가스 센서의 기초

존 블라일러 | 2021년 3월 15일

유해가스의 존재를 감지하는 것은 산업혁명이 시작될 당시 초기 광부뿐만 아니라 제조업체와 소비자에게도 꼭 필요한 일이었습니다. 최초의 가스 감지기 중 하나는 영국의 발명가 험프리 데이비(Humphry Davy) 경이 1815년에 발명한 화염 안전 램프(또는 데이비 램프)였습니다. 데이비 램프는 지하 탄광에서 메탄(방화수소)의 존재를 감지하는 데 사용되었습니다.

어제의 가스 감지 기술은 오늘날의 방법을 따라잡을 수 없습니다. 소비자 및 산업 사물 인터넷(IoT) 시대로 인해 센서가 풍부한 가스 감지 도구를 사용하여 다양한 유해성, 방사성 및 폭발성 유형의 가스를 처리할 수 있게 되었습니다. 가장 일반적인 가스 기술에는 MPS(분자 특성 분광계), 펠리스터(cat-bead), 비분산 적외선(NDIR), 전기화학(echem) 및 광이온화 검출기(PID)가 포함됩니다.

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이들 각각은 특정 유형의 가스용으로 설계되었습니다. 예를 들어 MPS, Pellister, NDIR은 다양한 탄화수소(인화성/가연성 가스)를 감지하는 데 사용됩니다. 반대로, echem 센서와 PID는 다양한 독성 가스와 휘발성 유기 화합물(VOC)을 더 잘 감지합니다.

엔지니어는 가스 센서 기술을 선택하고 IoT/IIoT 설계에 구현하는 작업에 어떻게 접근해야 합니까? 이러한 질문에 답하기 위해 Design News는 NevadaNano의 전문가를 만났습니다. 다음은 그 논의의 일부입니다.

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디자인 뉴스: 설계자와 제조업체는 올바른 가스 센서를 선택하기 위해 어떻게 해야 합니까?

네바다나노: 올바른 센서를 선택하는 것은 측정해야 하는 가스 유형과 센서가 작동하는 환경에 따라 결정됩니다. 일산화탄소 및 황화수소와 같은 가스의 경우 독성 가스 전기화학(또는 echem) 기술 센서 시스템을 사용하는 것이 가장 좋습니다. PID 기술은 독성 벤젠 가스와 같이 echem 센서로 감지할 수 없는 가스에 적합한 선택입니다. 탄화수소(가연성/인화성) 가스 감지를 위한 옵션에는 MPS, NDIR 및 Pellister 기술이 포함됩니다. 시작하기에 좋은 디자인 요구 사항은 다음과 같습니다.

1) 어떤 가스를 감지해야 합니까?

2) 필요한 감지 범위는 무엇입니까?

3) 어떤 환경 조건이나 제약이 설계에 영향을 미칠 수 있습니까?

앞서 언급한 각 가스 감지 시스템에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 특정 애플리케이션에 사용할 기술을 선택하기 전에 이러한 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.

디자인 뉴스: 가스 센서는 산업에서 어떻게 사용됩니까?

네바다나노: 여러분이 상상하는 것처럼 가장 적합한 가스 검지기 기술을 선택할 때 고려해야 할 변수(예: 운영 시나리오)가 많이 있습니다. 많은 산업용 가스 검지기는 고정식 또는 휴대용 검지기를 허용합니다. 올바른 산업용 가스 검지기를 선택하려면 각 센서 유형의 한계와 장점을 이해해야 합니다.

단일 가스 또는 다중 가스 감지에는 휴대용 장치를 사용할 수 있습니다. 후자는 여러 기술을 하나의 장치에 통합할 수 있습니다. 이러한 유형의 감지기는 일반적으로 장치를 착용한 사람을 보호하는 데 사용됩니다.

고정식 감지기는 일반적으로 광범위한 산업 또는 상업용 응용 분야에서 연중무휴 24시간 모니터링을 위해 배선되는 단일 가스 감지 장치입니다.

디자인 뉴스: IoT 및 IIOT 플랫폼에 어떻게 적합합니까?

네바다나노: 데이터는 광범위한 애플리케이션 전반에 걸쳐 분석을 위한 핵심 도구가 되었습니다. 분석되고 실행 가능한 데이터의 양이 많을수록 사용자가 정보에 입각한 결정을 내릴 가능성이 높아집니다. 역사적으로 가스 센서는 지역 수준의 가스 수준을 제공했습니다. 즉각적인 사용자만이 데이터에 접근할 수 있는 휴대용 기기의 경우에도 마찬가지였습니다. 마지막으로, 고정 장비의 경우 가스 수준이 시설에 격리됩니다.