스마트계측기[blog]

기존 전도도 전극식 센서와 유도식 전도도 센서의 비교 

유도식 전도도 센서의 측정원리 

센서의 전극이 용액에 접하는 전극식 전도도측정기는 고전도도 액체를 측정하는 경우 전극면에서 분극작용이 일어나서 측정값에 영향을 주게된다. 

이런 오차를 없애기 위해 전극이 피측정액에 접하는 전극방식을 사용하지 않고 전자유도를 이용하여 전도도를 측정하는 방법이 유도식 전도도 센서이다. 

유도식 전도도센서의 특징은 특히 강전해질 용액(염산, 황산 , 수산화 나트륨 등)의 고전도도 값을 직정 측정할 수 있다는 점이다. 

이런 유도식 전도도 센서의 측정원리는 다음과 같다. 

아래의 그림과 같이 T1, T2  2개의 트로이덜 코일을 측정 용액 중에 놓으면 용액은 같은 값으로 T1, T2를 잇는 1턴의 회로 L2를 형성한다.  

이와 같은 구조의 센서에서 T1의 1차코일 L1에 교류전압 V1을 인가하면 용액에 의해 형성되는 회로 L2에는 용액의 도전율에 비례하는 유도전류가 흐른다. 

동시에 L2를 1차 코일로 하는 트랜스 T2의 2차 코일 L3에는 L2에 흐르는 전류에 비례하는 전압값 V0가 발생한다.  따라서 이 전압 V0를 측정하는 것으로  

용액의  전도도 값을 측정할 수 있는 것이다. 

고농도 용액의 전기전도도 특성

일반적으로 수용액에 용해되는 이온물질의 양이 증가하는 경우, 전기전도도 값 역시 비례적으로 증가하는 형태로 나타난다.

강산이나 강알카리 용액의 경우도 저농도의 경우에는 양의 상관관계가 나타나기 대문에 전도도 측정기를 이용하여 보정 및 측정을 하는데 문제가 되지 않는다. 

하지만 위의 그림을 살펴보면 용액의 농도와 전기 전도도 값의 관계가 일정하지 않은 것을 알수 있다. 

예를 들어 HCL의 경우를 보면, HCL 농도가 9%와 34% 일 때 전도도 값이 모두 대략 600,000uS/cm정도가 되는 것을 알수 있다.  

HCL의 전기 전도도 값은 농도가 대략 19%까지는 상승곡선을 이루게 되지만, 그 이후로는 농도의 증가에도 불구하고 하향 곡선을 이루게 된다. 

이것은 다른 농도 범위에서 같은 전도도 값이 존재한다는 것이므로, HCL의 농도를 전도도 미터를 이용하여 측정시에는 19%까지만 그 측정 범위를 제한  

시켜야 하고, 그 이상의 농도를 측정하고자 하는 경우에는 위의 그림과 같은 특성을 고려하여야 한다. 

센서를 이용한 일반 측정기의 측정원리상 될 수 있는 한 측정 범위는 모두 선형곡선에만 한정 시켜야 되는 것이다.

그렇지 않으면 비선형 눈금이 필요하게 되는 것인데, 이것은 하나의 범주 안에 있는 측정을 요구하는 프로세스에서는 바람직하지 않다.

상기와 같이 두 가지의 특성을 가진 곡선의 용도는 단지 최소와 최대값 범위 안에 있는 특정한 부분을 측정하는 경우에만 필요하다.  

이와 같은 경우는 고농도의 HNO3나 H2SO4등에도 해당이 된다.

따라서 현장에서의 전기전도도의 측정은 프로세스와 그 특성을 정확히 이해하고 판단하여 최상의 측정이 이루어지도록 해야 한다.