O2 측정방식에 대해서

O2 측정방식에 대해서

1.격막 전극식

격막전극식은 전극에 산소/용존산소만을 통과시키는 격막(불소지막)을 매개로 한 전해액 속에 2종류의 금속을 담가 금속 간에 발생하는 전류치에서 산소농도를 구하는 방식입니다.

통과한 산소량은 측정하는 가스의 '산소분압'에 비례하기 때문에 산소분압을 산소농도로 환산하여 측정치로 출력합니다.

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용존산소(DO) 측정방법에서도 마찬가지로 이 격막전극식이 사용되고 있습니다.

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2.자기식

자기식은 상자성이 큰 산소 분자가 자계 내에서 자화되었을 때 생기는 흡인력을 이용하여 산소 농도를 연속적으로 구하는 것으로 자기풍 방식과 자기력 방식으로 나눌 수 있습니다.

자기식은 산소가 다른 가스에 비해 자화율이 큰 것을 이용하고 있으며, 자화율이 약한 다른 가스의 간섭을 받기 어려운 특징이 있습니다.

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먼저 자기풍 방식은 불균등 자계 내에서 흡인된 산소분자의 일부가 가열되어 자성을 잃으면서 생기는 자기풍의 강도를 열선소자에 의해 검출하는 방법입니다.

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그리고 자기력 방식은 더 나아가 접시위에 덤벨형과 압력 검출형으로 분류됩니다.

덤벨형은 덤벨과 시료가스 중 산소 분자의 부피 자화율 차이에 따라 덤벨에서 발생하는 힘을 검출하여 산소 농도를 구하는 방식입니다.

가연성가스의 영향을 받지 않으며, 탄소·수소 등의 열전도도가 큰 가스의 영향을 받지 않습니다.

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압력검출형은 불균등 자계 내에 시료가스와 질소, 공기 등의 자화율의 일정한 보조가스와의 계면을 형성하여 그 계면에 작용하는 힘이 시료가스중의 산소농도에 비례하는 것을 이용하여 산소농도를 측정하는 방식입니다.

계면의 압력차이의 변화분을 측정신호로서 추출하여 열선소자 또는 서미스터, 콘덴서 마이크로폰형 검출기 등을 이용하여 측정합니다.

검출부가 시료가스에 닿지 않기 때문에 시료가스의 부식성 등의 영향 없이 측정할 수 있는 것이 특징입니다.

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3.지르코니아식

지르코니아 소자가 고온에서 산소 이온에 의한 도전성을 나타내는 성질을 이용하는 측정 방식입니다.

고온에 가열된 지르코니아 소자의 양 끝에 전극을 설치하고 그 한쪽에 시료가스, 다른 한쪽에 공기 등의 기준가스를 흘려 산소 농도차를 부여하여 양극간에 발생하는 기전력을 검출하여 산소 농도를 측정합니다.

지르코니아식의 경우 고온에서 사용하기 적합하므로 고온 기체 안에 직접 삽입하여 사용하는 인라인 측정에 적합합니다.

그러나 고온에서 산소와 반응하는 가연성 가스(일산화탄소, 메탄 등) 또는 지르코니아 소자를 부식시키는 가스(이산화황 등)를 포함하는 경우에는 측정에 적합하지 않습니다.

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지르코니아식에는 농담전지식과 한계전류식이 있습니다.

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농담전지식은 지르코니아 소자의 양면에 다공질의 백금전극을 붙여 가열하여 각각의 면에 산소농도차가 있는 가스를 접촉시켜 농도가 높은 측에서 일어나는 환원반응과 농도가 낮은 쪽에서 일어나는 산화반응에 있어서의 전극간의 기전력으로부터 산소농도를 구할 수 있습니다.

한계전류식의 경우 한쪽 전극에서의 산소가스량을 제한하면 전압을 증가시켜도 전류가 일정값이 되는 포화현상이 나타나며(한계전류), 주위의 산소농도에 비례하기 때문에 일정한 전압을 인가하면 흐르는 전류값에서 산소농도를 검출할 수 있는 방식입니다.

​Q 산소는 어떤 가스입니까?

산소는 자연계에 가장 풍부하며 식물의 탄산 동화 작용에 의해 대기로 방출되어 동식물의 호흡이나 '물건'의 연소에 의해 소비됩니다.

가스로서 공기에는 21vol%, 원소로는 물에 중량으로 88.8%, 인체에 약 65%의 산소가 포함되어 있습니다.

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Q산소 부족(과잉) 시의 증상은?

분위기상의 산소가 부족하면 산소결핍으로 질식사 할 수 있으며, 산소 과잉의 경우 가연물의 발화온도가 낮아져 연소속도가 증가될 수 있으며, 화재증가의 위험성이나 화상의 위험이 있습니다.

산소 부족 시의 증상

15-14% 호흡이 깊어지고 맥박수가 늘어 노동이 어려워진다.

11-10% 호흡이 곤란해지고 졸음이 오고 동작이 둔해진다.

7~6 % 안색이 사라지고, 감각 둔중해지며, 지각을 잃는다.

4%이하 40초 이내에 지각을 잃고 졸도한다.

​Q산소 측정은 주로 어떤 곳에서 이루어지고 있습니까?

주로 산소결핍사고의 발생을 방지하기 위해 작업환경의 산소농도 측정이 있습니다.

작업장소에 산소결핍의 공기가 발생하여 침입하거나 정체될 우려가 있는 장소로는 맨홀, 피트, 탱크, 싸일로, 암거, 창고, 선창, 갱도의 내부 등이 있으며 보통 해당 작업 개시 전에 매번 산소농도 측정이 이루어집니다.

*산소결핍증 등 방지규칙에서는 공기중의 산소농도가 18%미만인 상태를 산소결핍이라고 한다.

 

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