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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김조천
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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최근 국제환경 변화와 OECD(Organization for Economic Cooperation and Development, 경제협력 개발기구) 가입으로 인하여 대한민국 정부는 국내 환경산업 개방이라는 과제에 직면해 있다. 이러한 환경오염 문제는 여러 분야의 문제로 나타날 수 있으며, 이 중 경제발전을 통하여 공장의 굴뚝(Stack)에서 배출되는 오염물질인 일산화탄소의 노출로 인한 대기오염 심각성이 커다란 사회문제로 대두되고 있다.
이에 따라 본 연구에서는 굴뚝에서 배출되는 일산화탄소를 NDIR을 이용하여 연속 모니터링 할 때 다른 복합가스가 존재할 경우 발생하는 간섭효과를 알아보고자 하였고 간섭가스에 따른 보정식 식을 산출하였다. 또한 굴뚝에서 많이 배출되는 일산화탄소의 다양한 농도를 NDIR 측정을 통하여 최적의 분석조건을 얻고자 하였다.
먼저 NDIR을 통해 CO의 농도를 0.11ppm, 0.5ppm, 1ppm, 5ppm, 10ppm, 20ppm, 49.5ppm, 100ppm, 149.8ppm, 199.8ppm, 250ppm 총 11개의 농도를 측정한 결과 50ppm 일 때 측정오차가 가장 적다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 CO 농도 50ppm과 각각의 CO2, NO, NO2, 농도를 혼합하여 측정한 결과 혼합가스의 농도가 높아짐에 따라 측정 파장의 간섭으로 인해 CO 농도가 예측치보다 감소되는 것을 알 수 있었다.
절대습도 5g/m3, 10g/m3, 15g/m3, 20g/m3, 30g/m3, 40g/m3, 50g/m3을 조절하여 측정한 결과, 절대습도가 점점 증가할수록 CO의 측정값이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 20g/m3 이하의 수분이 발생하는 경우에는 필터에 직접적인 영향이 적지만, 30g/m3 이상의 경우에는 CO 측정감도도 낮아지고 필터를 확인해본 결과 육안으로 수분이 응축되는 것을 볼 수 있었다.
CO-NDIR 시스템을 통해 Coke Oven 공정을 모사하여 복합가스를 측정하였다. 그 결과, 복합가스가 일정파장 범위의 빛을 흡수하여 CO의 측정값이 감소하는 결과가 나타났다.
본 연구결과인 일산화탄소 모니터링을 위한 비분산 적외선 간섭효과에 관한 연구는 NDIR의 측정기기 개발에 기초가 될 것으로 기대되며, 환경오염 시설 및 굴뚝 측정기술을 개발하는데 중요한 요소가 될 것으로 사료된다. 또한 NDIR은 수분에 매우 큰 영향을 받음으로써 오염 물질의 농도를 신뢰성 있게 측정하는 데에 어려움이 있다. 따라서 환경오염 시설 및 굴뚝 측정 적용 시 배출되는 수분을 전처리 시스템을 통해 수분을 제거한 후에 가스를 측정한다면 더 정확하고 효율적으로 측정될 것으로 판단된다.
이에 따라 본 연구에서는 굴뚝에서 배출되는 일산화탄소를 NDIR을 이용하여 연속 모니터링 할 때 다른 복합가스가 존재할 경우 발생하는 간섭효과를 알아보고자 하였고 간섭가스에 따른 보정식 식을 산출하였다. 또한 굴뚝에서 많이 배출되는 일산화탄소의 다양한 농도를 NDIR 측정을 통하여 최적의 분석조건을 얻고자 하였다.
먼저 NDIR을 통해 CO의 농도를 0.11ppm, 0.5ppm, 1ppm, 5ppm, 10ppm, 20ppm, 49.5ppm, 100ppm, 149.8ppm, 199.8ppm, 250ppm 총 11개의 농도를 측정한 결과 50ppm 일 때 측정오차가 가장 적다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 CO 농도 50ppm과 각각의 CO2, NO, NO2, 농도를 혼합하여 측정한 결과 혼합가스의 농도가 높아짐에 따라 측정 파장의 간섭으로 인해 CO 농도가 예측치보다 감소되는 것을 알 수 있었다.
절대습도 5g/m3, 10g/m3, 15g/m3, 20g/m3, 30g/m3, 40g/m3, 50g/m3을 조절하여 측정한 결과, 절대습도가 점점 증가할수록 CO의 측정값이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 20g/m3 이하의 수분이 발생하는 경우에는 필터에 직접적인 영향이 적지만, 30g/m3 이상의 경우에는 CO 측정감도도 낮아지고 필터를 확인해본 결과 육안으로 수분이 응축되는 것을 볼 수 있었다.
CO-NDIR 시스템을 통해 Coke Oven 공정을 모사하여 복합가스를 측정하였다. 그 결과, 복합가스가 일정파장 범위의 빛을 흡수하여 CO의 측정값이 감소하는 결과가 나타났다.
본 연구결과인 일산화탄소 모니터링을 위한 비분산 적외선 간섭효과에 관한 연구는 NDIR의 측정기기 개발에 기초가 될 것으로 기대되며, 환경오염 시설 및 굴뚝 측정기술을 개발하는데 중요한 요소가 될 것으로 사료된다. 또한 NDIR은 수분에 매우 큰 영향을 받음으로써 오염 물질의 농도를 신뢰성 있게 측정하는 데에 어려움이 있다. 따라서 환경오염 시설 및 굴뚝 측정 적용 시 배출되는 수분을 전처리 시스템을 통해 수분을 제거한 후에 가스를 측정한다면 더 정확하고 효율적으로 측정될 것으로 판단된다.
목차
제 1장 서론 1제 1절 연구배경 1제 2절 연구목적 및 필요성 3제 2장 이론적 고찰 6제 1절 일산화탄소(Carbon Monoxide) 61. CO 가스의 발생원 62. CO 가스가 인체에 미치는 영향 8제 2절 굴뚝 TMS(Tele Monitoring system) 111. 굴뚝자동측정기기의 현황 및 부착대상 배출시설 112. 일산화탄소 TMS 부착대상시설 및 국내 배출량 14제 3절 NDIR(Non dispersive InfraRed) 181. 비분산 적외선(NDIR)법에 의한 가스 측정 182. NDIR 해외 기술개발 동향 213. NDIR 국내 기술개발 동향 224. NDIR 가스 센서의 기본 구성 235. CO 가스 흡수 스펙트럼 246. Lambert-Beer 법칙 29제 3장 연구방법 30제 1절 실험장치의 구성 301. CO-NDIR 시스템 설계 302. 분석기기 32제 2절 실험방법 371. 실험의 분석 조건 372. 정도관리 QA/QC(Quality Assurance/Quality Control) 423. NDIR Calibrate 434. MFC(Mass Flow Controller) Calibrate 44제 4장 결과 및 고찰 46제 1절 NDIR을 이용한 일산화탄소 반응연구 471. 일산화탄소 측정 분석 472. 복합가스에 따른 일산화탄소 농도 비교 49제 2절 굴뚝 배출물질에 따른 일산화탄소 농도 비교 661. Coke oven 농도를 통한 일산화탄소 비교 66제 5장 결 론 69참고문헌 71ABSTRACT 77
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