120)에서 샘플수의 정확한 부피를 계산하여 이에 대응되는 시약의 적정 유입량을 도출해낼 수 있게 된다.
광 검출부(113)는, 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하는 발광부 및 샘플수를 사이에 두고 발광부와 마주보도록 구비되며, 발광부에서 조사되어 샘플수를 투과하는 광의 광량을 검출하는 수광부를 포함할 수 있다.
시약을 혼합한 이후에는 샘플수가 발색됨에 따라 흡광력이 생겨 발광부에서 조사된 광이 샘플수를 투과하며 광량이 낮아지게 되며, 잔류 염소 농도가 높을수록 발색 정도가 커져 수광부에서 측정되는 광량은 상대적으로 낮아지게 된다.
시약을 혼합하여도 발색이 전혀 되지 않는 경우, 발광부에서 조사된 광량과 동일한 광량이 수광부에서 검출되며 이 때, 잔류 염소 농도는 0이된다.
일 예로서, 상술한 발광부는 백색 LED를 구비하고, 수광부는 RGB 센서를 구비하도록 마련될 수 있다.
이에 따라, 수광부가 Red, Green, Blue 3채널의 파장을 모두 검출할 수 있게 되므로, DPD로 발색된 산화제의 농도를 측정하는데 있어서 정확도를 높일 수 있고, 서로 다른 색으로 발색하는 다양한 종류의 시약을 하나의 기기에 모두 적용할 수 있는 이점을 가진다.
검출 성분 또한 염소 한 가지에 한정하는 것은 아니며, 복수의 시약을 사용하여 서로 다른 복수의 성분을 한번에 검출 가능하도록 마련될 수 있다.
예를 들면, 샘플수가 유입되는 측정부(110)의 형태를 다각 형상으로 마련하고 마주보는 면에 각각 발광부와 수광부를 배치하는 경우, 하나의 측정 장치 내에서 다수의 시약을 사용하여 다수의 성분을 동시에 검출할 수도 있다.
이어서, 제어부(120)는, 부피 계산부(121), 주입량 계산부(122) 및 농도 산출부(123)의 세부 구성을 포함할 수 있다.
부피 계산부(121)는, 상술한 수위 측정부(112)로부터 수신되는 샘플수의 수위 값에 기초하여 기액 분리된 샘플수의 부피를 계산하는 기능을 하며, 이에 따라, 기포가 제거된 정확한 샘플수의 유입량을 파악할 수 있게 된다.
이 때, 기 설정된 측정부(110)의 규격에 기초하여 수위 값에 따른 샘플수의 부피가 결정될 수 있다.
예를 들면, 제어부(120)의 내부에는, 기 설정된 측정부(110)의 규격에 대해 측정된 샘플수의 수위 값에 대응되는 샘플수의 부피 산출식 혹은 산출 테이블이 별도로 저장될 수 있으며, 부피 계산부(121)는 이를 기초하여 샘플수 부피를 계산하도록 마련될 수 있다.
또한, 제어부(120)의 내부에는, 기액 분리된 샘플수의 질량을 측정하는 질량 측정부(미도시)가 더 구비될 수 있다.
질량 측정부(미도시)는 샘플수의 무게를 측정함으로써, 질량을 산출하도록 마련될 수 있으며, 이 때, 제어부(120)의 내부에는 측정된 샘플수의 무게에 따른 질량을 산출할 수 있는 산출식 혹은 산출 테이블이 구비될 수 있다.
주입량 계산부(122)는, 부피 계산부(121)로부터 계산된 샘플수의 부피 또는 질량 측정부(미도시)로부터 계산된 샘플수의 질량에 기초하여, 샘플수에 주입될 시약의 주입량을 계산한다.
이 때, 제어부(120)의 내부에는, 샘플수 내 목표 시약 농도를 만족시키기 위한 샘플수의 부피 또는 질량에 따른 시약의 적정 주입량을 산출할 수 있는 산출식 혹은 산출 테이블이 별도로 저장될 수 있으며, 주입량 계산부(122)는 이를 기초하여 시약의 주입량을 계산할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 시약의 주입량을 계산하는 일 예로서, 주입량 산출 테이블 이외에도, 측정된 샘플수의 부피 또는 질량에 대응되는 시약 주입량을 매칭할 수 있는 매핑 테이블을 구비할 수 있다.
본 발명이 주입량 계산부(122)를 포함함에 따라, 기포가 제거된 순수 샘플수에 대응되는 적정 시약의 주입량을 계산할 수 있게 되므로, 샘플수 대비 정확한 비율을 가지는 시약을 투입함에 따라 측정 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이렇게 계산된 시약 주입량은 상술한 시약 주입부(130)로 전송되어 측정부(110) 내부로 시약이 주입되게 된다.
농도 산출부(123)는 상술한 측정부(110)의 광 검출부(113)로부터 시약이 투입된 샘플수에 광을 투과하여 검출된 광량에 기초하여, 샘플수 내 검출 성분의 농도를 산출할 수 있다.
이 때, 제어부(120)의 내부에는, 검출된 광량에 대응되는 농도 값 테이블이 별도로 저장될 수 있으며, 농도 산출부(123)가 이를 기초하여 농도를 산출할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 검출 성분에 따라 검출된 광량에 대응되는 농도 값을 매칭할 수 있는 매핑 테이블을 구비할 수도 있다.또한, 상기와 같이 산출된 농도에 따라, 적합한 수처리 작업을 수행할 수 있게 된다.
예를 들어, 샘플수가 선박 평형수로 제공되고 검출 성분이 차아염소산나트륨인 경우, 선박 평형수를 선박 외부로 배출 시 평형수 내의 잔류 염소량에 따라 환원제의 투입량을 제어함으로써, 목표로 하는 잔류 염소량을 만족하도록 중화 작업을 통해 해양에 배출할 수 있다.
상술한 본 발명의 농도 측정 장치는 그 형상 및 제공 형태가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
이상에서 살펴본 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치를 사용하면 아래와 같은 방법으로 잔류 염소 농도를 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 먼저, 대기 단계(S110)로 제어부(120)가 유입밸브(51) 및 배출밸브(71)를 개방하여 샘플수를 바이패스하는 단계가 수행된다.
다음으로, 제어부(120)가 유입밸브(51)를 개방하고 배출밸브(71)를 폐쇄하여 샘플수가 측정부(110) 내부로 유입되도록 한 다음, 유입밸브(51)를 폐쇄하고 배출밸브(71)를 개방하여 샘플수를 배출하여 측정부(110)를 세척하는 세척 단계(S120)가 수행된다.
그리고, 유입 단계(S130)에서 제어부(120)가 유입밸브(51)를 개방하고 배출밸브(71)를 폐쇄하여 샘플수가 측정부(110) 내부로 유입되어 채워지면 유입밸브(51)를 폐쇄한다.
이어서, 기액 분리 및 수위 측정 단계(S140)가 수행된다.
해당 단계에서는, 측정부(110)의 내부에 샘플수가 유입된 이후, 기액 분리부(111)가 원심 분리를 사용하여 수직축으로 회전하는 회전통을 회전시킴에 따라, 샘플수가 회전통의 내벽에 밀착되어 샘플수로부터 기포를 분리시키는 단계가 수행된다.
이 후, 기액 분리가 완료된 샘플수에 수위 측정부(112)가 초음파, 적외선, 레이저 또는 자연광 중 적어도 하나를 조사하여 측정부(110) 내부의 샘플수의 수위를 측정하는 단계가 수행된다.
그런 다음, 부피 계산부(121)가 측정된 수위 값에 기초하여, 샘플수의 부피를 계산하고, 주입량 계산부(122)가 부피에 대응되는 시약 주입량을 계산하는 단계(S150)가 수행된다.
해당 단계에서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제어부(120)의 내부에 질량 측정부(미도시)를 더 구비하는 경우, 기액 분리된 샘플수의 무게를 측정함에 따라 질량을 산출하고, 주입량 계산부(122)가 샘플수의 질량에 대응되는 시약 주입량을 계산하도록 마련될 수도 있다.
이 후, 시약 주입부(130)가 제어부(120)로부터 계산된 시약 주입량에 기초하여, 측정부(110)에 시약을 주입하는 시약 주입 단계(S160)가 수행된다.
이어서, 광 검출부(113)의 발광부가 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하고, 수광부가 샘플수를 투과하는 광의 광량을 검출하는 광 검출 단계(S170)가 수행된다.
그런 다음, 제어부(120)가 측정된 광량에 기초하여 샘플수 내 검출 성분의 농도를 산출하는 농도 산출 단계(S180)가 수행된다.
농도 산출이 완료된 이후, 제어부(120)가 유입밸브(51)를 폐쇄하고 배출밸브(71)를 개방하여 샘플수를 외부로 배출하는 배출 단계(S190)가 수행되며, 새로운 샘플수의 잔류염소 측정을 위하여 상술한 대기 단계(S110)부터 다시 같은 동작을 반복 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 장치 및 이를 이용한 농도 측정 방법을 적용하면 아래와 같은 이점을 가질 수 있다.
종래에는, 기 설정된 시약 주입량에 따라 적정 샘플수를 측정하여 측정부로 유입시키는 방식을 사용하였으며, 이 경우, 유입 과정에서 기포가 발생하여 정확한 유입량 조절이 어려움에 따라 농도 측정 시 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
하지만, 본 발명은 기액 분리부를 통해 기포가 제거된 순수 샘플수를 얻을 수 있게 되므로, 샘플수의 정확한 유입량을 파악할 수 있는 이점을 가진다.
특히, 본 발명의 경우, 기액 분리부가 측정부의 내부에 구비됨에 따라, 샘플수가 측정부의 내부로 유입된 이후 기액 분리가 수행되게 된다.
즉, 샘플수가 측정부로 유입되는 과정에서 기포 발생이 모두 완료된 이후에 샘플수에 잔존하는 기포를 한번에 제어함에 따라, 기포 제거 효율이 더욱 향상되는 효과가 있다.
또한, 수위 측정부가 측정부의 내부에 구비됨에 따라, 샘플수의 기액 분리와 수위 측정이 모두 측정부의 내부에서 수행되므로, 샘플수를 다른 곳으로 이동하지 않고도 측정부 내부에서 기액 분리와 수위 측정을 한번에 수행할 수 있다.
즉, 기포가 제거된 이후의 샘플수가 이동할 필요가 없게 되므로, 이동 과정에서 기포가 다시 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
이에 따라, 유입된 샘플수의 양에 대응되는 정확한 시약 주입량을 계산하여 측정부에 정량 투입할 수 있으므로, 농도 산출 시 샘플수 내에 잔존하는 기포에 의해 측정 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점을 가진다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 농도 측정 장치
110 : 측정부
111 : 기액 분리부
112 : 수위 측정부
113 : 광 검출부
120 : 제어부
121 : 부피 계산부
122 : 주입량 계산부
123 : 농도 산출부
130 : 시약 주입부
50 : 유입라인
51 : 유입밸브
70 : 배출라인
71 : 배출밸브

Claims (16)

  1. 샘플수가 유입되는 측정부;
    상기 측정부로 유입된 상기 샘플수의 부피 또는 질량에 대응되는 시약 주입량을 계산하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 계산된 상기 시약 주입량에 기초하여, 상기 측정부에 상기 시약을 주입하는 시약 주입부를 포함하고,
    상기 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하여 투과된 광량을 측정함으로써, 검출 성분의 농도를 산출하는 농도 측정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 샘플수로부터 내부에 잔존하는 기체를 분리하는 기액 분리부; 및
    기액 분리가 완료된 상기 샘플수의 수위를 측정하는 수위 측정부를 포함하는 농도 측정 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기액 분리부는,
    내부에 상기 샘플수가 유입되며, 수직축을 기준으로 회전하는 회전통을 구비하고,
    원심 분리를 사용하여 상기 회전통을 회전시킴에 따라, 상기 샘플수가 상기 회전통의 내벽에 밀착되어 상기 샘플수로부터 기포가 분리되는 농도 측정 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 수위 측정부는,
    기액 분리된 상기 샘플수에 초음파, 적외선, 레이저 또는 자연광 중 적어도 하나를 조사하여 상기 측정부 내부의 상기 샘플수의 수위를 측정하는 농도 측정 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 측정부는 광 검출부를 더 포함하고,
    상기 광 검출부는,
    상기 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하는 발광부; 및
    상기 샘플수를 사이에 두고 상기 발광부와 마주보도록 구비되며, 상기 발광부에서 조사되어 상기 샘플수를 투과하는 상기 광의 광량을 검출하는 수광부를 포함하는 농도 측정 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 발광부는 백색 LED를 구비하고, 상기 수광부는 RGB 센서를 구비하는 농도 측정 장치.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 샘플수의 수위 값에 기초하여 기액 분리된 상기 샘플수의 부피를 계산하는 부피 계산부;
    상기 부피 계산부로부터 계산된 상기 샘플수의 부피에 기초하여, 상기 샘플수에 주입될 상기 시약의 주입량을 계산하는 주입량 계산부; 및
    상기 측정부로부터 검출된 광량에 기초하여, 상기 샘플수 내 상기 검출 성분의 농도를 산출하는 농도 산출부를 포함하는 농도 측정 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 샘플수로부터 내부에 잔존하는 기체를 분리하는 기액 분리부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    기액 분리된 상기 샘플수의 질량을 측정하는 질량 측정부;
    상기 질량 측정부로부터 계산된 상기 샘플수의 질량에 기초하여, 상기 샘플수에 주입될 상기 시약의 주입량을 계산하는 주입량 계산부; 및
    상기 측정부로부터 검출된 광량에 기초하여, 상기 샘플수 내 상기 검출 성분의 농도를 산출하는 농도 산출부를 포함하는 농도 측정 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 샘플수가 상기 측정부로 유입되도록, 상기 샘플수의 저장 공간으로부터 상기 측정부의 내부로 연결되는 유입라인; 및
    상기 유입라인에 구비되어 상기 유입라인을 개방 또는 폐쇄하는 유입밸브;
    농도 측정이 완료된 상기 샘플수가 외부로 배출되도록, 상기 측정부의 내부로부터 상기 외부로 연결되는 배출라인; 및
    상기 배출라인에 구비되어 상기 배출라인을 개방 또는 폐쇄하는 배출밸브를 더 포함하는 농도 측정 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 유입밸브를 개방하여 상기 샘플수를 상기 유입라인을 따라 상기 측정부 내부로 유입시킨 후 상기 유입밸브를 폐쇄하고,
    상기 샘플수의 측정이 완료되면 상기 배출밸브를 개방하여 상기 샘플수를 상기 외부로 배출하는 농도 측정 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 샘플수는 선박 평형수로 제공되고, 상기 검출 성분은 염소인 농도 측정 장치.
  12. 샘플수가 측정부 내부로 유입되는 단계;
    상기 측정부로 유입된 상기 샘플수의 부피 또는 질량에 대응되는 시약 주입량을 계산하는 단계;
    상기 시약 주입량에 기초하여, 상기 측정부에 상기 시약을 주입하는 단계; 및
    상기 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하여 투과된 광량을 측정함으로써, 검출 성분의 농도를 산출하는 단계를 포함하는 농도 측정 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    내부에 상기 샘플수가 유입되며, 수직축을 기준으로 회전하는 회전통을 구비하고, 원심 분리를 사용하여 상기 회전통을 회전시킴에 따라, 상기 샘플수가 상기 회전통의 내벽에 밀착되어 상기 샘플수로부터 기포를 분리시키는 단계를 더 포함하는 농도 측정 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    기액 분리된 상기 샘플수에 초음파, 적외선, 레이저 또는 자연광 중 적어도 하나를 조사하여 상기 측정부 내부의 상기 샘플수의 수위를 측정하는 단계를 포함하는 농도 측정 방법.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 시약이 주입된 샘플수에 광을 조사하는 단계; 및
    상기 샘플수를 투과하는 상기 광의 광량을 검출하는 단계를 더 포함하는 농도 측정 방법.
  16. 제12 항에 있어서,
    유입밸브를 개방하여 상기 샘플수를 유입라인을 따라 측정부 내부로 유입시킨 후 상기 유입밸브를 폐쇄하는 단계; 및
    상기 샘플수의 측정이 완료되면 배출밸브를 개방하여 상기 샘플수를 외부로 배출하는 단계를 더 포함하는 농도 측정 방법.
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