계측제어를 하기 위해서 검출해야 할 양으로서는 온도,유량,압력,액위 성분등이 있다. 이들의 양은 그대로는 목표치와 비교하거나 멀리 떨어진 장소에 전송하는데에 적합치 않다. 따라서 검출부는 이들 양을 보다 취급 하기 쉬운 신호로 변환하는데 이것을 계장용 신호라 부른다. 계측제어에서 신호로 사용되는 것은 공기압,전압,전류,디지탈,광신호등이 있다. 물리량 변환의 과정를 두가지로 나누어 생각하면, 1차 변환에서는 계측 제어대상인 물리량을 힘,변위,전압,전기저항으로 변환되고, 2차변환 과정 에서는 1차 변환의 출력 신호에 보조 에너지를 가하여 공기압,또는 전압 전류신호등으로 얻어진다. 즉, 2차변환에 의해 보다 취급하기 쉽고 통일된 신호가 얻어진다. 1차 변환을 하는 것을 검출기라 하고, 2차 변환만을 하는 것을 전송기라 한다, 또한 하나의 장치에서 검출기와 전송기 기능을 모두 하는 것을 검출 전송기 또는 간단히 전송기,발신기 또는 변환기라고 하는 경우가 많다
일반적으로 많이 사용되는 전송신호(DC4-20mA)의 일차방정식을 적용한 Range Scale 결과입니다. 또한, 2 Wire (Loop Power) Transmitter의 결선도 예시입니다. 제시된 그림처럼 결선을 진행하면 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있으니 계장 시스템의 설계에 있어서 신중을 기해야 합니다.
1. 전원공급장치(Power Supply)를 함께 사용하고 있어 전원공급장치를 유지보수시 현장 계기(Transmitter) 전체가 동시에 꺼지거나 켜지는 증상을 나타낼 수 있습니다. 이때 전원공급장치에 과부하가 발생할 수 있습니다.
2. 전원공급장치 및 PLC 등을 함께 사용하고 있어 각 채널별로 절연되지는 않습니다. 따라서 1개소 현장 계기(Transmitter)의 배선(Cable Line)에 Noise 및 Surge 등이 혼입될 경우 전체 시스템에 오류가 나타날 수 있습니다.
3. 상기와 같은 문제점을 미리 차단하려면 개별로 Toggle Switch를 설치하고, 개별로 전원공급장치(Power Supply), 신호분배기(Signal Distributer) 또는 신호변환기(Signal Isolator) 등을 설치하고, 더불어 개별로 Noise Filter 및 SPD 등을 설치함으로 현장 계기(Transmitter) 및 PLC를 충분히 보호함과 동시에 유지·보수가 용이한 방법으로 설치하는 것을 권장합니다.
RTD(저항식온도검출기 ; Resistance Temperature Detector)의 일종으로 이론적인 온도 측정범위는 -200 ℃ ~ +850 ℃이나 상용의 측정범위는 -150 ℃ ~ +350 ℃로 비교적 낮은 범위에서 주로 활용된다. 이러한 RTD의 측정원리는 금속 전기저항이 온도에 따라 함께 증감하는 원리를 이용하여 저항을 측정하여 온도값으로 연산하는 기술이다. 선형도가 높은 백금소자가 고정밀도의 온도측정용으로 많이 사용되는 온도소자이며, 그중 Pt 100Ω 또는 Pt 1000Ω 규격의 제품이 가장 광범위하게 사용된다.
막(Membrane)을 여재로 하여 물을 통과시키고 원수중의 불순 물질을 분리 제거하여 깨끗한 여과수를 얻는 정수방법
막을 이용하여 기상 또는 액상의 혼합물을 막양면의 농도차, 압력차, 전위차 등에 의해 분리, 농축, 정제하는 공정
◈ 수도용 막여과의 구비 조건(일본)
일본 수도용 막 모듈 규격 재정 위원회의 수도용 막여과의 합동 규격(WPPA-001)
수도정수 처리에 사용되는 정밀여과(MF) 및 한외여과막(UF) 모듈에 적용한다.
막모듈의 위생적인 품질관 관해서는 모듈내에 체류시킨 물을 수도법 수질 기준에 의해 검사하여 규정의 수치에 적합해야
내압성에 대해서는 통상 사용하는 압력의 1.5배 정도의 압력을 가해 새는 것과 같은 이상이 없어야 한다.
막 모듈의 성능 투과능력은 300 kPa 이하의 압력으로 단위막차압(98.1 kPa)당 0.5~3 ㎥/㎡/일의 범위의 막 여과수량을 얻어져야 한다. 탁도 제거능은 100도의 원수를 여과시킨 막여과수의 탁도가 0.05도 이하이어야 한다. 세균제거 성능은 시험균으로서 슈도모나스와 같은 입경이 거의 0.3㎛인 지표균을 이용하여 균수 10³ ~ 10⁴/ml의 -원수를 여과시켰을 때, 1ml의 막여과수에 형성된 집락수가 10 이하이어야 한다.
막 모듈의 일반적인 구조에 대해서도 규정을 정하고 있다.(위원회에서 합격한 제품에 한하여 규격인증 붙착)
기존 공정과 막여과 공정의 비교
공정상의 차이점 기존의 여러공정을 막 여과 단일 공정으로 대체할 수 있어 시설이 콤팩트하다. 원수와 처리수 간의 막여과 단일 공정으로 막이 파손 될 경우 처리수에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.
수질상의 차이점 기존 정수처리 공정 - 기존의 응집·침전 + 모래여과에서 모래 입자사의의 간격은 100~ 200㎛ 정도 - 급속 여과방식이나 완속여과방식의 경우 모래 여과후 약간의 탁질 누출 발생 막여과 정수처리 공정
- MF막이나 UF막에 의한 단독 공정에서 제거가 어려운 경우 활성탄 흡착이나 생물막 처리 공정과 조합 적용 - MF막의 경우 공경의 크기가 0.01~0.1㎛ 이상의 입자 제거 가능 - UF막의 경우 분자량 5,000~10,000이상의 불순물 완전 제거 가능 - 막여과의 경우 막여과수에는 탁질 전혀 누출 되지 않는 등 기존 정수방법 보다 안정성, 신뢰성이 높다. - 응집제 등 약품 사용량이 기존 정수처리 보다 작게 사용된다.
수 질 항 목 제거 성능
탁도, 세균, 불용성 철 및 망간, 조류 등 거의 제거
색도, THM 전구물질, 유기물 등 일부 제거
암모니아성 질소, 냄새 물질 거의 제거 안됨
운전상의 차이점 평상시 - 막여과 설비의 경우 통상 자동 운전 및 감시가 가능하여, 주기적인 순회 점검으로 관리 가능 긴급시 - 원격감시가 가능하여 고장 발생시 짧은 시간내에 상황 파악 가능 세정및 교환 등 - 막의 약품 세정, 막교환 등 주기적인 관리 필요
여과속도 모래 여과지의 여과속도는 여과층의 여상 면적을 기준으로 하여 산출 막여과의 여과속도는 막면적을 기준으로 산출하며, 단위시간에 단위 막면적을 통과하는 수량을 투과 Flux라 한다. 막여과의 경우 단순 여과속도는 모래여과보다 작으나 막 충진율이 높아 보다 작은 면적에서도 처리 가능
설치조건 막여과 설비는 원수 탁도 변동에 안정적이며, 유지관리 필요 인력이 작아 고립지역 등에 큰 장점이 있다.
용적식 토양수분함량 측정에 사용되는 센서방식은 TDR 방식과 C방식의 두 가지가 많이 알려진 방식입니다. TDR방식은 토양 내 수분 량의 정도에 따라 변화하는 유전율을 이용하는 방식이고, C방식은 토양 내 수분 량의 정도에 따라 변화하는 정전용량을 이용하는 방식입니다. C방식의 센서를 사용하는 경우에는 피 측정 토양의 구조와 성질에 따라 일일이 교정 값을 찾아내야 하는데 비해서 TDR방식의 경우에는 그럴 필요가 없고 비교적 정확도가 높으며 안정적인 측정 값을 제공하기 때문에 최근에는 대체로 TDR방식의 센서를 많이 사용합니다. TDR은 Time Domain Reflectometry 의 약자이며 TDT는 Time Domain Transmissometry 의 약자입니다. Time Domain 방식은 한 개의 빠른 속도를 가진 펄스신호가 한 구획의 전송 선을 따라서 이동하는데 걸리는 시간을 측정하는데, 둘 다 전송 선은 전송신호가 있는 한쪽 끝에서 시작됩니다. TDR에서는, 전송된 펄스신호가 전송 선을 따라서 이동하다가 전송선로 중 임피던스의 불연속을 만나게 되면 반향을 일으키게 되고 전송선의 동일한 끝점에서 전송된 신호와 겹치게 되는데, 이 신호를 관찰하여 그 동안의 시간을 측정합니다. 그러므로 측정되는 시간은 왕복전송시간(round-trip propagation time)이 됩니다.
TDT에서는, 한 쪽 끝에서 펄스신호를 보내고 전송선의 반대편 끝에서 그 신호를 관찰합니다. 그러므로 측정되는 시간은 일방전송시간(one-way propagation time)이 됩니다. 두 가지 방식 모두 필수측정항목은 소요시간입니다. 주어진 길이의 전송 선을 따라서 하나의 전자파가 전송되는 시간은 전송 선이 잠겨있는 주변 매질의 유전율의 제곱근(square root)에 비례합니다. 만일 매질이 토양/물/공기의 혼합이라면, 물의 유전율이 그 혼합물의 유전율을 지배하게 됩니다. 따라서, 이 때의 측정은 곧 그 혼합물의 수분함량을 결정하는데 이용될 수 있는 것입니다. 둘 중에 어느 방식을 선택할 것인가의 문제는 실제적으로 주어진 상황에 의한 것입니다. TDR방식은 전송선의 한 쪽 끝에서 신호를 보내고 받고 하기 때문에 연결단자가 하나만 있으면 되지만 신호가 중첩되어 있으므로 신호해석이 약간 더 까다로워집니다. TDT방식은 전송선의 한 쪽 끝에서 신호를 보내고 다른 쪽 끝에서 신호를 받기 때문에 신호해석은 간단하지만 연결단자간의 거리가 큰 경우에는 제작에 어려움이 있을 것입니다.
Turbidimeters은 표준 현탁액에 의해 교정되어야 한다. 그리고, 측정된 값은 측정 광의 강도(intensity)를 나타내는 것이 아니라 표준 현탁액의 농도를 나타낸다. 측정유체(표준 현탁액이 아니라 주어진 현탁액)을 측정 할 때, 측정 값이 의미 하는 것 은 표준 현탁액(농도값은 이미 주어진 표준액)이 산란하는 동일한 양의 빛을 측정유체가 산란한다는 것이다. 국제적으로 통용되는 탁도 표준은 Formazine이다. 그리고 통상적으로 쓰이는 단위 는 아래와 같다.
ASBC : America Society of Brewing Chemists. 양조업 분야에 사용되는 미국 단위이다.
EBC : 유럽 양조 협약 양조업 분야에 사용되는 유럽 단위이다.
FAU (Formazine Attenuation units) : 수처리 분야에서 투과광(0˚) 측정에 사용되는 단위 표준 기준: ISO 7027
FNU (Formazine Nephelometric Units) : 수처리 분야에서 투과광(90˚) 측정에 사용되는 단위 표준 기준: ISO 7027
FTU (Formazine turbidity unit) 수처리 분야에서 사용되는 단위
NTU (Nephelometric turbidity unit) : 수처리 분야에서 투과광(90˚) 측정에 사용되는 단위 특히 이 단위는 U.S. EPA(Environmental Protection Agency) 규정 단위이다.
TE/F :(Trubungseinheit/Formazin) 독일 기준, 현재 FNU 단위로 변경.
Formazine 에 기초한 탁도 단위 환산표:
지금은 많이 사용되지 않는 교정 현탁액은 규조토(SiO2) 현탁액이다. 왜냐하면 이 규조토 현탁액은 입자가 균일하지 못하기 때문에 광산란의 재현성이 표준 현탁액의 <기대 값>에 미치지 못하기 때문이다. 하지만, 이 규조토 현탁액은 자연상태의 유체 탁도의 상태와 유사하기 때문에 아 직 까지는 유용합니다. 규조토 현탁액에 따른 측정값은 Fromazine 현탁액에 따른 측정값과 호환되지 않 습니다. 하지만, 아래의 표는 측정 각(Angle)에 따른 가장 유사한 변환 값 입니다
From: Phillip Mitchell-Water Ecoscience Date: Fri, 07 Aug 1998 13:41:38 Msgid: 90246131700 In-reply-to: 89923863800 Turbidity measures the scattering of light through water caused by materials in suspension or solution. The suspended and dissolved material can include clay, silt, finely divided organic and inorganic matter, soluble coloured organic compounds, and plankton and other microscopic organisms.
Turbidity is normally measured in the laboratory using a nephelometer, which is a meter that measures the intensity of light scattered at 90 degrees as a beam of light passes through a water sample. Turbidity can also be measured directly in the field using a portable device, or using a device that is fixed in the stream. The most commonly used turbidity unit is NTU, or nephelometric turbidity units. Nephelometers are calibrated using standards containing formazin which is a polymer which is similar to milk in appearance.
Historically, turbidity was measured using the Jackson candle turbidimeter. This is a visual method, where the sample is poured into a calibrated tube and the turbidity is read when the flame of a candle under the bottom of the tube disappears from view. This method is no longer in standard use as turbidities lower than 25 units can not be measured directly using this instrument. It was removed from Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, published by the American Public Health Association, in their 17th edition (1989). Turbidity units read from the Jackson candle turbidimeter are JTU or Jackson turbidity units. The jackson candle turbidimeter was traditionally calibrated using suspensions of kaolin (a fine clay).
According to Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 40 NTU has an approximate turbidity of 40 Jackson units when measured on the candle turbidimeter; therefore, nephlometric turbidity units based on the the formazin preparation will approximate units derived from the candle turbidimeter but will not be identical to them. In other words, they are saying NTU are approximately equal to JTU, but not identical. The closeness of these readings will vary depending on the nature of the sample being measured.
An Ask A Scientist response in October 1997 quoted a conversion factor between NTU and JTU of 1 NTU = 2.5 JTU. This is incorrect, and was not given in the paper quoted as the source - Duchrow, R.M. and Everhart, W.H. (1971) Turbidity Measurement, Trans. Amer. Fish. Soc., 100, pp 682-690.
Gippel, C.J. (1994) Monitoring turbidity of stream water, Austr. J. Soil Water Cons., 7, pp 37-44 states that numerous turbidity units have been used (JTU, NTU, FTU, EBC, CNU, FAU, FNU); they are not equivalent, and they should not be confused with mass concentration, (ie they should not be confused with suspended solids measured in mg/L).
It would seem that there is some disagreement amongst scientists about the relationship between JTU and NTU. It appears that 40 NTU is approximately equal to 40 JTU, but at other turbidities, the two units are not equivalent, and may or may not approximate each other. The main reason for this is that the two measurement units refer to different instruments and different calibration materials.
