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[가스분석기] NOx(NO+NO2)의 측정원리와 실제 측정값 관계

NOx(NO+NO2)의 측정 원리와 실제 측정값의 관계

 

 

 

NOx(질소산화물)은 NO(일산화질소)와 NO2(이산화질소)을 각각 분리 측정하여 NO+NO2의 값을 합한 것을 NOx라 한다. 그에 따른 측정 방법은 아래와 같이 대중적으로 흔히 사용하는 5가지로 분류할 수 있다.

 

① NDIR : Non-dispersive infrared (비분산 적외선법)
② UV : Ultraviolet Fluorescence (자외선 형광법)
③ CLD : Chemiluminescence (화학 발광법)
④ PAS : Photo-Acoustic Spectroscopy (광음향 분광법)
⑤ EC : Electrochemical (전기 화학식)

 

1) 여기서 ①, ③ 원리로는 NO2를 직접 측정하여 실제값을 측정하는 NO2 Sensor가 존재하지 않기 때문에 NO와 O3의 반응에 의해서 NO2가 생성된다는 비례 관계에 의해서 NO2의 Converter(컨버터)를 이용하여 계산치(Calculation)로 측정하기 때문에 NO2가 가스분석기 화면에 Display 되어도 이는 NO2 센서가 있어서 실제 측정값이 아니라 NO2 센서가 없기 때문에 NO2의 농도는 계산치(Calculation Value) 값이다. 따라서 계산치(Calculation Value)의 NO2 농도값은 실제 NO2 농도와 차이가 많이 난다. (이것은 CO2 값의 계산치와 CO2센서로 측정한 실제값과 차이나는 것처럼 유사함) 이런 원리는 상온에서는 NO2가 많이 발생하지 않으므로 어느 정도 정확할 수 있으나 그러나 고온(High Temperature), 온도가 높아지면 플라즈마 효과처럼 NO2 농도값이 많이 발생하며, 오히려 Application 에 따라서는 NO2가 NO 농도보다 많이 발생할 수 있는데 (예, 내연기관, 플라즈마 이온 등도) 이 때는 NOx(NO+NO2) 값이 실제값 보다 아주 적게 측정될 수 있다는 단점이 있다. 따라서, 질소산화물(NOx=NO+NO2)을 정확하게 측정하기 위해서는 컨버터 (Converter)를 사용하여 산화, 환원 방식의 계산치 (Calculation Value method) 방법을 채택한 가스분석기(최대 20% 오차까지 날수있음)를 사용하는 것 보단 NO 센서와 NO2 센서가 장착이 되어 실제로 NO와 NO2가 분리하여 측정되는 가스분석기를 사용하여야 정확한 질소산화물 (NOx=NO+NO2)의 농도값을 측정할 수 있다.

또한, 세계 최초로 컨버터(converter)를 사용하지 않고 PAS, UV 그리고 EC 측정 원리로 NO2를 직접 실측함으로 진정한 NOx(NO+NO2)가 측정되는 가스분석기 IR 9000을 선택하시면 됩니다.

 

 

2) PAS, UV, 그리고 EC 원리는 NO 센서와 NO2 센서가 각각 존재하기 때문에 NO 농도값과 NO2 농도값을 분리하여 온도와 관계없이 각각 측정하기 때문에 NOx 농도값이 더 정확할 수 있다. 표준가스 NO2를 직접 측정해 보시면 정확하게 알 수 있습니다.

 

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예시) 질소산화물(NOx)를 측정한다고 할 때 실제로 배출되는 질소산화물(NOx)=150PPM을 배출하는데,
이 중에서 실제로 배출되는 일산화질소(NO)=120PPM이고, 이산화질소(NO2)=30PPM이라고 한다면

1. NO 센서만 있는 장비로 측정할 때 NO = NOx = 120PPM을 나타냄(NO2를 측정하지 못하기 때문에)
2. NO 센서와 NO2 컨버터(CONVERT)만 있는 경우 NO(97%)+NO2(3%) = 120PPM+4PPM = 124PPM
3. NO 센서와 NO2 센서가 전부 있는 경우 NOx = NO+NO2 = 120PPM+30PPM = 150PPM이 되므로 정확하게 측정됨.

실제로 NOx를 정확하게 측정해야 하고 NOx(질소산화물)의 개념을 위해서라도 반드시 NO, NO2가 각각 측정이 되어야 한다.

특히, 굴뚝에서 측정할 때 SO2 또는 NO2 가스가 처음부터 측정이 되지 않거나, 측정값이 현저히 낮게 측정이 될 경우, 혹은 처음에는 측정값이 나타났다가 갑자기 측정이 안 되거나, 가스분석기의 측정 화면에는 SO2 농도가 0ppm 으로 나타나지만 가스 샘플링 프로브를 Stack에서 제거했을 때 SO2 농도의 수치가 나타날 때, 이러한 현상의 경우 SO2 농도가 분명히 존재함에도 불구하고 측정이 되지 않는 것은 가스 상의 수분이나 굴뚝 안의 뜨거운 온도가 가스 샘플링 호스로 흡입되면서 온도 편차에 의해 발생하는 응축수로 인해 나타나는 현상입니다. 따라서, 반드시 Cooling System 기능과 자동으로 응축수를 배출하는 2차 자동 수분 펌프가 내장되고, 자동으로 200℃까지 히팅 되는 가열식 샘플링 호스가 있는 가스분석기를 사용하여야 정확하게 SO2, NO2 를 측정할 수 있습니다.
참고로, Water trap (응축수 트랩)은 이러한 기능과는 전혀 다른 용도로 SO2, NO2를 측정하는데 있어 어떠한 역할도 하지 못합니다. Water trap (응축수 트랩)은 단지, 응축수를 잠시 보관해 주는 용도로써, 측정 중 응축수 배출을 위해서는 사용자가 육안으로 수시로 체크하여, 응축수 트랩을 비워 주어야 하기 때문에 10~20분 이상 연속 측정이 불가능하며, 응축수 배출이 안 될 경우 응축수가 넘쳐 가스 센서 및 장비 고장을 일으키거나 장비에 따라 멈춰버리는 경우도 있습니다.
그러므로, 수분이 많은 곳이나 장시간 동안 실시간으로 연속 측정을 원할 경우
1) Cooling System 기능 내장 + 2) 2차 자동 수분 펌프 내장 + 3) 자동으로 200℃까지 히팅 되는 가열식 샘플링 호스가 있는 가스분석기를 사용하면 수분 문제를 완벽하게 해결할 수 있습니다. 이러한 기능은 전 세계적으로 GreenLine 9000과 MK 9000, IR 9000이 유일합니다.

 

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