가스센서 종류

💡 요약: 산업용 가스감지기의 종류와 작동 원리 가이드

산업 현장에서 필수적인 가스감지기(Gas Sensor)의 다양한 종류와 기술적 원리를 상세히 설명합니다. 가연성 가스센서의 시초인 화염 안전램프부터 현대적인 촉매식 센서, 열전도식 센서, 적외선식(IR) 센서, 전기화학식 센서까지 각 방식의 장단점과 측정 메커니즘을 다룹니다. 유한테크의 혁신적인 기술력을 바탕으로 CO, H2S 등 독성 가스와 LNG, LPG 등 가연성 가스를 정확하게 탐지하여 안전 사고를 예방하는 솔루션을 확인하세요.

 

[주]유한테크
1. 가연성 가스센서 (Flammable Gas Sensor)
sensor1.png

과거에는 화염의 전파를 억제하기 위해 촘촘한 금속망으로 둘러싼 화염 안전램프(flame safety lamp)를 사용했으며, 이는 오랜 시간 동안 지하 탄광과 하수구 등에서 가연성 가스감지기의 역할을 수행했습니다.

이 램프는 사용자의 경험이나 시각적 능력에 따라 정확도가 25~50% 수준에 불과했습니다. 현대의 가스감지기는 높은 신뢰성과 반복성을 요구하기 때문에, 현재는 거의 모든 안전램프가 현대적인 전자 기기들로 대체되었습니다.

오늘날 가장 보편적인 촉매식 센서는 가스가 연소되어 이산화탄소와 물로 변화되는 원리를 이용하므로, 과거 화염 안전램프의 현대적 발전형이라고 할 수 있습니다.

2. 촉매식 센서 (Catalytic Sensor)
sensor2.jpg

현재 대부분의 저가형 가연성 가스 센서는 전기-촉매식(electro-catalytic type)입니다. 이는 '비드(bead)', 'Pellistor' 등으로 불리는 작은 구슬형 검출 소자로 제작됩니다.

구조: 전기로 가열되는 백금선 코일 위에 세라믹 베이스(Al2O3)를 감싸고, 팔라듐(Pd) 또는 로듐(Rh) 촉매를 코팅하여 만듭니다.

💡 작동 원리 가연성 가스가 뜨거운 촉매 표면에서 연소하며 열을 방출하면 비드의 온도가 상승합니다. 이에 따라 백금 코일의 전기 저항이 증가하게 되는데, 이 변화를 브리지 회로로 측정하여 가스 농도로 환산합니다.
3. 열전도식 센서 (Thermal Conductivity Sensor)
sensor3.jpg

이 기술은 고농도(% volume)의 2성분 혼합 가스를 측정하는 데 적합합니다. 공기를 포함하지 않은 두 가지 가스의 혼합물 측정에도 활용됩니다.

측정 용이

메탄(CH4), 수소(H2) 등 대기보다 열전도율이 높은 가스

⚠️ 측정 난해

암모니아, 일산화탄소 (대기와 비슷) / 이산화탄소, 부탄 (대기보다 낮음)

가열된 감지 엘리먼트와 밀봉된 기준 엘리먼트 사이의 온도 변화(열전도율 차이)를 이용하여 시료 가스의 농도를 측정합니다.

4. 적외선식 센서 (Infrared Sensor)
sensor4.jpg

많은 가연성 가스가 적외선 영역의 흡수 띠를 가지고 있다는 점을 이용합니다. 전자/광학 기술의 발전으로 산업용으로 널리 적용되고 있습니다.

주요 장점
  • 신속한 반응 (10초 이내) 및 적은 유지보수
  • 피독성 물질의 영향을 받지 않음
  • 산소가 없는 불활성 분위기에서도 작동 가능
작동 원리 (2-파장 흡수)

가스에 흡수되는 '측정 파장'과 흡수되지 않는 '기준 파장'의 광도 차이를 비교하여 농도를 측정합니다.
※ 주의: 이원자 분자만 감지 가능하므로 수소(H2) 감지에는 부적합합니다.

5. 전기화학식 센서 (Electrochemical Sensor)
sensor5.jpg

대부분의 유독성 가스(CO, H2S, Cl2, SO2 등) 검지에 사용됩니다. 저전력 구동, 우수한 선형성과 반복성이 특징입니다.

⚙️ 작동 메커니즘

가스가 산화/환원 반응을 일으킬 때 발생하는 전류의 양을 측정합니다. 작동전극, 대전극, 기준전극이 전해질 속에 잠겨 있는 구조를 가집니다.

가스는 확산 배리어(모세관)를 통해 유입되며, 이를 통해 가스의 양을 조절하고 액체 유출을 방지합니다.

⚠️ 중요 사항

모든 전기화학식 센서는 정상 작동을 위해 최소한의 산소(O2)가 필요합니다. 교정 가스에는 공기가 포함되어야 합니다.

일반적인 수명은 약 2년이며, 내부 부품이 소모되는 산소, 암모니아 센서 등은 예외가 있을 수 있습니다. 온도와 습도 등 환경적 요인에 민감하므로 전해액 관리가 중요합니다.

산업 안전 감지·경보 설비신뢰 기준을 만듭니다.

[주]유한테크