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광대역 초음파펄스를 이용한 현탁액의 농도측정

전문가 제언: ○ 일반적으로 센서는 검출대상에서 정보 및 에너지 변환을 통하여 입력을 받아 생물학적, 화학적 및 물리적 방법에 의하여 출력정보(일반적으로 전기신호)를 내보낸다. 센서는 검출대상에 따라서 각종 센서가 개발되고 있다. 즉 광센서, 자기센서, 온도센서, 압력센서, 진동(음파, 초음파)에 대한 음향센서 및 가스센서 등이다.

○ 특히 초음파를 응용한 센서는 산업분야, 의료분야 및 군사 분야 등 실로 그 응용분야는 광범위하다. 산업분야에서는 주로 계측용으로 많이 사용된다. 즉 유량, 액면, 위치, 두께 및 점도 등의 측정에 사용되고 있다. 기타 세척, 분쇄, 용접, 집진 및 음향방출 등에 응용되고 있다.

○ 정수시설이나 폐수처리시설 및 산업체의 제조과정에서 현탁액의 탁도 측정은 오염정도의 측정이나 품질관리 면에서 중요하다. 이러한 탁도계는 레이저 광이나 초음파를 이용한 방법 등이 있다. 이중 레이저 광 방법은 그 특성상 고 농도의 현탁액에는 레이저 광의 통과가 어렵기 때문에 저 농도에 적합하다. 그러나 초음파는 고농도에서도 통과가 쉬운 장점이 있기 때문에 미립자농도 측정에 초음파의 연속파구동 방법을 일반적으로 많이 사용한다. 그러나 이 방법도 측정시간이 많이 걸리고 사용주파수에 제한이 있는 등의 측정 상 문제가 있다.

○ 따라서 이 글에서 기술한 평오목 형(plano-concave)초음파 진동자를 사용하여 초음파펄스를 이용한 실시간 미립자의 농도측정은 매우 관심을 가질 만하다. 이 방법은 진동자의 펄스가 현탁액을 통과 시 미립자에 의한 초음파감쇄를 측정하는 방법으로 미립자의 농도, 재질 및 크기 등의 정보를 실시간으로 간단히 정도도 좋게 측정할 수 있는 장점이 있다.

○ 국내에서도 정수장, 폐수처리장 및 산업체 등에서 탁도계 또는 현탁액의 미립자 농도측정기가 오염정도나 풀질관리 측면에서 사용되고 있다. 그러나 이러한 측정기가 대부분 해외 기술에 의존하고 있는 실정으로 앞으로 이러한 계측기의 국산화가 필요하며 이런 관점에서 이 글에서 기술한 내용은 좋은 참고자료가 될 것으로 생각된다.

저자: Tsutomu Kobayashi, Hidekazu Tai
자료유형: 학술정보