수질 측정용 광학 용존산소 센서의 특성

광학 용존산소(ODO) 센서는 형광 기반 센서라고도 하며, 기존의 막 전극 방식(클락 셀)과 대조되는 최신 기술입니다. 핵심 특징은 형광 소광법을 사용하여 물 속 용존산소 농도를 측정하는 것입니다.

작동 원리:
센서 끝부분은 형광 염료가 함침된 막으로 덮여 있습니다. 이 염료가 특정 파장의 청색광에 의해 여기되면 적색광을 방출합니다. 물 속에 산소 분자가 존재하면 여기된 염료 분자와 충돌하여 형광 강도가 감소하고 형광 수명이 짧아집니다. 이러한 형광 수명 또는 강도 변화를 측정함으로써 용존 산소 농도를 정확하게 계산할 수 있습니다.

주요 특징:

1. 산소 소모 없음, 전해질 없음:
   • 이것이 막 전극법과의 가장 근본적인 차이점입니다. 광학 센서는 시료의 산소를 소모하지 않아, 특히 유량이 적거나 정체된 수역에서 더욱 정확한 결과를 제공합니다.
   • 전해질이나 막을 교체할 필요가 없으므로 유지관리가 크게 줄어듭니다.
2. 유지 보수가 쉽고 안정성이 높습니다.
   • 막 막힘, 전극 중독 또는 전해질 오염 문제가 없습니다.
   • 교정 간격이 길어서 몇 달에 한 번 또는 그 이상마다 교정이 필요한 경우가 많습니다.
3. 빠른 대응과 높은 정확도:
   • 용존 산소의 변화에 ​​매우 빠르게 대응하여 실시간으로 수질의 동적 변화를 파악할 수 있습니다.
   • 측정은 유속이나 황화물과 같은 방해 물질의 영향을 받지 않으므로 기존 방법에 비해 정확도와 안정성이 뛰어납니다.
4. 최소 장기 드리프트:
   • 형광염료의 특성은 매우 안정적이어서 신호 드리프트가 최소화되고 장기적인 측정 신뢰성이 보장됩니다.
5. 사용 편의성:
   • 일반적으로 플러그 앤 플레이 방식으로, 시동 후 긴 편광 시간이 필요하지 않으며, 즉시 측정이 가능합니다.

단점:

• 초기 비용이 높음: 일반적으로 기존 멤브레인 전극 센서보다 비쌉니다.
• 형광막은 수명이 한정되어 있습니다. 수명이 길지만(보통 1~3년) 결국에는 막이 광분해되거나 오염되어 교체해야 합니다.
• 오일 및 조류에 의한 잠재적 오염: 센서 표면에 오일이나 생물 오염이 두껍게 쌓이면 빛의 여기 및 수신을 방해하여 세척이 필요합니다.

2. 응용 프로그램 시나리오

광학 용존산소 센서는 뛰어난 특성으로 인해 지속적이고 정확한 DO 모니터링이 필요한 다양한 분야에서 널리 사용됩니다.

1. 폐수 처리 시설:
   • 중요한 응용 분야입니다. 폭기조 및 호기성/혐기성 구역의 DO를 모니터링하여 폭기를 최적화하고, 정밀한 제어를 통해 에너지 절감 및 처리 효율 향상을 실현하는 데 사용됩니다.
2. 자연 수역 모니터링(강, 호수, 저수지):
   • 환경 모니터링 스테이션에서 수역의 자체 정화 능력, 부영양화 상태, 잠재적인 저산소증을 평가하여 생태 보호를 위한 데이터를 제공하는 데 사용됩니다.
3. 양식업:
   • DO는 양식업의 생명선입니다. 광학 센서는 연못과 수조를 24시간 연중무휴 모니터링할 수 있도록 합니다. 수위가 너무 낮아지면 경보를 울리고 자동으로 기포기를 작동시켜 어류 폐사를 방지하고 생산량을 보호합니다.
4. 과학적 연구:
   • 고정밀, 저간섭 DO 데이터가 필수적인 해양 조사, 호수학 연구, 생태 독성학 실험에 사용됩니다.
5. 산업 공정수:
   • 발전소나 화학공장의 냉각수 시스템에서는 DO를 모니터링하여 부식과 생물부착을 제어합니다.

3. 필리핀 사례 연구

군도 국가인 필리핀은 양식업과 관광업에 경제가 크게 의존하는 동시에 도시화로 인한 수질 오염 문제에도 직면해 있습니다. 따라서 수질 모니터링, 특히 용존산소 모니터링은 매우 중요합니다.

사례 연구: 라구나 드 베이 양식장의 스마트 DO 모니터링 및 통기 시스템

배경:
라구나 데 베이는 필리핀에서 가장 큰 호수로, 주변 지역은 틸라피아와 밀크피쉬(방구스)를 비롯한 양식업에 중요한 역할을 합니다. 그러나 이 호수는 부영양화의 위협에 직면해 있습니다. 더운 여름철에는 수층 성층화로 인해 깊은 곳에서 저산소증이 발생하여 대량의 어류 폐사("어류 폐사")가 발생하여 양식업자에게 상당한 경제적 손실을 초래합니다.

응용 프로그램 솔루션:
수산자원국(BFAR)은 지방 정부와 협력하여 대규모 상업 농장과 호수의 주요 지역에 광학 용존산소 센서를 기반으로 한 지능형 수질 모니터링 및 제어 시스템 사용을 장려했습니다.

시스템 구성 요소 및 워크플로:

1. 모니터링 노드: 광학 DO 센서가 장착된 다중 매개변수 수질 부표를 어항(특히 수심이 깊은 곳)의 여러 지점과 호수의 주요 위치에 배치했습니다. 이러한 센서를 선택한 이유는 다음과 같습니다.
   • 낮은 유지 보수 비용: 장기간 유지 보수가 필요 없으므로 기술 직원이 부족한 지역에 이상적입니다.
   • 간섭 저항성: 유기물이 풍부하고 탁한 양식수역에서 오염으로 인한 고장이 발생할 가능성이 낮습니다.
   • 실시간 데이터: 1분마다 데이터를 제공하여 갑작스러운 DO 감소를 빠르게 감지할 수 있습니다.
2. 데이터 전송: 센서 데이터는 무선 네트워크(예: GPRS/4G 또는 LoRa)를 통해 실시간으로 클라우드 플랫폼과 농부의 모바일 앱으로 전송됩니다.
3. 스마트 제어 및 조기 경고:
   • 플랫폼 측: 클라우드 플랫폼은 DO 알람 임계값(예: 3mg/L 미만)으로 설정됩니다.
   • 사용자 측: 농부들은 음성/시각적 경고, SMS 또는 앱 알림을 받습니다.
   • 자동 제어: 시스템은 DO 수준이 안전한 범위로 회복될 때까지 자동으로 폭기 장치를 작동시킬 수 있습니다.

결과:

• 물고기 사망률 감소: 조기 경보와 자동 통기 시스템을 통해 밤이나 이른 아침에 DO 수치가 심각하게 낮아져 발생하는 여러 물고기 사망 사고를 성공적으로 예방했습니다.
• 향상된 농업 효율성: 농부들은 사료 공급과 통기를 보다 과학적으로 관리하여 전기 비용을 절감하고(24시간 내내 통기 장치를 작동할 필요가 없어짐) 사료 전환율과 어류 성장률을 개선할 수 있습니다.
• 환경 관리를 위한 데이터: 호수 내 모니터링 스테이션은 BFAR에 장기적인 시공간적 DO 데이터를 제공하여 부영양화 추세를 분석하고 보다 과학적인 호수 관리 정책을 수립하는 데 도움이 됩니다.

요약:
필리핀과 같이 양식업이 높은 위험에 직면하고 인프라 구축에 어려움을 겪는 개발도상국에서 광학 용존산소 센서는 내구성, 낮은 유지 보수 비용, 높은 신뢰성 덕분에 정밀 양식 및 스마트 환경 관리에 이상적인 기술 도구로 입증되었습니다. 광학 용존산소 센서는 양식업자의 위험 완화 및 소득 증대에 도움이 될 뿐만 아니라 필리핀의 귀중한 수생 생태계 보호를 위한 강력한 데이터 기반을 제공합니다.

또한 다양한 솔루션을 제공할 수 있습니다.

1. 다중 매개변수 수질 측정용 핸드헬드 미터

2. 다중 매개변수 수질 측정을 위한 부유 부표 시스템

3. 다중 매개변수 수위 센서용 자동 세척 브러시

4. 서버 및 소프트웨어 무선 모듈의 전체 세트, RS485 GPRS / 4g / WIFI / LORA / LORAWAN 지원

더 많은 센서를 위해 정보,

Honde Technology Co., LTD.에 문의하세요.

Email: info@hondetech.com

회사 웹사이트:www.hondetechco.com

전화: +86-15210548582