초록 ▼

1. 연구개발 목표 및 내용
-원전2차계통 수화학 환경에서 고온 pH 측정을 위한 고온 광섬유 pH 센서의 개발을 최종목표로 하며 목표 달성을 위하여 졸-겔 법을 이용하여 pH 지시약을 고정시킨 pH 감응막과 알루미늄 코팅 광섬유를 이용한 반사형 탐침으로 구성된 센서를 개발하고 이와 더불어 실버 핼라이드 광섬유를 이용하여 고온 환경에서 적합한 삽입형 적외선 광섬유 온도 센서를 개발함.
2. 연구결과
① 광섬유 pH 센서
-졸-겔 법을 이용여 pH 지시약을 고정하는 pH 감응막의 제조법을 도출한 후, 다양한 pH

1. 연구개발 목표 및 내용
-원전2차계통 수화학 환경에서 고온 pH 측정을 위한 고온 광섬유 pH 센서의 개발을 최종목표로 하며 목표 달성을 위하여 졸-겔 법을 이용하여 pH 지시약을 고정시킨 pH 감응막과 알루미늄 코팅 광섬유를 이용한 반사형 탐침으로 구성된 센서를 개발하고 이와 더불어 실버 핼라이드 광섬유를 이용하여 고온 환경에서 적합한 삽입형 적외선 광섬유 온도 센서를 개발함.
2. 연구결과
① 광섬유 pH 센서
-졸-겔 법을 이용여 pH 지시약을 고정하는 pH 감응막의 제조법을 도출한 후, 다양한 pH 지시약에 대해 pH 감응막의 특성을 파악하고 TMOS를 기반으로 Neutral Red를 고정화 시킨 고온 pH 감응막을 개발함. 고온 환경에서 이 감응막으로 pH 센서를 제작하여 pH 측정 성능을 평가하였음.
-또한 다양한 pH 지시약을 고정한 감응막을 개발하고 pH 지시약의 pH 변화에 따른 변색으로 인한 반사광의 특성변화를 스펙트로미터를 이용하여 측정하고, 광 강도와 pH 사이의 관계를 분광학적으로 분석하여, 관계식을 정립함.
② 광섬유 온도 센서
-고온 환경에서의 온도 모니터링을 위해 실버 핼라이드 광섬유, 적외선 검출기로 구성된 신호 및 기준용 탐침의 2중 탐침을 사용하는 온라인 삽입형 적외선 광섬유 온도 센서를 개발함.
-신호 및 기준용 탐침 내에 위치한 적외선 방출물질들의 방사율 차이를 이용하여 2채널 적외선 검출기로 출력전압을 측정한 다음, 전압의 차이를 통해 온도를 분석하여, 관계식을 정립함.
3. 기대효과 및 활용방안
-연구결과 개발된 광섬유 pH 센서 기술은 원전 2차계통을 포함한 각종 배관 내의 pH 모니터링 및 특수 환경에서의 실시간 pH 변동계측 등에도 적용 가능할 것으로 예상됨.
-또한 삽입형 적외선 광섬유 온도센서의 개발은 광신호의 장점인 전자기장에 대한 무간섭, 높은 민감도와 정확도 그리고 다중 측정 및 실시간 계측 등을 가지므로 전기적 원리를 이용하는 온도센서의 단점을 보완할 수 있을 것임.

Abstract ▼

○ Fabrication of sensor tip for pH measurement
- Investigation of pH indicator characteristics and study on immobilization
- Fabrication of sensor tip and performance evaluation of sensor tip
○ Development of high temperature/pressure test loop for performance
evaluation of optical pH se

○ Fabrication of sensor tip for pH measurement
- Investigation of pH indicator characteristics and study on immobilization
- Fabrication of sensor tip and performance evaluation of sensor tip
○ Development of high temperature/pressure test loop for performance
evaluation of optical pH sensor
- Design and Fabrication of high temperature/pressure loop
- Selection of buffer solution for high temperature water
① 2nd year
○ Fabrication of optical pH sensor for high temperature water
- Development of light detection system for optical pH sensor
- Design and fabrication of optical sensor for pH detection
- Development of algorithm and software for signal analysis
○ Establishment of performance test system for optical pH sensor
- Establishment of theoretical pH for high temperature buffer solution
- Evaluation of dependence of optical pH sensor on water temperature
② 3rd year
○ Design optimization of optical pH sensor for high temperature water
- Evaluation of time response and stability of optical pH sensor
- Analysis of response characteristics of optical pH sensor
○ Performance evaluation of optical pH sensor under simulated condition of PWR
secondary water system
- Fabrication of optimized optical pH sensor
- Performance evaluation of optical pH sensor

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 9
• 표차례 ... 10
• 그림 차례 ... 11
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 15
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 15
• 제 2 절 연구개발의 범위 ... 17
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 18
• 제 1 절 기술개발 현황 ... 18
• 제 2 절 앞으로의 전망 ... 19
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 20
• 제 1 절 광학적 pH 센서의 개요 ... 20
• 제 2 절 광학적 pH ... 42
• 제 3 절 pH 감응막 개발 ... 52
• 제 4 절 광학적 pH 센서 설계 및 제작 ... 74
• 제 5 절 고온 광섬유 pH 센서 검증 시스템 ... 80
• 제 6 절 광섬유 pH 센서의 성능평가 ... 112
• 제 7 절 고온 광섬유 온도 센서 개발 및 성능평가 ... 129
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에서의 기여도 ... 142
• 제 1 절 목표달성도 ... 142
• 제 2 절 관련분야에의 기여도 ... 147
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 148
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 149
• 제 7 장 참고문헌 ... 150
• 연구성과(연구마루 입력성과) ... 153
• 자체평가의견서 ... 159