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배출가스 측정기의 측정 원리:
NDIR 및 전기화학 센서
배출가스 측정기는 주로 NDIR 측정 셀과 전기화학 센서를 사용하여 CO, CO2, NO, NO2 또는 SO2와 같은 가스의 농도를 신뢰성 있게 측정하고 mg/m3 또는 Vol.-%로 출력합니다. 두 측정 원리는 각각 고유한 장점이 있으며, 특정 성분, 측정 범위 및 기기 컨셉에 적합합니다.
NDIR 측정 – 가스 분석을 위한 적외선 기술
NDIR은 비분산 적외선 측정을 의미하며, CO, CO2 또는 NO와 같이 IR 흡수 밴드가 뚜렷한 가스를 측정하는 데 주로 사용됩니다. 작동 원리는 분자가 특정 파장에서 적외선 복사를 흡수한다는 점에 기반합니다. NDIR 분석기는 측정 가스로 채워진 측정 셀(큐벳)을 통해 적외선을 통과시키고, 검출기는 가스에 의해 감쇠된 복사를 측정합니다. 램버트-비어 법칙을 사용해 입사 강도와 검출 강도의 비로부터 가스 농도를 계산합니다.
일반적인 NDIR 측정 셀은 다음으로 구성됩니다.
IR 광원,
정해진 길이의 측정 셀(큐벳),
관련 파장을 선택하기 위한 광학 필터,
IR 검출기,
신호 평가 및 농도 계산을 위한 전자부.
배출가스 측정기에서는 여러 NDIR 채널을 결합해 다양한 가스를 병렬로 측정하는 경우가 많습니다. 측정 범위는 큐벳 길이, 광학 필터 및 신호 처리에 따라 다양한 요구사항에 맞게 조정할 수 있으며, 낮은 ppm 범위부터 % 범위까지 가능합니다.
전기화학 센서 – 컴팩트한 다성분 측정
전기화학 센서는 주로 O2, CO, NO, NO2 및 SO2 측정에 사용되며, 특히 컴팩트한 이동식 배출가스 측정기에 적합합니다. 전해질과 전극이 있는 측정 셀로 구성됩니다. 측정 대상 가스가 셀로 확산되어 전기화학적으로 반응하며, 이때 발생하는 전류는 가스 농도에 비례합니다.
전기화학 센서의 장점은 컴팩트한 구조, 한 대의 기기에 여러 센서를 조합할 수 있는 점, 비교적 짧은 응답 시간입니다. 이를 통해 서비스 현장에서 유연하게 사용할 수 있는 휴대형 다중가스 배출가스 측정기를 구현할 수 있습니다.
반면 전기화학 센서는 사용 수명이 제한적이며, 이는 운전 온도, 가스 노출, 사용 빈도에 따라 달라집니다. 따라서 정기 점검과 필요 시 센서 교체는 전문적인 유지보수 컨셉의 일부입니다.
장점, 한계 및 일반적인 적용 분야
NDIR 측정 셀은 높은 장기 안정성과 특정 가스에 대한 선택성이 특징입니다. 고정식 배출가스 측정 시스템과 장기간 연속 측정이 필요한 적용 분야에 적합합니다. 일반적인 적용 사례는 다음과 같습니다.
대규모 연소 설비에서 CO 및 CO2 연속 측정
에너지 및 산업 설비에서 NO 측정
관련 표준에 따른 CEMS 통합
전기화학 센서는 유연성과 컴팩트함이 강점입니다. 서비스 및 시운전 작업에서 여러 성분을 동시에 측정해야 하는 이동식 배출가스 측정기에 주로 사용됩니다. 일반적인 적용 사례는 다음과 같습니다.
보일러 및 버너 설비의 시운전 및 유지보수
열병합발전(CHP) 설비 또는 산업 설비에서의 캠페인 측정
비교 측정 및 타당성 점검
NDIR는 언제, 전기화학식은 언제?
측정 원리 선택은 여러 요인에 따라 달라집니다.
측정 과제: 연속 모니터링 vs. 반복 점검,
요구되는 정확도 및 장기 안정성,
측정해야 하는 성분의 수와 종류,
가능한 설치 공간 및 주변 조건.
많은 시스템에서는 두 기술이 함께 사용됩니다. 전기화학 센서는 추가 성분을 측정하거나 이동식 적용 시나리오를 지원하기 위해 NDIR 측정 셀을 보완합니다. 사용자에게는 어떤 성분이 어떤 측정 원리로 측정되는지, 그리고 그에 따른 유지보수 요구사항이 무엇인지 아는 것이 중요합니다.