[화학공학]코엑스중소기업박람회보고서

본문내용

또한 기존의 반도체식 센서나 접촉 연소식 센서에 비해 출력 신호의 안정성, 우수한 재현성, 작은 전력 소모 등의 우수한 특성을 지니고 있다.
두 제품의 원리는 다음과 같다.
전기화학식 가스센서는 전해질 내에서 양극과 음극의 화학반응(산화 환원 반응)에 의해 발생하는 전류 값의 변화를 감지하는 것으로서 민감도, 가스 선택성, 안정성, 재현성 등의 면에서 다른 감지 방법의 센서들 보다 우수한 특성을 나타낸다.
전기화학식 가스센서는 작동 원리에 따라 갈바닉 전지 방식과 정전위 전해방식으로 구분되며, 갈바닉 전지 방식으로는 산소 가스센서, 정전위 전해방식으로는 유독가스(CO, NO, H2S 등) 센서에 응용되고 있다.
( 그림1 )
앞장의 (그림1)은 전기화학식 갈바닉 전지 방식의 산소가스 센서의 구조를 나타내는 것으로서, 센서의 작동은 외부에서 산소가 센서 내부로 유입될 때 다음과 같은 화학반응에 의해 양극과 음극 사이에 산소 농도에 비례하는 전류가 발생하게 된다.
양극에서의 산화 : 2Pb + 2H2O → 2PbO + 4H+ + 4e-
음극에서의 환원 : O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
유독가스를 감지하기 위한 전기화학식 가스센서는 정전위 전위방식에 의해 작동되며, 대표적인 센서로는 일산화 탄소(CO) 가스센서가 있다. 일산화탄소 가스센서는 (그림2)과 같이 세 개의 전극(working, reference, counter)으로 구성되어 있으며, 센서 내부로 반응가스가 유입되면 각 전극에서는 다음과 같은 화학반응이 일어난다.
Working electrode : CO + H2O → CO2 +2H++2e-
Counter electrode : 1/2 O2 + 2H++2e- → H2O
Overall reaction : CO + 1/2 O2 → CO2
( 그림2 )
이러한 화학 반응에 의하여 가스농도에 비례하는 전류가 발생하며, 이때 발생된 전류를 이용하여 가스의 농도를 결정할 수 있다.
전기화학식 가스센서는 저 전력으로 구동하며, 작은 크기로 제작이 가능하여 휴대용 가스센서로의 개발이 가능하다는 장점을 바탕으로 환경오염 및 각종 산업현장의 대기상태를 감지하고 유지 할 수 있는 다양한 제품에 응용할 수 있다.
이 와 같은 센서들은 정유, 가스 생산 공장, 석유화학, 제철산업, 통신, 식품공정, 제지공장, 군용, 의료용, 탄광 등 산소가 부족할지 모르는 분야나 밀폐된 장소에서 사용 할 수 있다.

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