독일 본사 직영 법인
공식 기술 지원
전문가 1:1 상담
국내 A/S 및 교정 서비스
독일 본사 직영 법인
- Home
- Know How
- Emission Measuring Instrument
- 배출가스 측정기 – 측정 원리 & 기술 | Testo
배출가스 측정기의 기술 –
측정 원리 & 시스템 설계
배출가스 측정기는 NDIR 및 전기화학 센서 기술과 같은 물리적 측정 원리를 응용 분야에 맞게 조정된 샘플링 및 가스 컨디셔닝 시스템과 결합하여 CO, CO2, NOx 또는 SO2와 같은 가스 성분을 mg/m3 또는 vol.%로 신뢰성 있게 측정합니다. 올바른 기술의 선택은 실제 운전 조건에서 측정값이 안정적이고 규격에 적합하며 장기 운전이 가능한지를 결정합니다.
NDIR 측정 – 가스 분석을 위한 적외선 기술
비분산 적외선 측정(NDIR)은 배출가스 측정 기술에서 가장 중요한 기술 중 하나입니다. 이는 CO, CO2 또는 NO와 같은 특정 가스가 특성 파장 범위에서 적외선을 흡수한다는 사실에 기반합니다. NDIR 분석기는 분석할 가스로 채워진 측정 셀을 통해 적외선을 보내고 빛의 감쇠를 측정합니다. 이 감쇠로부터 Beer-Lambert 법칙에 따라 가스 농도가 계산됩니다.
NDIR 측정 경로는 높은 장기 안정성과 특정 성분에 대한 선택성이 특징입니다. 수 mg/m³에서 g/m³ 범위까지 여러 자릿수에 걸친 측정 범위를 커버해야 하는 연속 배출 측정에 자주 사용됩니다. 많은 CEMS 시스템에서 여러 NDIR 채널이 병렬로 사용되어 다양한 성분을 동시에 감지합니다.
NDIR 기술의 장점과 한계
NDIR 측정의 장점은 다음과 같습니다:
높은 장기 안정성과 낮은 드리프트,
특정 가스에 대한 우수한 선택성,
짧은 업데이트 시간으로 연속 측정에 적합.
가스가 뚜렷한 IR 흡수를 나타내지 않거나 유사한 흡수 밴드 간의 교차 감도를 신중하게 보상해야 하는 경우 한계가 발생합니다. 또한 NDIR 측정은 표준 조건에서 mg/m3으로의 변환이 올바르게 수행되도록 측정 시스템 내에서 안정적인 온도와 규정된 압력이 필요합니다.
전기화학 및 상자성 센서
전기화학 센서는 배출가스 측정기에서 O2, NO, NO2, SO2 또는 CO 측정에 자주 사용됩니다. 전기화학 센서는 전해질과 전극이 있는 측정 셀로 구성됩니다. 측정할 가스가 셀로 확산되어 전기화학적으로 반응하고 가스 농도에 비례하는 전류를 생성합니다. 전기화학 센서는 소형이고 비교적 비용 효율적이며 모바일 배출가스 측정기에 특히 적합합니다.
상자성 센서는 특히 정밀한 O2 측정에 사용됩니다. 산소가 상자성(자기장에 끌리는)이고 대부분의 다른 가스는 반자성이라는 사실을 활용합니다. 상자성 O2 센서에서 측정 가스의 O2 농도 변화는 자기장 내에서 측정 가능한 움직임 또는 힘의 변화를 유발합니다. 이 변화는 전기적으로 감지되어 O2 농도로 변환됩니다.
사용자에게는 전기화학 센서로 충분한 경우와 상자성 센서가 적합한 경우가 언제인지와 같은 질문이 생깁니다. 답은 정확도, 장기 안정성 및 유지보수 노력에 대한 요구 사항에 따라 다릅니다. 모바일 기기에서 전기화학 센서는 정밀도와 사용 편의성 사이의 좋은 절충안을 제공합니다. 정확도와 가용성에 대한 높은 요구가 있는 고정식 시스템에서는 상자성 O2 센서가 이점을 제공할 수 있습니다.
샘플링, 가열 라인 및 가스 컨디셔닝
센서 또는 측정 경로가 신뢰할 수 있는 결과를 제공하려면 실제 분석 전에 배기가스를 올바르게 추출하고 컨디셔닝해야 합니다. 따라서 일반적인 배출 측정 체인에는 다음이 포함됩니다:
배기가스 흐름 내의 가열 추출 프로브,
가열 샘플 라인,
필터 및 입자 분리기,
가스 컨디셔닝 모듈(예: 냉각기, 응축수 트랩),
유량 모니터링 및 필요한 경우 펌프.
가열 추출 프로브는 응축성 성분이 프로브 내에서 이미 침착되어 측정값을 왜곡하지 않도록 합니다. 가열 샘플 라인은 가스 컨디셔닝 단계까지 응축을 방지합니다. 가스 컨디셔닝 단계에서 배기가스는 특정 잔류 수분 수준으로의 건조 또는 먼지와 에어로졸 분리 등을 통해 규정된 조건으로 조정됩니다. 그 후에야 컨디셔닝된 가스가 분석기에 도달합니다.
가스 컨디셔닝 시스템의 일반적인 구성 요소
연속 배출 측정을 위한 표준 가스 컨디셔닝 시스템에는 다음이 포함되는 경우가 많습니다:
조대 입자 분리를 위한 프리필터,
습도 감소를 위한 가스 스크러버 또는 건조 유닛,
잔류 입자 제거를 위한 파인 필터,
유량 및 응축수 모니터링 장치.
가스 컨디셔닝 시스템의 설계는 응용 분야에 따라 크게 달라집니다. 분진이 많은 공정(예: 시멘트 킬른)에서는 필터와 프로브가 특히 견고하고 유지보수가 용이해야 합니다. 습하고 황을 함유한 배기가스에서는 부식과 측정 오류를 방지하기 위해 적절한 재료 선택이 중요합니다.
시스템 선택: 모바일 vs. 고정식 배출가스 측정 시스템
기술적 관점에서 모바일과 고정식 배출가스 측정 시스템은 주로 샘플링, 가스 컨디셔닝 및 분석기 기술의 설계에서 차이가 납니다. 모바일 기기는 변화하는 측정 위치에서의 사용에 최적화된 휴대용 하우징에 전기화학 센서와 소형 NDIR 측정 경로를 자주 결합합니다. 반면 고정식 시스템은 고정된 측정 위치에서의 연속 운전을 위해 설계되었으며 확장된 가스 컨디셔닝, 자동 제로 및 스팬 점검, 연속 모니터링 장치를 갖추고 있습니다.
모바일과 고정식 기술 간의 결정은 다음과 같은 질문에 따라 달라집니다:
반복적인 점검인지 법적으로 요구되는 연속 모니터링인지?
모니터링해야 할 측정 위치의 수와 접근성은?
어떤 정확도 및 가용성 요구 사항이 적용되는지?
모바일 배출가스 측정기는 서비스 기술자, 시운전 또는 여러 플랜트에서의 캠페인 측정에 이상적으로 적합합니다. 고정식 시스템은 한계값을 영구적으로 모니터링해야 하고 해당 요구 사항이 있는 경우 첫 번째 선택입니다.
