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[코사임당의 아두이노 강의] 33강입니다.
아두이노 가스센서 가스감지센서
아두이노 가스감지기 가스경보기 만들기
MQ5 MQ2 MQ4 MQ6 MQ7 MQ8 MQ9 MQ135
– 가스센서
– 가스센서 원리
– 가스센서 사용법
– 가스센서 시리얼 모니터로 확인하기
– 가스감지기 만들기(수동부저 사용)
▶ 강의내용의 회로도와 소스코드를 아래 블로그에 공유합니다.
다운받으신 후 사용하실 수 있어요.
https://blog.naver.com/jokjjs7726/222356013485
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▶ 이 강의 듣기 전에 먼저 공부해야하는 강좌
[1강] 아두이노란 / 아두이노 우노 / 아두이노 종류 / 아두이노 구조
https://youtu.be/zyM53Bq-1ck
[2강] 아두이노 IDE 설치 및 실행 / 아두이노를 컴퓨터에 연결하기 / println() 함수 실행하기
https://youtu.be/zUqAlf5FoZY
[3강] 아두이노 시리얼통신 println / print / begin 함수 사용하기
https://youtu.be/f6XnZizIxFg
[8강] 아두이노 가변저항 / analogRead() / 가변저항 led 제어 / led 여러개 제어 / 아두이노 가변저항 led 밝기 조절
https://youtu.be/zJ4YN7iDV1o
[14강] 아두이노 부저 능동부저 / 피에조 부저 / 부저 연결 / 부저 울리기 / 부저 경고음/ digitalWrite() / 버튼으로 부저 제어
https://youtu.be/j4jD0zUuhq4
[15강] 아두이노 부저 노래 멜로디 / 수동부저 피에조부저 / 부저 울리기
https://youtu.be/vrT8zFVvmlo
[35강] 아두이노 화염불꽃감지센서모듈 불꽃센서 화재감지센서 화재센서 불꽃감지센서 코딩 / 화재감지 불꽃감지 화재감지기 화재경보기 만들기 / 불 감지
https://youtu.be/zxN7bLJuJkA
▶ 코사임당의 아두이노 기초 C언어 강의
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가스 감지기 및 센서 | Emerson KR – 에머슨

가스 감지기 및 센서. 로즈마운트(Rosemount™)와 넷 세이프티(Net Safety™) 가스 감지 솔루션으로 자신 있게 운영하십시오 …

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Source: www.emerson.kr

Date Published: 9/24/2022

View: 7707

가스 감지 센서 | 산업용 센서 – Danfoss

댄포스 가스 검출 센서, DGS는 F-gas 환경 규제와 건강 및 안전 요구사항을 준수할 수 있게 설계되었습니다. DGS는 슈퍼마켓, 프로세스 냉동 플랜트, 냉동 저장고/물류 …

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Source: www.danfoss.com

Date Published: 6/28/2022

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가스감지기 센서 종류 – RE 안전환경

가스감지기의 센서 종류는 촉매센서(접촉연소식 센서, 촉매연소 센서, Catalytic sensor), 열전도 센서(Thermal conductivity sensor), …

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Source: sec-9070.tistory.com

Date Published: 1/21/2022

View: 939

센서 > 가스센서 – 전자부품전문쇼핑몰 아이씨뱅큐

MQ-2 가연성 가스 감지 센서. 상품코드 P005699156. [Winsen] … MQ-3 알코올 가스 감지 센서. 상품코드 P005699157 … MQ131 오존 가스 감지 센서(저농도).

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Source: www.icbanq.com

Date Published: 8/16/2022

View: 4405

안전으로 가는 지름길, 세계 최고의 가스감지기 :: (주)가스트론 ::

가스트론은 국내 가스감지기 업계 1위 기업으로, 화학, 철강, 선박, 반도체, 가스제조 회사 등 다양한 산업 현장의 안전을 책임지고 있으며 지속적인 기술개발을 통해 …

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Source: www.gastron.com

Date Published: 11/17/2021

View: 3184

가스 센서 – 블로그 – 네이버

이러한 센서는 반응가스가 산화물 반도체 감지막의 표면에 노출되면 흡착 및 탈리에 의한 산화물 표면에서의 전기전도성이 변하는 성질을 이용한 것으로 …

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Source: blog.naver.com

Date Published: 4/4/2022

View: 6101

아두이노 가스센서 9종 세트 / Arduino Gas Sensor Kit

에듀이노. 아두이노 가스센서 9종 세트 / Arduino Gas Sensor Kit. 22,000원. 220원(1.00%). 자체상품코드 C-12 배송방법 택배 설명 가스 감지 센서 모음. 배송

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Source: eduino.kr

Date Published: 2/12/2021

View: 287

가스 센서 – 연구개발특구진흥재단

가스 센서의 측정방식(원리)은 다양한 분류가 있으나 가스를 검출하는 … 접촉식 센서의 대표적인 반도체식 가스센서는 감지 물질 반도체 표면에.

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Source: www.innopolis.or.kr

Date Published: 6/12/2021

View: 4914

Tasco 가스 감지 센서 TA430MA-10 – EMIN

배급자 Tasco 가스 감지 센서 TA430MA-10 MasterCool, ASAKI, TASCO, Generico, Value 할인 받으려면 전화하십시오.

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Source: emin.vn

Date Published: 4/13/2022

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• Author: 코사임당
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• Date Published: 2021. 5. 18.
• Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=jBFNSS51oDM

가스 감지기 및 센서

석유 및 가스 처리, 정제, 화학 물질 등은 여러 가지 주요 위험 가능성을 나타냅니다. 가스 누출로 인해 화재 또는 폭발이 발생할 수 있습니다. 전체 사이트 또는 캠퍼스의 특정 영역 내에서 인력 및 재산 보호를 위해 다양한 가스 감지 방법을 사용할 수 있습니다.

가스 검출 센서

댄포스 가스 검출 센서

댄포스 가스 검출 센서, DGS는 F-gas 환경 규제와 건강 및 안전 요구사항을 준수할 수 있게 설계되었습니다.

DGS는 슈퍼마켓, 프로세스 냉동 플랜트, 냉동 저장고/물류창고 또는 기타 특수 애플리케이션이나 영역/구역의 신규 또는 기존 시스템에 장착할 수 있습니다.

가스감지기 센서 종류

가스감지기의 센서 종류는 촉매센서(접촉연소식 센서, 촉매연소 센서, Catalytic sensor), 열전도 센서(Thermal conductivity sensor), 반도체 센서(Semi-conductor sensor), 적외선 흡수 센서(Infrared absorption sensor), 전기화학 센서(Electrochemical sensor), 광이온화 감지센서(PID, Photo ionisation detector) 등이 있다.

가스감지기 센서 종류

현장에서 일반적으로 많이 사용하는 가스감지기의 센서 종류는 촉매센서(접촉연소식 센서, 촉매연소 센서, Catalytic sensor), 열전도 센서(Thermal conductivity sensor), 반도체 센서(Semi-conductor sensor), 적외선 흡수 센서(Infrared absorption sensor), 전기화학 센서(Electrochemical sensor), 광이온화 감지센서(PID, Photo ionisation detector) 등이 있다.

다음 <표 1> 은 가스감지기 센서 종류별 주요내용을 요약한 것이다.

<표 1> 가스감지기 센서의 일반적 특징

접촉

연소식

센서 열전도

센서 적외선

센서 반도체

센서 전기화학 센서 불꽃

이은화

검출기 불꽃

온도

분석기 광

이온화

감지기 상자성

산소

감지기 가스 샘플에서 O 2 필요성 있음 없음 없음 ( 없음 ) ( 없음 ) ( 없음 ) 있음 없음 해당

없음 일반적 측정 범위

가연성 가스 ≤ LFL (0)-100 % 0-(100) % ≤ LFL ≤ LFL ≤ LFL X* 5 가연성 가스 상대적 응답시간* 1 물질에

의해

결정 중간 ( 낮음 ) 물질에

의해

결정 중간 낮음 낮음 낮음 낮음 ~

중간 비가연성가스의 간섭* 2 없음 CO 2 ;

프레온 ( 있음 ) SO 2 ;

NO X H 2 O SO 2 ;

NO X CIHCs* 3 ; 할론 ( 할론 ) 물질

IP>X* 5 NO;

NO 2 오염* 2 Si;

(Hal* 4 );

(H 2 S); Pb 없음 없음 Si;

(Hal* 4 );

(H 2 S); Pb ( 없음 ) (Si) 없음 없음 없음 외부 가스 필요성 없음 없음 없음 없음 없음 있음 있음 없음 ( 있음 / 없음 )

비고 1 원리 사이의 정성적 비교, 이 값은 흡입 채취용 관에 관련된 시간을 고려하지 않음.

비고 2 표는 보편적 예를 제공

비고 3 염화탄화수소

비고 4 유기 할로겐화 또는 무기 할로겐 화합물

비고 5 IP는 물질의 이온화 전위임. X는 감지기의 UV 램프 에너지

(없음), (있음) 괄호 안의 표현에 대한 정보는 해당 하위절을 참조한다.

Source : KS C IEC 60079-29-2:2012, 폭발성 분위기-제29-2부 : 가스 감지기-가연성 가스 및 산소용 감지기의 선정, 설치, 사용 및 유지보수

촉매센서

촉매센서 작동원리는 일반적으로 450 ℃ ~ 550 ℃ 사이의 온도에서 작동하는 전기적으로 가열된 백금촉매(필라멘트 또는 비드)의 표면에서 공기중의 산소와 가연성 가스의 산화반응으로 발생하는 열에 의한 온도상승에 따른 전기 저항의 변화로 결정된다. 활성 센서의 결과적 전기 지항 변화는 보통 휘트스톤(Wheatstone) 또는 유사 브리지 배치의 균형을 깨뜨려 출력 신호로 전기적으로 변환된다.

촉매센서를 작동시키기 위해서는 제조자가 요구하는 산소농도(일반적으로 10 ~ 15 % 이상) 이상이 되어야 한다. 산화 반응이 발생한다는 사실은 가연성 샘플과 산소 둘 다 공정에 의해 소모되므로 지속적으로 교체해야 하는 것을 의미한다. 그리고 확산 공정 또는 흡입 샘플 흐름에 의해서 연소 생성물을 남긴다는 것을 의미한다. 특히 연소 하한을 넘어선 농도에서 촉매센서(접촉연소식 센서, Catalytic sensor)는 가연성 가스의 농도가 LEL 미만으로 잘못 나타낼 수 있다는 것을 주의한다.

촉매센서는 어떤 오염에 의해 촉매의 영구 또는 일시 억제를 받기 쉬우므로 결국 센서가 가스 존재에 대해 낮은 또는 0 반응을 산출할 수 있다. 보통 ‘촉매오염’으로 알려진 영구 억제는 촉매 표면에 고형 연소물 층을 만들거나, 달리 표면을 변형 시키는 실리콘, 4에틸납, 황화합물 및 유기인화합물과 같은 물질에 노출에 의한 것일 수 있다. 일부의 경우 일시 억제는 예를 들면 할로겐화 탄화수소에 의해 발생할 수 있을 것이다.

촉매연소방식의 장점은 연소과정에 의해 가연성 가스를 검출하는 센서는 오차범위 내의 감도에서 광범위한 가연성 가스의 검출에 적합하다. 단점은 작동원리상 촉매산화에 의하기 때문에 산소가 충분히 있을 경우에만 측정이 가능하다. 연소하한을 넘는 촉매센서는 모호하게 반응할 수 있고, 경우에 따라 측정기는 연소하한값보다 낮은 가연성 가스 및 공기 혼합물의 지시값에도 오차가 발생할 수 있다.

공기 대신 희석되거나 이산화탄소, 질소 등으로 치환된 가스가 포함된 경우는 촉매센서의 응답이 낮거나 거의 없을 수도 있다. 또한, 실리콘, 테트라에틸납, 황화합물, 인에스테르, 할로겐이 포함된 탄화수소와 같은 촉매독소에 의해 촉매센서가 영구적 또는 일시적으로 가스농도가 낮거나 무반응을 일으킬 수 있다.

열 전도 센서

열 전도 센서의 작동원리는 정속의 가스시료의 흐름 또는 확산 쳄버 내에 위치한 백금의 전기저항 값이 전도에 의한 열 손실로 전기저항 값의 변화에 의해 결정된다. 이 감지기는 공기에 비하여 상대적으로 고농도에서만 공기의 열전도와 많은 차이가 있는 가스를 감지하는데 적합하다. 통상 연소하한 이상의 상대적으로 고농도에서만 공기의 열전도와 많은 차이가 있는 가스에 적합하고, 연소하한값 이하의 가스농도 측정에는 적합하지 않다.

이 방법의 장점은 고농도 측정이 가능하고 가스 흐름에서 산소 함유량과 무관하다. 단점은 가스의 열전도기 공기와 충분한 차이가 없는 경우는 감도가 낮아지고, 혼합가스의 조성비를 모른다면 측정결과의 신뢰도가 부정확할 수 있다.

적외선 센서

적외선 센서는 검출된 가스에 적외선 스펙트럼의 에너지 흡수에 의해 검출되어 지시된 가스농도 및 경보에 의한 신호로 검출된다. 장점은 산소 농도와 관계없이 적당한 파장을 선택하여 특정가스를 측정할 수 있고, 단일 성분의 농도를 측정하는 경우 응답시간이 짧은 장점이 있다. 적외선 센서는 샘플을 소모하지 않고 작동을 위해 산소를 필요로 하지 않으며 유속에 의해 크게 영향을 받지 않는다. 센서 수명은 부식, 오염 또는 기계적 손상이 없는 경우 장기일 것으로 예상된다.

압력 변화가 영점 가스 판독에 영향을 미치지 않지만 일반적으로 감도는 부분압에 비례한다. 이 센서는 압력에 민감하기 때문에 기기의 가스 출구 압력에 대한 변경을 방지하기 위해 주의해야 한다. 간헐적 적외선 빔이나 광음향 원리에 의존하는 일부 유형의 센서는 진동에 영향을 받기 쉽다.

항상 깨끗한 흡입가스 유입을 위해 필터 청소를 자주하여야 하고, 습증기나 이산화탄소 등의 간섭가스 또는 둘 모두가 있는 경우는 심각한 오류가 발생할 수 있다. 따라서 제조자가 제공하는 매뉴얼을 숙지하여 측정오차를 최소화하여야 하고, 수소 측정에는 적합하지 않다.

반도체 센서

반도체 센서는 가열된 반도체 감지 소자가 가스에 노출될 때 화학 흡수에 의해 발생하는 도전성의 변화로 측정한다. 특정가스의 검출용으로 많이 사용한다. 가연성가스용 반도체 센서는 일반적으로 습도변화와 간섭가스의 모두에 취약하고, 영점과 범위 모두 흔들림이 발생할 수 있다.

전기화학 센서

전기화학 센서는 특정가스가 존재할 때 전해질 내의 전극 표면에서 산화/환원반응에 따른 전기적 신호의 변화로 측정한다. 이것의 장점은 전자파 셀은 작은 소비전력을 요하는 소형으로 일부 가스에서 고감도를 보인다. 단점은 탄화수소 대부분을 검출할 수 없고, 전기화학 셀은 사용에 따라 소비되어 보충 또는 교체하여야 한다.

또한 일반적으로 응답시간이 30초 이상으로 길고, – 15 ℃ 이하 또는 50 ℃ 이상에서는 전해물 특성이 나타나지 않아 측정이 불가능할 수 있다. 간섭가스에 의한 오차가 발생할 수 있어 주기적으로 영점 및 스판의 변화에 따른 정기검사 또는 자체교정이 필요하다.

일반적으로 독성가스, 산소농도측정에 사용하고, 산소 검지기는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제241조를 참조한다.

특정가스에 반응하는 전기화학식(electrochemical)센서는 다양한 안전분야에서 CO, H2S, CI2, SO2 등 대부분의 일반적인 유독성가스를 검지하는데 사용할 수 있다. 전기화학식 센서는 크기가 작고 구동을 위한 전력이 매우 적으며 우수한 선형성과 반복성을 갖고 있다. T90 으로 표시되는 반응속도(즉, 최종측정치의 90%에도달하기까지걸리는시간)는 보통 30~60 초, 최저 검지범위는 측정대상 가스의 종류에 따라 0.02~50ppm 범위에 있다.

광 이온화 감지기

광 이온화 감지기의 원리는 파장을 이는 특수 램프에서의 자외선(UV, ultraviolet) 방사에 의한 가스 이온화를 기반으로 하므로 광자 에너지는 보통 전자 볼트 ev(예 : 10.6 eV)로 말한다. 이 램프는 감지기 셀의 한 쪽에 있다. 램프 출력보다 낮은 이온화 전위(IP, Ionization potential)를 갖는 셀에 존재하는 가스 분자는 복사에 의해 이온화되다. 그리고 전기적 전위가 가해진 셀 내의 두 전극 사이에 전류가 흐르고, 전류는 측정하는 물질 농도에 비례한다.

인화성 가스에 대해 측정 원리는 UV 램프의 에너지보다 낮은 이온화 전위(IP)를 갖는 모든 물질을 감지할 수 있다. 그러므로 혼합가스에서 특정 물질의 농도는 측정하기가 곤란한 경우가 많고, 공기 중의 일산화탄소, 수소 또는 메탄을 감지할 수 없다. 고농도 메탄은 이온화를 억제하여 측정값을 감소시킬 수 있다. 따라서 램프나 전지창의 응결 물질, 고체 물질, 손때 등은 자외선 강도를 변경함으로써 감도를 변경할 수 있어 사용설명서를 참조해 주기적으로 청소, 교체 등을 한다.

Reference : KOSHA 화공안전 기술편람

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지속적인 기술개발을 통해 세계 시장에서도 좋은 성과를 내고 있습니다.

사물인터넷의 핵심 – 스마트센서로 정복하다

MEMS센서 가스 센서 센서로세계로미래로 ・ URL 복사 본문 기타 기능 공유하기 신고하기 1. 가스 센서 종류 가스센서는 검출 방식에 따라 아래 표와 같이 구분할 수 있다. 검출 방식 원리 검지 대상 가스 반도체 방식 가열한 금속산화물에 가스 접촉에 의한 저항값의 증감 LPG, LNG, CO, 알코올, NH3, H2S 等 접촉연소 방식 가연성 가스가 촉매에 의해 연소하고 온도가 상승하면 백금선의 저항값이 증가 H, NH3, LPG, 아세틸렌 等 전기화학 방식 화학용제와 가스의 반응에 따라 생기는 전류·전도율의 변화 O2, NH3, H2S, PH3 等 광간섭 방식 공기와의 굴절율 차이에 의해 생기는 간섭줄 무늬를 이용 각종 가스 열전도율 방식 열전도율의 차를 방열에 의한 발열소자의 온도저하로 측정 각종 가스 적외선 흡수 산란방식 적외선조사에 의한 가스분자의 공진에 의한 흡수 또는 산란량 대부분의 이핵분자로 구성된 가스 반도체식 가스센서는 공기성분과 반도체 표면의 화학적인 상호작용에 의해 그 표면 전도전자의 밀도변화를 이용한 것으로 반응 순서는 다음과 같다. ① 반도체 표면에 산소의 사전 흡착 ② 특정 가스의 흡착 ③ 흡착 가스와 산소의 반응으로 전자를 주고 받는 과장이 발생하며, 이로 인해 전기전도도에 변화가 발생 ④ 반응 가스의 탈착 ​ 가스 센서용 금속 산화물로는 일반적으로 SnO 2 , ZnO, Fe 2 O 3 등이 사용되며, 이 중에서 SnO2가 상업적으로 가장 많이 사용된다. 금속산화물의 개념도와 외관은 아래 그림과 같다. SnO2의 경우 동작 온도에 따라 반응하는 가스에 따라 흡착량이 달라지는데, 그 사례가 아래 그림과 같다. ​ 산화물 반도체식 가스센서는 다른 방식의 가스센서에 비해 가스에 대한 감도가 높고 빠른 응답속도를 가지며 제작이 용이할 뿐만 아니라 적당한 촉매제의 첨가로 특정가스에 대한 선택성의 부여가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 센서는 반응가스가 산화물 반도체 감지막의 표면에 노출되면 흡착 및 탈리에 의한 산화물 표면에서의 전기전도성이 변하는 성질을 이용한 것으로 가스 감도를 측정하기 위해서는 감지물질의 온도를 고온으로 균일하게 유지시켜야 한다. 따라서 감지물질에 일정 온도 이상으로 유지하기 위한 히터가 필요하고, 그에 따른 많은 전력이 소모되는 문제점 때문에 휴대용 가스센서로는 부적합하다. ​ 2. MEMS 반도체식 가스 센서 휴대용의 저소모전력형 센서가 필수적인데, 이를 위해 등장한 기술이 MEMS 기술을 이용한 MEMS 가스센서이다. MEMS 가스센서는 설계를 어떻게 하느냐에 따라 다양한 형태로 제작이 가능하다. MEMS 가스 센서의 대표적인 내부 구조는 아래 그림과 같다. 2. FPI-NDIR NDIR(Non-Dispersive InfraRed detector, 비분산 적외선감지기)은 필터의 특성에 따라 한 종류의 가스만 감지할 수 있는데, 경로차를 이용해서 두 가지 가스를 동시에 감지할 수 있는 아이디어도 제안되고 있다. 화재 발생의 조기 감지를 위해 CO 및 CO2 가스를 동시에 감지하기 위한 아이디어도 나오고 있다. 두 종의 가스를 동시에 감지하기 위해 2개의 광 경로를 갖는 광도파관을 제작하여, 아래 그림과 같이 짧은 광경로는 CO2 감지용으로 사용하고, 긴 광경로는 CO의 감지용으로 제작한 방식이다. NDIR에 사용되는 적외선 필터는 적외선 투과창 재료위에 다양한 재질의 박막을 증착시켜 협대역만 투과하도록 제작하는 것이 일반적이다. 다른 방법으로 빛의 간섭현상을 이용한 패브리-패럿(Febry-Perot) 원리를 이용한 방법도 가능하다. Febry-Perot 필터(FPF)는 반사를 잘하는 두 개의 판을 가까이 마주 보게 설치해서 반사 효과로 인해 필터 역할을 하게 하는 간섭계를 의미한다. 파장의 함수로 투과도를 보게 되면 두 반사판 사이에서의 공명 현상 때문에 특정 파장에서 피크가 나타나게 되는데, 이를 발견한 두 발견자인 챨스 패브리(Charles Fabry)와 알프레드 페롯(Alfred Perot)의 이름을 따서 Febry-Perot 간섭계(줄여서 FPI)라고 부른다. 이런 간섭계의 원리를 응용해서 만든 것이 아래 그림과 같은 Febry-Perot Interferometer(FPI) 필터이다. 반사거울의 한쪽은 스프링으로 연결해 놓고, 두 판 사이의 간격 d는 외부에서 전압조절을 통해 정확하게 제어할 수 있다. 이 경우의 공명 조건은 다음 식과 같다. 여기서 n은 간국 사이의 굴절률, 는 입사각, d는 간극 사이의 거리, m은 정수이다. 굴절률이 1이고, 수직 입사한다고 한다면, 투과도는 아래 그림과 같다. 위의 그림에서 첫 번째 간섭결과인 m = 1인 경우를 선택하고, 나머지 파장 대역은 부가적인 광학 필터를 이용해서 제거해 버리면 하나의 협대역 필터 특성을 얻게 되며, 외부전압의 크기에 따른 두 반사판 간극 d를 변화시킴에 따라 아래 그림과 같은 적외선 영역에서의 협대역 필터를 얻게 된다. 이를 이용해서 원하는 가스 흡수 피크를 이용해서 가스를 검출할 수 있다. ​ 3. 다중가스 분석 지금까지는 하나의 분석 방법은 한 가지 가스 분석에 대해서만 가능하였다. 적외선 영역에서의 흡수 스펙트럼의 데이터베이스를 이용해서 가스를 분석하는 방법이 적외선분광법이다. 적외선분광법에 사용되는 기기에는 분산방식 분광기와 FTIR (Fourier Transform Infrared) 분광기 두 종류가 있다. 예전에는 분산방식을 사용했으나, 최근에는 PC 기술의 발달로 FTIR을 주로 사용하고 있다. 이러한 장비들은 파장(㎛) 대신에 파수(wavenumber, ㎝​-1)의 단위를 주로 사용한다. 파수의 단위인 ㎝-1은 카이저(Kaiser)라고 읽으며, 파장과의 관계는 이다. 즉, 10㎛의 파장은 1000 ㎝-1가 된다. ​ 적외선 분광법은 세 가지 영역으로 구분해서 분석에 응용된다. 가장 많이 사용하는 영역이 적외선 중간 대역인 400~4,000㎝-1 (2.5~25㎛) 영역으로 흡수, 반사 및 방출 스펙트럼을 이용해서 정성 및 정량분석에 이용한다. 그다음이 근 적외선 영역 대역인 4,000~14,000㎝-1 (0.75~2.5㎛) 영역을 이용해서 물, 탄소(carbon), 이산화물(dioxide), 황(sulfur), 저분자량 탄화수소, 아민 질소 등의 화학 종류에 대한 정량분석에 이용하고 있다. ​ 가장 많이 사용하는 4,000~400㎝-1 중적외선 영역은 특성상 아래 그림과 같이 4가지 분야로 나눌 수 있다. 먼저 4,000~2,500㎝-1 영역은 N-H, C-H, O-H 싱글결합의 신축진동에 의한 흡수가 일어나는 영역이다. 특히 N-H와 O-H는 3,300~3,600㎝-1 영역에서 흡수가 일어나며, C-H 결합은 3,000㎝-1 근처에서 신축진동에 의한 흡수가 일어난다. 두 번째는 2,500~2,000㎝-1 영역으로 삼중결합진동(triple-bond streching)이 일어나는 영역으로 알킨(alkynes)과 니트릴(nitriles, RC≡N)의 흡수가 일어나는 곳이다. 세 번째는 2,000~1,500㎝-1 영역으로 모든 종류의 이중결합(C〓O, C〓N, C〓C)에 의한 흡수가 일어나는 곳이다. 카보닐(carbonyl) 그룹은 1,670~1,780㎝-1에서 흡수가 일어나며, 알켄(alkene) 그룹은 1,670~1,780㎝-1 영역에서 흡수가 일어난다. 마지막으로 1,500㎝​-1 이하의 영역으로 적외선흡수 스펙트럼의 지문영역으로, C-C, C-O, C-N, C-X 등 단일 결합진동에 의한 흡수가 일어나는 영역이다. 그리고 일차 아민의 N-H 굽힘(Bending) 진동은 1,650~1,580㎝-1 영역에서 관측되며, 이차아민은 이 영역에서 어떠한 흡수밴드도 나타나지 않으며, 삼차 아민은 이 영역에서 전혀 관측이 되지 않는다. 아민과 관련된 다른 흡수밴드는 910~665㎝-1에서 관측이 되는데, N-H의 앞뒤흔듬진동(wag)에 의해 일차 아민과 이차 아민에서 강하고 넓은 흡수밴드를 나타낸다. 지방족 아민의 C-N 신축진동은 1,250~1,020㎝-1에서 약하게 관측된다. 방향족 아민(Aromatic Amine)에서는 C-H 신축진동이 1,335~1,250㎝-1 영역에서 나타난다. 중적외선 분광학(Mid-IR Spectroscopy)에서는 4,000~400㎝​-1의 파장을 갖는 적외선을 시료에 조사하여 흡수 스펙트럼을 측정하는데, 이 대역은 주로 분자들의 기본 밴드가 나타나는 영역으로 각 분자의 특정한 흡수밴드가 비교적 깨끗하게 분리되어 있어 특정 화합물의 존재 여부를 확인하는데 사용된다. 그러나 일반적으로 시료에는 한 가지 화합물만이 존재하는 것이 아니고 여러 가지 화합물이 섞여 있는 경우가 많다. 특히 관심 있는 분자의 스펙트럼이 혼합물을 구성하는 다른 성분의 스펙트럼과 겹치게 되면 화합물의 유무를 확인하기가 매우 어렵게 된다. 이처럼 여러 가지 화합물이 섞여 있을 때에 나타나는 복잡한 적외선 스펙트럼을 분석하기 위해서 예측력이 우수하고 잡음 등에 강한 성능을 가진 검량 모델을 개발하는 것이 화학계량학(chemometrics)의 핵심이며, 신속하고 정확한 화학적·물리적 성분의 예측을 가능하게 해주는 중요한 역할을 수행한다. 이 중에서 많이 사용하는 방법이 다중선형회귀법(multiple linear regression), 부분최소자승법(partial least squares) 등이 있다. 최근 MEMS 기술이 발전함에 따라 FTIR의 광학 간섭계인 인터페로미터(Interferometer) 부분을 MEMS로 제작하려는 연구가 진행 중이다. 이 분야에 대해 연구하고 있는 회사가 Si Ware사와 CTR사가 있다. 특히 Si-ware사는 MEMS FTIR에 대한 특허를 출원하여 아래 그림과 같은 시제품을 제작하였으며, 조만간 제품으로 나올 예정이다. 아직은 근적외선 영역인 1 ~ 2㎛ 영역대만 가능하며 MWIR과 LWIR 대역은 개념적인 수준으로 나와 있다. LWIR 영역까지 구현할 수 있다면 가스의 흡수 피크를 DB로 이용해서 거의 대부분의 가스를 실시간 분석이 가능할 것으로 예상한다. 반면 CTR 사는 간섭계만 MEMS 공정으로 제작하여 아래 그림과 같은 시제품을 제작하였다. 이것은 파장 대역이 2.2~9.5㎛로 Si-Ware사의 시제품보다는 파장 대역이 넓다. FTIR 크기도 180×120×100㎣이며, 중량은 약 1.7㎏ 정도로 매우 소형이다. 그러나 파장 분해능이 30㎝​-1로 아직은 개선이 많이 필요한 시제품이다. ​ 4. MEMS 전자코 다양한 가스를 동시에 분석할 수 있는 센서를 전자코라고 한다. 대표적인 설계는 아래 그림과 같은 가스센서 어레이다. 이것은 수㎜×수㎜ 이하의 초소형 칩상에 여러 개의 가스센서가 구현된 형태이며, 기존의 박막형이나 벌크형에 비해 센서 가열에 소모되는 전력이 매우 작으며, 가스에 대한 응답속도도 매우 빠르고, 제조단가도 낮은 것이 장점이다. 센서 어레이는 간단한 통계적 패턴인식 알고리즘을 통해 단일칩으로 다양한 가스를 한 번에 측정할 수 있는 장점이 있다. 그림에 있는 센서의 주요 사양은 아래 표와 같다. 센서 구성 물질 소모전력(mV) 동작온도(℃) CO SnO2 + Au 1% 35 350 NOx SnO2 (에틸렌클로스 5wt% + SiO2 15 wt%) 14.8 155 H2S SnO2 + La2O3 5% 14.8 155 일반 SnO2 + PdO 0.5% 35 350 MEMS 기술로 센서의 크기가 소형화되고 점차 성능향상과 더불어 센서어레이 기술이 발전함에 따라 최종적인 가스센서의 목표인 전자코 개발에 도전을 하고 있다. 가스센서는 공기가 포함하고 있는 어떤 성분의 존재나 그 양을 감지 및 정량화 할 수 있으며, 주입되는 화학적 가스 변화량을 전기적 신호로 나타낼 수 있게 하는 센서이다. 따라서 여러 가지 가스의 종류를 동시에 감지 및 정량화 할 수 있는 고성능의 복합가스 측정장치가 개발되면, 냄새를 구별할 수 있는 시스템을 제작할 수 있게 된다. 더구나 인간이나 개의 코를 흉내낼 수 있는 전자코가 개발된다면, 기분과 사람의 감성, 환경 및 연령에 따라 같은 냄새원을 달리 감지할 수 밖에 없는 불확실성을 보다 확실하고 신뢰성과 객관성 있게 감지할 수 있게 된다. ​ 최근 센서 어레이 기술과 신경회로망 기술을 결합함으로써 아직 초보단계이기는 하지만 일부의 냄새를 인식하는 전자코 시스템의 개발이 이루어지고 있다. 아래 그림은 전자코의 기본 기능인 공기 중의 냄새가스를 인식하는 과정이다. 이와 같은 냄새인식 기능을 확장해 나가면 각종 냄새와 무취가스를 통시에 감지 및 정량할 수 있는 시스템의 구현이 가능하다. 이 과정에서 중요한 것은 특징점 추출 부분인데, 일반적으로 주성분분석법(Principal Component Analysis, 줄여서 PCA) 또는 선형판별식분석법(Linear Discriminant Analysis, 줄여서 LDA)과 같은 방법을 이용하여 추출한다. PCA방법은 유용한 패턴인식방법이나 데이터베이스의 냄새에 대한 강도를 무시하기 때문에 분류가능을 최적화하지 못하는 단점이 있다. 그러나 LDA는 데이터베이스의 각 예에 대한 분류지정을 하여 냄새구분 정보면에서는 보다 적합한 방법으로 알려져 있다. 최근에는 패턴인식기법과 인공신경회로망을 결합하여 인식률과 신뢰성을 높이는 연구가 진행되고 있다. 전자코 시스템에서 가장 중요한 요소는 그 신경세포의 구실을 하는 센서이며, 용도와 목적에 따라 여러 가지 센서가 이용되고 있으며 또한 새로운 센서가 개발되고 있다. 대표적으로 전자코에 사용되는 센서는 금속산화물, 전도성고분자, 수정진동자. 표면탄성파소자(SAW), MOSFET, 광학소자, 가스크로마토그래피, 광스펙트럼 등이다. ​ 인쇄

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