스마트계측기[blog]

LDO DO전극의 장점과 단점

현재 개발되고 사용되어 오고 있는 전기화학식 산소 측정기술은 사용자의 정기적인 교정이 요구되며 세척, 교정, 막과 전해질의 교체와 같은 이러한 일들이 현재에는 필요하고 피할 수 없는 일이라고 여겨지고 있다. 하지만, 이러한 문제점들은 새로운 광학 기술로서 어느 정도의 해결이 가능해졌다.

전기화학식 측정기술과 비교해서 광학기술은 측정의 품질과 유지 및 보수에 있어서 중요한 이점들이 있다.

 

- 교정의 불필요(No Calibration)

광학 LDO 기술은 산소 농도의 측정을 시간의 편차 없는 측정으로 간단하게 나타낸 것이다.

운영 중 센서 캡에 무언가 씌워지거나 발광물질이 약해져서 강도에 영향이 있다 하더라도, 방출된 붉은 방사선의 수명에는 영향이 없다.

단지, 시료의 산소 농도에 의해 결정된다. 모든 광학 구성물들은 붉은색 기준 LED로부터 나오는 빛의 펄스에 의해서 측정하기 전에 조정이 된다.

따라서, 사용자에 의한 잘못된 교정이 발생할 수 없다.

 

- 막과 전해질의 교체 불필요(No membrane or electrolyte replacement)

새로운 LDO 기술로 전해질, 전극과 막은 센서 캡에 적용된 산소에 민감한 물질(layer)로 대체되었다.

이 캡은 간편하게 일 년에 한 번 교체하면 된다.

 

- 흐름의 불필요(No flow requirement)

전기화학식 측정기술은 양극에서 산소가 수산화물로 환원될 때 발생하는 전압이나 전류를 측정하여 값을 구한다.

이 “산소의 소비”를 맞추기 위해 전해질로의 연속적인 산소 분자의 확산이 필요하다. 센서 전면에서의 산소 분자 확산으로 인한 산소 농도의 감소는 센서 전면

에서의 일정한 유속에 의해 방지될 수 있다. LDO 기술에서는 산소 소비가 없다. 단지 산소 분자는 산소에 민감한 센서 캡 발광 물질에 접촉되어지는 것만을 요구

한다. 따라서 시료의 흐름(flow)이 필요가 없다.

 

- 퇴적물에 대한 영향이 없음(Insensitive to soiling)

만약 전기화학식 측정 셀에서 산소의 확산이 막의 오염에 의해 방해가 된다면, 값은 낮게 측정된다.

LDO는 측정 시 산소를 소비하지 않는다. 그러므로 산소 소비가 없는 상태에서 퇴적물에 의한 막의 오염은 결과 값을 낮게 측정하는 것이 아니라 측정시간이

길어질 뿐이다.

 

- H2S에 의한 센서의 손상이 없음(No damage to sensor by H2S)

만약 가스상의 H2S가 막을 통과하여 전기화학식 측정 셀의 음극과 접촉할 경우, 음극면에 제거하기 매우 어려운 황화은이 생성된다.

이것은 전기화학식 셀에 돌이킬 수 없는 손상을 입힌다. LDO에 사용되는 발광체는 H2S 뿐만 아니라 다른 여러 가지 화학물질에 전혀 영향을 받지 않는다.

그러므로 센서가 문제없이 여러 공정에서 사용될 수 있다.

 

- 반응시간의 감소(Low response times)

광학기술로 인해, 산소 분자가 단지 발광체와 접촉되는 것만이 요구되므로 광학 기술의 반응시간은 수 초 내이다.

만약 느린 반응시간이 요구된다면, 적절한 신호 감소가 제어기에서 설정될 수 있다.

 

- 저 농도에서의 높은 민감도(High sensitivity to low oxygen concentration)

측정의 민감도는 산소 농도가 감소할수록 증가한다. 따라서, 측정원리상 낮은 농도에서 뛰어난 해상도를 나타낸다.

 

- 매우 튼튼한 센서(Mechanically robust sensor)

LDO에 사용된 센서 캡은 전기화학식 측정 셀을 덮고 있는 막에 비해 외부의 물리적인 충격에 영향을 받지 않는다.

사용 중 또는 세척 시 사용자에 의한 막의 손상이 발생할 수 없다.

 

측정원리

산소농도측정을 위한 광학기술은 기존의 전기화학측정방식의 단점을 보완하기 위해 개발되었다.

LDO의 원리는 새로운 형태로 발광의 물리적인 현상(physical appearance of luminescence)에 기초한다.

이것은 열 때문이 아닌 여기(勵起)의 다른 형태로 빛을 발하는 특정금속(luminophore)의 특징으로 정의된다. LDO원리에서, 여기(勵起)는 빛을 이용한다.

적합한 발광체(luminophore)의 선택과 여기(勵起)를 만들어내는 빛의 파장으로, 시간이 흐를수록 발광 방사선의 강도와 감쇄는 물질 주위의 산소농도에 의존하게된다.