이산화탄소(CO2)는 지구 대기에 자연적으로 0.04%(=400ppm)의 농도로 존재하는 불연성, 무색, 무취의 가스입니다.
CO2는 생물의 대사활동에 핵심적인 요소입니다. 엽록소가 있는 식물은 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수하고 산소를 생산합니다. 그렇기 때문에 광합성을 할 수 없는 밤이 되면 CO2 농도는 증가합니다.
CO2는 자연적으로 화산 활동 및 생명체의 대사활동에서 생산됩니다. 인간은 하루에 500L (1kg)의 CO2를 배출합니다.
실내 공간에서 CO2가 1000ppm이상의 농도로 점점 늘어나게 되면 점진적으로 피로감, 집중력 저하, 불편감 상승, 메스꺼움, 기절, 사망 등의 피해가 야기될 수 있습니다.
현대 사회의 인간은 많은 시간을 실내 공간에서 보냅니다. 집, 학교, 도서관, 병원, 관공서, 고층빌딩, 헬스시설, 자동차, 지하철, 지하철역, 기차, 비행기 등 이 모든 실내 공간에서 양호한 실내 공기질을 유지하기 위해서 CO2의 농도를 확인하고 제어하는 과정이 필요합니다.
CO2의 농도를 측정하는 방법은 크게 다음과 같습니다.
(1)광음향분광(Photoacustic)|
CO2 분자는 빛을 흡수합니다. 흡수된 빛 에너지는 열 에너지로 치환되며 해당 온도 변화는 CO2분자를 팽창시키며 진동하게 만듭니다. 해당 진동은 대기 중에서 음향파를 생성함으로 음향파를 측정하는 것으로 CO2 농도를 확인 할 수 있습니다.
(2)전기화학(Electrochemical)
CO2는 특정 물질과 산화-환원 반응하여 전류를 생성합니다. 해당 전류의 크기는 CO2 농도에 비례하기 때문에 CO2 농도를 확인 할 수 있습니다.
(3)광학식(Non-Dispersivel Infrared)
CO2 분자는 빛을 흡수합니다. 모든 빛을 흡수하는 것이 아니라 적외선(파장 4.26µm)만 흡수합니다. 주변 공기에 개방된 광학반사 챔버, 적외선 광원, 적외선 감지기의 구성으로 CO2의 농도를 확인할 수 있습니다. 방출된 적외선 빛 에너지와 감지(수신)되는 적외선 빛 에너지의 차이가 CO2의 농도입니다.
정확하고 장기 안정성을 확보한 NDIR CO2 센서
(1)기계적 안정성 확보
온도 변화나 기계적 응력으로 인해 광학 경로가 변형되거나 챔버손상으로 빛 반사가 왜곡되면 검출기가 감지(수신)하는 빛 에너지의 양이 잘못될 수 있습니다.
(2)광원의 안정성 확보
일반적으로 광원은 IR램프나 LED로 주기적으로 깜박거리게 되며 이는 필연적으로 노화를 동반합니다. 결과적으로 시간에 따른 드리프트가 발생하며 검출기는 농도에 따른 변화인지, 드리프트로 인한 변화인지 확인 할 수 없습니다. 이를 위해 특수 보상 절차(S/W, 이중 광원, 이중 감지기 등)가 적용됩니다.
(3)주변 온도와 압력에 대한 보상
온도와 압력 변화는 실제 CO2의 농도에 영향을 끼치지 않더라도, CO2 분자의 에너지나 광학챔버 내부 밀도에 영향을 미치기에 CO2 농도 측정시 반드시 고려되어야할 사항입니다.
※페이지참조(하이퍼링크) : EPS의 CO2센서(홈페이지로 이동합니다)
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