굴뚝 원격 감시체계에는 가격 경쟁력 면에서 우수하며 낮은 에너지 소비 그리고 높은 정밀성을 지닌 비분산 적외선법이 널리 쓰이고 있다. 일반적으로 NDIR은 크게 적외선 광원(IR Source), 검출기(Detector), 가스셀(Gas cell)로 구성되며 이런 NDIR의 성능(정확도, 정밀도, 검출한계)은 각 구성의 설계에 크게 좌우된다. 현재 많은 고품질 적외선 광원 및 검출기는 시장에 출시되어 있으나 가스셀을 전문적으로 판매하는 업체는 전무한 실정이며 가스셀에 대한 연구적 성과가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 가스셀의 물리적 특성이 NDIR 검출신호에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 적외선 ...
굴뚝 원격 감시체계에는 가격 경쟁력 면에서 우수하며 낮은 에너지 소비 그리고 높은 정밀성을 지닌 비분산 적외선법이 널리 쓰이고 있다. 일반적으로 NDIR은 크게 적외선 광원(IR Source), 검출기(Detector), 가스셀(Gas cell)로 구성되며 이런 NDIR의 성능(정확도, 정밀도, 검출한계)은 각 구성의 설계에 크게 좌우된다. 현재 많은 고품질 적외선 광원 및 검출기는 시장에 출시되어 있으나 가스셀을 전문적으로 판매하는 업체는 전무한 실정이며 가스셀에 대한 연구적 성과가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 가스셀의 물리적 특성이 NDIR 검출신호에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 적외선 흡수율이 높은 SO2를 이용하여 NDIR 시스템에서 광경로와 유량에 따른 검출신호 변화 및 가스셀 온도 변화에 따른 열적 안정성에 대하여 확인하였다. 흡인 유량은 100 mL/min에서 10,000 mL/min 까지 변화시켰으며 검출신호 및 감소율은 흡인 유량과 연관성이 없음을 확인 할 수 있었다. 광경로에 따른 검출신호를 비교한 결과, 길이가 짧을수록 5.6 m, 7.2 m, 10.4 m 순으로 IR의 세기가 강하게 검출되는 것을 확인하였다. 저농도에서 10.4 m 광경로인 경우가 상대적으로 높은 흡수율을 보였지만, 100 ppm 이후 7.2 m의 광경로에서 다른 5.6 m와 10.4 m보다 높은 흡수율을 보였음을 확인하였다. 가스셀 가열 온도에 대한 영향을 보기 위하여 설정한 온도는 40∼70℃이며 온도의 증가에 따라 검출신호가 감소하는 경향을 확인하였다. 대조적으로 N2 대비 각 농도별 감소율은 저농도에서 경향성을 찾기 어려웠고 100ppm 이후에는 온도가 증가함에 따라 감소율이 증가하는 경향을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 종합적으로 고찰해보면 NDIR 시스템에서의 가스셀의 물리적 특성은 검출신호에 영향을 미칠 수 있으며 이는 측정에서의 안정적인 가스셀 유지가 필요하다는 것을 암시해주고 있다. 따라서 흡인 유량을 고려하여 응답시간을 단축시켜 시스템의 성능향상을 야기 시키며, 또한 측정 환경에 따라 광경로의 길이를 조절하여 검출한계를 낮춰야한다. 그리고 가스셀의 안정적인 온도 유지를 통하여 검출신호에 대한 영향성을 줄여야 한다. 가스셀의 온도는 검출기를 위하여 저온에서의 항온을 유지해야 하지만 환경온도의 영향을 방지하기 위하여 약 40∼50℃의 온도범위를 권장할 필요가 있다. NDIR 시스템에서 가스셀의 물리적 특성에 의한 검출신호 연구는 NDIR 개발에 필요한 사항으로 사료되며 기기 성능 향상에 필요한 사항으로 판단된다. 향후 더 다양한 특성을 바탕으로 메카니즘 규명도 지속적으로 연구되어야 할 것이며 실제 NDIR을 이용한 TMS 사업장 환경을 고려한 종합적인 연구도 지속적으로 수행 되어야 할 것으로 사료된다.
굴뚝 원격 감시체계에는 가격 경쟁력 면에서 우수하며 낮은 에너지 소비 그리고 높은 정밀성을 지닌 비분산 적외선법이 널리 쓰이고 있다. 일반적으로 NDIR은 크게 적외선 광원(IR Source), 검출기(Detector), 가스셀(Gas cell)로 구성되며 이런 NDIR의 성능(정확도, 정밀도, 검출한계)은 각 구성의 설계에 크게 좌우된다. 현재 많은 고품질 적외선 광원 및 검출기는 시장에 출시되어 있으나 가스셀을 전문적으로 판매하는 업체는 전무한 실정이며 가스셀에 대한 연구적 성과가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 가스셀의 물리적 특성이 NDIR 검출신호에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 적외선 흡수율이 높은 SO2를 이용하여 NDIR 시스템에서 광경로와 유량에 따른 검출신호 변화 및 가스셀 온도 변화에 따른 열적 안정성에 대하여 확인하였다. 흡인 유량은 100 mL/min에서 10,000 mL/min 까지 변화시켰으며 검출신호 및 감소율은 흡인 유량과 연관성이 없음을 확인 할 수 있었다. 광경로에 따른 검출신호를 비교한 결과, 길이가 짧을수록 5.6 m, 7.2 m, 10.4 m 순으로 IR의 세기가 강하게 검출되는 것을 확인하였다. 저농도에서 10.4 m 광경로인 경우가 상대적으로 높은 흡수율을 보였지만, 100 ppm 이후 7.2 m의 광경로에서 다른 5.6 m와 10.4 m보다 높은 흡수율을 보였음을 확인하였다. 가스셀 가열 온도에 대한 영향을 보기 위하여 설정한 온도는 40∼70℃이며 온도의 증가에 따라 검출신호가 감소하는 경향을 확인하였다. 대조적으로 N2 대비 각 농도별 감소율은 저농도에서 경향성을 찾기 어려웠고 100ppm 이후에는 온도가 증가함에 따라 감소율이 증가하는 경향을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 종합적으로 고찰해보면 NDIR 시스템에서의 가스셀의 물리적 특성은 검출신호에 영향을 미칠 수 있으며 이는 측정에서의 안정적인 가스셀 유지가 필요하다는 것을 암시해주고 있다. 따라서 흡인 유량을 고려하여 응답시간을 단축시켜 시스템의 성능향상을 야기 시키며, 또한 측정 환경에 따라 광경로의 길이를 조절하여 검출한계를 낮춰야한다. 그리고 가스셀의 안정적인 온도 유지를 통하여 검출신호에 대한 영향성을 줄여야 한다. 가스셀의 온도는 검출기를 위하여 저온에서의 항온을 유지해야 하지만 환경온도의 영향을 방지하기 위하여 약 40∼50℃의 온도범위를 권장할 필요가 있다. NDIR 시스템에서 가스셀의 물리적 특성에 의한 검출신호 연구는 NDIR 개발에 필요한 사항으로 사료되며 기기 성능 향상에 필요한 사항으로 판단된다. 향후 더 다양한 특성을 바탕으로 메카니즘 규명도 지속적으로 연구되어야 할 것이며 실제 NDIR을 이용한 TMS 사업장 환경을 고려한 종합적인 연구도 지속적으로 수행 되어야 할 것으로 사료된다.
Among air pollutant analyzers employed in the TMS, Non-Dispersive Infrared (NDIR) analyzers have been widely used. High accuracy, low energy consumption, and reasonable price are advantages of the NDIR analyzer. Many high quality IR sources and detectors are commercialized on the market. In con...
Among air pollutant analyzers employed in the TMS, Non-Dispersive Infrared (NDIR) analyzers have been widely used. High accuracy, low energy consumption, and reasonable price are advantages of the NDIR analyzer. Many high quality IR sources and detectors are commercialized on the market. In contrast, the gas cell is usually designed by the user. Moreover, the researches of gas cell design have been lack documented. Therefore, this study was conducted to investigate the physical characteristics of a gas cell of a NDIR analyzer. The results of this study are basic parameters to design an optimal gas cell for the NDIR analyzer. Accordingly, optical path-length, gas flow rate, and temperature of the gas cell were considered. Sulfur dioxide (SO2) was used as a target gas in this research. The SO2 concentrations were varied as 10, 50, 100 and 200 ppm. In terms of the gas flow rate, the flow rate was varied from 100 mL/min to 10,000 mL/min. It was found that the output detector signal and reduction rate were independent on the air flow rate. In case of optical path-length, the length of IR pathway varied as 5.6 m, 7.2 m, and 10.4 m depended on the structure of mirror system. As a result, the shorter the length was, the stronger IR intensity was. The IR reduction rate was increased with the increase of the SO2 concentrations and the path-lengths, except 100 and 200 ppm of SO2 concentrations associated with 10.4 m of path-length. At these concentrations, the reduction rates at 10.4 of path-length were lower than those at others. The temperature of the gas cell was varied from 40 to 70℃C to determine the effect of temperature on the output detector signal. It was found that, the increase of temperature brought about the decrease of the output detector signal. In contrast, the reduction rates showed various patterns. The reduction rates at 10 and 50 ppm of SO2 concentration showed a complex pattern. From 100 to 1,000 ppm, the increase of temperature leaded to the increase of reduction rate. In general, the physical characteristics of the gas cell of the NDIR analyzer significantly affect the detection signal. Although the air flow rate did not impact to the detection signal, the flow rate should be high due to the response time of the analyzer. The detection limit should be lowered by adjusting the length of the light path according to the lateral environment. In terms of gas cell temperature, although detector worked well at low temperature, the range of temperature from 40 to 50℃ is recommended due to prevent the effect of various environmental temperatures.
Among air pollutant analyzers employed in the TMS, Non-Dispersive Infrared (NDIR) analyzers have been widely used. High accuracy, low energy consumption, and reasonable price are advantages of the NDIR analyzer. Many high quality IR sources and detectors are commercialized on the market. In contrast, the gas cell is usually designed by the user. Moreover, the researches of gas cell design have been lack documented. Therefore, this study was conducted to investigate the physical characteristics of a gas cell of a NDIR analyzer. The results of this study are basic parameters to design an optimal gas cell for the NDIR analyzer. Accordingly, optical path-length, gas flow rate, and temperature of the gas cell were considered. Sulfur dioxide (SO2) was used as a target gas in this research. The SO2 concentrations were varied as 10, 50, 100 and 200 ppm. In terms of the gas flow rate, the flow rate was varied from 100 mL/min to 10,000 mL/min. It was found that the output detector signal and reduction rate were independent on the air flow rate. In case of optical path-length, the length of IR pathway varied as 5.6 m, 7.2 m, and 10.4 m depended on the structure of mirror system. As a result, the shorter the length was, the stronger IR intensity was. The IR reduction rate was increased with the increase of the SO2 concentrations and the path-lengths, except 100 and 200 ppm of SO2 concentrations associated with 10.4 m of path-length. At these concentrations, the reduction rates at 10.4 of path-length were lower than those at others. The temperature of the gas cell was varied from 40 to 70℃C to determine the effect of temperature on the output detector signal. It was found that, the increase of temperature brought about the decrease of the output detector signal. In contrast, the reduction rates showed various patterns. The reduction rates at 10 and 50 ppm of SO2 concentration showed a complex pattern. From 100 to 1,000 ppm, the increase of temperature leaded to the increase of reduction rate. In general, the physical characteristics of the gas cell of the NDIR analyzer significantly affect the detection signal. Although the air flow rate did not impact to the detection signal, the flow rate should be high due to the response time of the analyzer. The detection limit should be lowered by adjusting the length of the light path according to the lateral environment. In terms of gas cell temperature, although detector worked well at low temperature, the range of temperature from 40 to 50℃ is recommended due to prevent the effect of various environmental temperatures.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.