초록 ▼

최종목표
장수명 및 사용이 편리한 수중의 용존산소 “ 측정센서” 및 차세대 근거리 통신기술(SUN, Smart Utility Network)을 통한 loT 적용 가능한 스마트 “ 측정기” (Measuring Instrument) 국산화

개발내용 및 결과
- 센서 수명을 향상시킨 장수명 용존산소 센서 개발
• 경쟁사(OxyGuard) 제품 분석
• 갈바니 전지 방식 전극 개발
• 고분자 재질의 산소 투과막 개발
• 갈바닉 전지 방식 전극 개발
• 수명 향상을 위한 산화전극 면적 및 내

최종목표
장수명 및 사용이 편리한 수중의 용존산소 “ 측정센서” 및 차세대 근거리 통신기술(SUN, Smart Utility Network)을 통한 loT 적용 가능한 스마트 “ 측정기” (Measuring Instrument) 국산화

개발내용 및 결과
- 센서 수명을 향상시킨 장수명 용존산소 센서 개발
• 경쟁사(OxyGuard) 제품 분석
• 갈바니 전지 방식 전극 개발
• 고분자 재질의 산소 투과막 개발
• 갈바닉 전지 방식 전극 개발
• 수명 향상을 위한 산화전극 면적 및 내부 용적 최적화를 위한 센서 구조 설계
• 전극 분극 및 Zero/Span 교정 기술 개발
- 근거리 통신기술(SUN)을 적용한 loT 기반 스마트 측정기 개발
• 측정기 하드웨어 설계
• PCB 설계 및 제작
• 측정기 Case 디자인
• 전극 분극 및 Zero/Span 교정 기술 개발
• 측정기 펨웨어 설계
• 연산/제어 알고리즘 설계
• SUN(Smart Utility Network) 통신 모듈 개발
- 시제품 제작，성능 평가 및 현장 적용 시험
• 테스트벤치 설계 제작
• 시제품 제작에 따른 내부 성능 평가
• 성능 평가 결과를 반영한 시제품 보완
• 공인시험기관 성능시험
• 현장 적용 시험
• 최종보고서 작성

산소는 지구상의 거의 모든 생명에 가장 중요한 구성요소이다. 이는 대기 중에서도 중요하지만 물속에서도 산소의 중요성이 부각되고 있다. 우리는 다른 생명체와 함께 기본적으로 탄소와 수소와 더불어 산소의 화학적 결합에 의해서 생명을 유지하고 성장하기 위해서 에너지를 이용하게 된다.

최근 우리 주변 수질상태는 점점 오염되어 세계 각국에서 “ 수질(수계) 살리기 운동” 이 전개되고 있다. 특히 공장 밀집지역은 오염원이 밀집되어 있으므로 오염상태를 확인하고 오염 확산을 사전 예측 및 방지하는 기술이 매우 필요한 상황이다. 이를 위하여 무엇보다도 가장 시급하게 선행 되어야 할 사항은 매 순간 변화하고 있는 수질 환경의 실태를 현장에서 즉시 파악해야 하는 것이다.

수질의 상태를 파악하기 위해서는 pH, 용존산소，수온，전도도，탁도，부유물질 등 각종 센서들의 사용이 요구된다.

일반 환경관리， 상수원관리， 오염원 검색 및 부영양화(적조포함)현상을 모니터링 할 수 있는 시스템을 구축하기 위해서는 적게는 수백 개 많게는 수만 개의 센서를 각 현장마다 동시에 설치하여 그 정보를 받아야하기 때문에 경비 문제가 크게 대두될 수 밖에 없다. 그 중 용존산소센서는 가장 중요한 센서 중의 하나로 1940년대 초에 전해반응법을 기초로 전극센서 형태로 개발되어 졌다.

1942년에는 백금전극을 이용하여 조직 세포내 산소량을 검출한 것이 최초의 산소 검출 센서이다. 그리고 1953년에 현재 가장 많이 적용하고 있는 현대적 산소검출법의 기준을 제시한 Polarography Type 전극이 개발되었으나 가격이 비교적 고가이고 센서를 주기적 관리 및 교체를 해야 하기 때문에 실시간 측정의 걸림돌이 되어 현장적용이 미흡한 상태이다.

이에 주관기관인 대윤계기산업(주)는 본 과제를 통하여 침전물에 의한 전극 차단 방지용 이중 격막 구조 설계，최적의 산소 투과율을 갖는 기체 투과막， 감응 특성을 최적한 전극 재질을 기반으로 사용수명을 향상시킨 센서 내 산소 유입에 따른 자발적 전기화학 반응을 이용한 갈바닉 용존산소 센서 및 측정기를 개발하였다.

핵심개발 기술의 의의
본 과제 수행을 통하여
- 산화환원반응에 따른 산화전극 침전물에 의한 전극 차단 방지용 이중 격막 구조 설계
- 최적의 산소 투과율을 갖는 기체 투과막
- 감응 특성에 따른 전극 재질, 산화전극 면적 및 내부용적 최적화한 센서 설계 기술을 기반으로 사용수명을 향상시킨 갈바닉 용존산소 센서 및 측정기를 국산화

적용 분야
- 하수/폐수 처리장， 파워플랜트에 적용 가능한 격막(Membrane)과 제조기술 적용 가능
•하수종말 처리장， 폐수종말 처리장， 분뇨 처리시설， 축산폐수 처리시설， 마을 상하수도시설 등에 적용 가능
• 수력，화력 발전소의 수질관리에 적용
•국내 발전 5개사(남부발전， 서부발전， 남동발전， 동서발전，중부발전) 발전소， 한국수력원자력 발전소 등 발전사 수질측정 관리에 적용
• 대형빌딩이나 아파트 물탱크의 수질관리 및 모니터링 시스템에 적용
- 양만장 수조 내 수질을 무선 수질측정기기로 실시간 수질측정 가능
• 수질변화를 90% 이상 실시간 측정으로 폐사 위험성 사전방지 가능
• 모바일 서비스 이용으로 양만장 사업자의 업무 이동성 증대
• 생장/사육 데이터의 축척으로 체계적인 장어 양식 Know-how 보유

(출처 : 산단R&BD역량강화사업 최종보고서 초록 p.4)

목차 Contents

• 표지 ... 1산단R&BD역량강화사업 지원사업 최종보고서 ... 2제출문 ... 3최종보고서 초록 ... 4기술개발사업 주요 연구성과 ... 17목차 ... 20제 1 장 서론 ... 22 제 1 절 과제 개요 ... 22 제 2 절 이론적 고찰 ... 23제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 (기술개발 내용 및 방법) ... 29 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 29 제 2 절 개발 내용 및 개발 범위 ... 30 1. 장수명 용존산소 국산화 개발 ... 30 2. 차세대 근거리 통신기술(SUN, Smart Utility Network)을 적용한 IoT 기반 스마트 측정기 개발 ... 37 3. 시제품 성능 평가 및 현장 적용 시험 ... 51 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 61 1. 보안등급의 분류 ... 61 2. 결정사유 ... 61 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 62제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 63 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 63 1. 연구개발 추진 일정 ... 63 2. 연구개발 추진 실적 ... 64 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 64 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 65 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 66 1. 시장 현황 ... 66 2. 사업화 전망 ... 67 제 4 절 고용 창출 효과 ... 69 1. 제품 개발을 통한 고용 창출 및 신규 인력 채용 계획 ... 69 제 5 절 자체 보안관리 진단표 ... 70끝페이지 ... 70