이슬점 측정기의 원리

1. 콜드 미러 이슬점 측정기

수분 함량이 다른 기체는 서로 다른 온도에서 표면으로 올라옵니다. 이슬점은 광전 검출 기술을 통해 직접 표시되는데, 이 기술은 이슬층을 감지하고 이슬이 노출될 때의 온도를 측정합니다. 거울 냉각 방식에는 반도체 냉각, 액체 질소 냉각, 고압 공기 냉각 등이 있습니다. 냉각 거울을 사용하는 이슬점 습도계는 직접 측정 방식입니다. 이슬점 검출의 정확도, 거울 냉각의 높은 효율, 그리고 이슬점 온도의 정밀한 측정을 보장한다는 전제 하에 표준 이슬점 습도계로 사용할 수 있습니다.

2. 전기 센서 이슬점 측정기

친수성 물질 또는 소수성 물질을 매질로 사용하여 정전 용량 또는 저항을 형성하고, 수분을 함유한 기체가 이 기체를 통과한 후 유전 상수 또는 전도도가 그에 따라 변화하면, 이때의 정전 용량 값 또는 저항 값을 측정하여 기체의 수분 함량을 알 수 있다. 이 센서는 이슬점 단위계를 기반으로 설계되었으며, 이를 전기 센서인 이슬점 분석기 라고 한다.

3. 전기식 이슬점 측정기

절대 수분 함량 단위 시스템을 기반으로 하는 전기화학적 미세 수분 분석기는 오산화인 등의 물질을 흡수하여 극성 분자로 분해될 때 전극에 전하가 축적되는 특성을 이용하여 설계되었습니다. 현재 세계 최고 수준의 정밀도는 ±1.0°C(이슬점 온도)에 달하며, 일반적인 정밀도는 ±3°C입니다. 이 방법은 고도로 청정한 가스를 필요로 하며 부식성 가스도 측정할 수 있습니다. 독일의 한 회사가 이를 개발했으며, 국내 적용 사례는 드뭅니다.

4. 수정 발진식 이슬점 측정기

습윤 후 결정의 진동 주파수를 변경할 수 있습니다. 이를 이용하여 진동 이슬점 측정기를 설계할 수 있습니다. 이는 비교적 새로운 기술로 아직 미성숙 단계에 있습니다. 해외에는 관련 제품이 있지만 정밀도가 떨어지고 가격이 비쌉니다. 예를 들어 창아이(Chang'ai)사의 CI-PC36, GEN-25 등이 있습니다.

5. 적외선 이슬점

적외선 이슬점 측정기는 기체 내 수분의 적외선 스펙트럼 흡수 특성을 이용하여 설계할 수 있다. 현재로서는 적외선 검출기의 피크 검출률이 미량의 수분 흡수 수준에 도달하지 못하고, 기체 내 다른 성분들이 적외선 스펙트럼 흡수에 간섭을 일으켜 극저온 이슬점 측정이 어려운 실정이다. 그러나 이러한 저온 이슬점 측정 기술은 환경 기체의 수분 함량을 비접촉식으로 실시간 모니터링하는 데 매우 중요한 의미를 지닌다.

6. 반도체 센서 이슬점 측정기

각각의 물 분자는 고유한 진동 주파수를 가지고 있으며, 반도체 격자의 빈 공간에 들어가면 전하 여기를 받은 격자와 공명을 일으킵니다. 이 공명 주파수는 물 분자의 몰수에 비례합니다. 물 분자의 공명은 반도체 접합부에서 자유 전자를 방출시켜 격자의 전도도를 증가시키고 임피던스를 감소시킵니다. 이러한 특성을 이용하여 설계된 반도체 이슬점 측정기를 사용하면 -100°C의 이슬점에서의 수분 함량을 측정할 수 있습니다.

기술 발전의 종합적 평가

현대 과학 기술의 발전과 함께 사람들은 광전 기술, 신소재 기술, 적외선 기술, 마이크로파 기술, 마이크로 전자 기술, 광섬유 기술, 음파 기술, 심지어 나노 기술까지 기체 내 수분 측정에 적용하여 오래된 수분 측정 분야에 새로운 활력을 불어넣었습니다.

기체 중 미량 수분 측정은 매우 어려운 기술입니다. 현재까지 전 세계적으로 다양한 작업 조건에서 미량 수분을 측정하는 완벽한 기술적 수단은 없다고 할 수 있습니다. 현대 기술을 적용하더라도 특정 환경과 특정 기술적 수단을 통해 일정 수준(측정 범위 및 정밀도 포함)의 미량 수분 측정이 가능할 뿐입니다. 따라서 미량 수분 측정 기술의 발전 전망은 매우 밝으며, 관련 기술자들은 앞으로도 갈 길이 멀다고 할 수 있습니다.