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연구] 스텍에서 NH3 암모니아를 어떻게 측정할까?

by 주식회사 알에스코리아 2024. 10. 31.

안녕하십니까 알에스코리아 정필승 대리입니다.

오랜만에 영업부 이야기로 돌아왔습니다.

해당 컨텐츠는, 영업 상담 및 미팅 과정에서 자주 설명되는 내용을 담을 예정입니다. 중에는 성공 사례도 있을 것이며 저희가 취급하는 측정기로는 불가했던 한계점 등등을 담아서 일종의 정보의 기록지로 만들 요량입니다. 물론 긴 상담을 블로그 포스팅 링크로 대처하는 역할도 하겠지 싶습니다. 이 서두는 영업부 이야기의 포스팅마다 동일하게 복사해서 붙여넣기 하는점을 양해 부탁드립니다.

오늘 안내드린 내용은 판매자도 사용자도 모두 어려워하는 개념인 전기화학식 센서의 교차 민감도 즉 cross sensitivity 에 대하여 이야기 해보고자 합니다. 보다 전문적으로 안내하고 싶으나 저도 화학자가 아니기 때문에 보고 듣고 배우고 공부한 내용을 기반으로 가능한 여러분이 이해하기 좋은 방식으로 풀어 말씀드릴려고 합니다.

|네번째 이야기| 스택에서 어떻게 암모니아를 측정할 수 있을까?


 

암모니아 가스는 대기환경 보전법 시행규칙 별표 8 대기오염물질의 배출허용기준 표를 보면 맨 처음 나오는 아주 대표적인 배출 규제 가스입니다. 다만 측정하는데 쉽지 않은 부분이 있는 가스죠.

왜 어려운가 생각해봅니다.

일단 연소가스가 배출되는 스택에서 사용하기에 적합한 연소가스 분석기 중에 암모니아 센서를 지원하는 경우가 없습니다.

알에스코리아에서 취급하는 종류의 다양한 연소가스 분석기

저희도 가스측정기 전문 회사로서 자체적으로 보유한 브랜드 뿐만 아니라 취급하는 연소가스 분석기 라인업이 적지 않으나 그 어느 브랜드도 NH3 센서를 옵션으로 제공하지 않습니다. 99% 의 브랜드가 O2 CO CO2 NO NO2 SO2 까지의 측정을 기반으로 몇가지 센서를 추가 제공하는 경우가 대부분이죠. 물론 제 식견이 짧아서 모르고 있는 부분도 있을 수 있습니다.

시장이 작아서 개발의 필요성이 없다고 한다면 이해하겠지만, 배출규제 가스로서 명시되어있는 가스의 측정이 작은 시장일리가 없다고 생각합니다. 그렇다면 왜 왜 왜 왜 지원을 하지 않는 것일까. 아무도 속시원하게 말해주질 않으니 그냥 혼자서 곰곰히 생각 해 보았습니다. 이는 NH3 가스의 특성과 센서의 특성에 따르지 않나 하는 생각이 듭니다.

 

 

정보] 전기 화학식 센서의 교차민감도 CROSS Sensitivity 에 대하여

안녕하십니까 알에스코리아 정필승 대리입니다. 오랜만에 영업부 이야기로 돌아왔습니다. 해당 컨텐츠는, ...

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지난 편에서 가스 간섭에 대한 포스팅 편이 하나 있었습니다. 저는 아무래도 이부분에 대한 완전한 해결이 없는 상태이기 때문에 NH3 측정기가 아직 개발되지 않았다고 생각하는 편입니다.

연소가스 분석기의 가장 기본적인 센서는

O2 CO NO NO2 SO2 센서는 워낙 오랬동안 기술 개발이 되어온 센서이기 때문에 CO - H2 간섭이 필터링 된 센서가 개발 되어있고 NO2 SO2 센서의 간섭도 기기 프로그램 적으로 많이 안정화가 되어있습니다.

배출 단에서 안정적인 NH3 측정을 위해서 저희가 취급할 수 있는 범위 내의 센서 브랜드들의 자료를 찾아 비교 분석을 해보았습니다.

브랜드 별로 NH3 센서의 사양을 확인해 보았습니다. 확실히 물리 화학의 길은 너무도 멀고도 깊습니다. 각 브랜드 별로 강한 간섭이 발생하는 가스가 다르네요, 이러니 어떤 가스가 발생할 지 모르는 연소가스 현장에서 NH3 를 측정하는 일이 어려울 만도 합니다.

대표적으론

  • H2S 간섭
  • CL2 간섭
  • NO2 간섭
  • SO2 간섭
  • CO2 간섭

등을 피해야 정상적인 측정이 가능할 것으로 판단되는데요, 가히 최고난이도의 지뢰찾기 게임이 아닐 수 없습니다. 일단 몇가지 가설을 세워야 할 것 같습니다.

  1. 배출 규제 가스에 CL2 는 없으니 시설별로 CL2 가 발생할 확률은 낮을 것이다.
  2. 연소 환경이기 때문에 CO2 NO2 SO2 가 나올 확율이 높고 사용하는 연료가 천연가스인 경우 H2S 가 발생할 확률이 높다.
  3. 연소 현장이 완전연소일 수록 CO2의 비율이 높아질 것이고 그에 따라 마이너스 간섭이 나온다면 NH3 측정이 어려울 수 있다.
  4. 몇가지 데모를 준비해서 현장을 측정한다면, 환경에 최적합한 NH3 센서를 선정할 수 있다.

저희는 제품을 의뢰한 업체가 있어서 다행이 연구 개발에 도움을 받을 수 있는 상황이었습니다. 아쉽게도 현장에서 촬영을 할 수 없는 현장이었던 것이 아쉽긴 하네요 몇가지 가설을 체크하고, 소거법 식으로 위험 요소를 줄여가기 위해 데모장비를 바리바리 챙겨서 현장을 찾았습니다.

 
 
 
 

O2 CO CO2 NO NO2 를 측정할수 있는 연소가스 분석기 KANE 958 제품과,

H2S 센서가 장착되어있는 복합가스 측정기 GASTIGER 2000 제품을 준비하였으며, 원활한 측정을 위해서 노내 압이 어느정도인지를 파악하기 위해 압력계를 추가로 챙겼습니다.

현장에 방문하여 데모의 목적과 각자의 역할을 설명하였고 2~3 곳의 스텍에서 비교 테스트를 한 결과와, 측정 대행 업체가 안내한 수치와 비교를 한 결과를 어느정도 만들어 낼 수 있었습니다.

각 스텍 별로 조금의 차이는 있지만,

해당 현장의 상황은 이렇습니다

SO2 가 거의 없다.

H2S 가 없다.

CO2 가 5% 이내로 발생한다. (스택에 따라 다름)

약간의 음압 환경이다.

가스 온도는 100℃ 내외이다.

를 종합하여 온도와, 수분량까지 가늠 한 후에 현황에 맞는 센서를 선택하고 프로토 타입을 제작합니다.

 
 
 
 

엄청나게 더러운 테이블은 때론 엄청나게 열정적으로 보일 때가 있습니다. 사전 조사한 환경에 맞추어 가스온도를 조절하기 위한 쿨러와 수분 제거 필터, 그리고 선택적으로 CO2 제거 필터를 사용할 수 있도록 구성합니다. 콤프레샤를 사용하여 압력과 유량도 테스트를 진행하였습니다.

조금 거친 느낌의 프로토타입이 완성되었습니다. 또 프로토타입 이라는 것이 너무 완제품 스러우면 맛이 떨어지거든요,..

대충 속판에 고정한채로 현장에 재방문하였습니다. 여전히 사진이 없는것은 아쉽습니다. 정상적으로 측정이 되어 약간의 개선사항을 논의하고 발주로 이어졌습니다.

  1. 측정기를 검교정 할 수 있도록 본체 분리가 용이할 것.
  2. 손잡이등 이동형으로 구성할 것.
  3. 유지보수 편의를 위해서 호스라인이 간결하고 분리 가능할 것.
  4. 현장에 맞추어 필터 사용을 선택적으로 할 수 있을 것.

등등 측정 외적인 편의 사항을 적용하여 제품을 제작합니다.

 
 
 
 

짜잔 주문하신 제품이 나왔습니다. 이동과 보관이 편하도록 펠리컨 케이스를 주문제작하였으며, 위에서 말한 기능들이 모두 동작하도록 부품들을 배치하였습니다. 추가로 CO2 제거필터를 설치 및 분리할 수 있도록 제공하였습니다.

몇달간의 미팅과 연구 끝에 그럴싸한 제품이 탄생하고 유저도 만족하였던 대형 프로젝트였습니다.

그래서 결로이 무었이냐....

스텍에서의 NH3 암모니아측정은

다른 가스에 비하여

환경에서 발생할 수 있는 복합적인 요인 분석이 선행되어야지만 안정적인 측정이 가능하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 물론 이번 현장은 여러번의 미팅과 데모테스트를 통해서 가능 여부가 판단되었지만 해당 장비로 모든 스텍에서 NH3를 측정할 수 있다는 이야기는 아닙니다.

어느 현장에서나 무조건 측정이 가능하게끔 해드린다곤 말을 못하지만, 꾸준한 연구를 통해 가장 가까운 솔루션이라도 제공할 수 있도록 최선을 다하고 있습니다.

오늘도 긴 포스팅 읽어주셔서 감사하며, 어려운 측정 환경에 직면한 많은 분들의 문의를 기다리겠습니다.