KR101867088B1 - The Carbon Nano Tubes Integrated Micro Gas-Chromatography - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MEMS 공정과 CNT (탄소나노튜브)합성 기술이 적용될 수 있는 가스 크로마토그래피에 대한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 레퍼런스 가스가 통과하는 유로가 설치된 제1 가스 센서부; 샘플 가스가 통과하는 유로가 설치된 제2 가스 센서부;를 포함하고, 상기 제1가스 센서부와 제2가스 센서부에서 가스가 통과하는 유로 상에 가스 종류의 분리를 위해 소정의 패턴형상을 가지는 마이크로채널을 형성하고, 상기 제1가스 센서부, 제2가스 센서부에서 가스가 통과하는 유로 상에 탄소나노튜브를 성장시킨 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 집적 초소형 가스 크로마토그래피를 제공한다.The present invention relates to gas chromatography to which a MEMS process and CNT (carbon nanotube) synthesis technology can be applied.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a gas sensor comprising: a first gas sensor unit having a flow path through which a reference gas passes; And a second gas sensor part provided with a flow path through which the sample gas flows, wherein the first gas sensor part and the second gas sensor part have a predetermined pattern shape The present invention provides a carbon nanotube-integrated micro gas chromatography characterized by forming a microchannel and growing carbon nanotubes on the flow path through which the gas passes in the first gas sensor unit and the second gas sensor unit.
Description
본 발명은 MEMS 공정과 CNT (탄소나노튜브)합성 기술이 적용될 수 있는 가스 크로마토그래피에 대한 것이다. The present invention relates to gas chromatography to which a MEMS process and CNT (carbon nanotube) synthesis technology can be applied.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the embodiment of the present invention and do not constitute the prior art.
현대 사회에서 가스의 사용이 날로 늘어나면서 가스는 우리의 일상생활에 도움이 되기도 하지만 잘못 사용하였을 경우에는 심각한 피해를 입히기도 한다. 이러한 위험성 때문에, 가스 피해를 사전에 예방하기 위하여 가연성 또는 유해성 가스를 조기에 감지 또는 검출하기 위한 수단으로서 가스센서의 활용이 늘고 있다.As the use of gas increases day by day in modern society, gas can help us in our daily life, but it can cause serious damage if it is used incorrectly. Because of this danger, the use of gas sensors is increasing as a means for early detection or detection of flammable or hazardous gases in order to prevent gas damage in advance.
주지된 바와 같이 가스센서는 크게 고체 전해질, 접촉 연소식, 전기 화학식, 반도체식으로 분류된다. 이중에서 환경문제와 정보통신 기기의 발전과 더불어 반도체식 마이크로 가스센서가 가장 많이 연구되고 있다. 이는 반도체식 마이크로 가스센서가 실리콘칩위에 제조되거나 집적됨으로써 일반IC와의 호환성과, 제조와 동작에 있어서 저비용, 고효율의 특성을 나타내기 때문이다. As is well known, gas sensors are largely classified into solid electrolytes, contact combustion, electrochemical, and semiconductor. Among these, semiconductor type micro gas sensors are being studied the most with environmental problems and development of information communication devices. This is because the semiconductor type micro gas sensor is manufactured or integrated on a silicon chip, thereby exhibiting compatibility with a general IC and low cost and high efficiency in manufacturing and operation.
민감도 및 선별적 감응 능력이 중요한 가스 센서 분야에서, 최근의 화두로서는 가스 센서의 소형화 및 휴대용 제품에의 적용 여부, 여러 종류의 가스가 무작위로 혼재되어 있는 외기 환경에서 가스 센서를 사용할 때 정확성을 어떻게 향상시킬 것 인지 관련한 과제가 논의되고 있다. In the field of gas sensors, where sensitivity and selective sensitivity are important, recent topics include the use of gas sensors in miniaturization and portable products, and the accuracy in using gas sensors in outdoor environments where various gases are randomly mixed. And whether or not it will be improved.
한편, 혼합 가스센서의 일종으로서 도 1과 같은 종래기술이 존재한다. 도 1은 종래기술에 의한 가스 크로마토그래피 시스템을 도시한 개념도이다.On the other hand, there is a conventional technology as shown in Fig. 1 as a kind of mixed gas sensor. 1 is a conceptual diagram showing a conventional gas chromatography system.
도면에 도시된 바와 같은 가스 크로마토그래피 기술은 혼합가스의 구성 물질을 분석하는 방법으로서 정밀도는 높은 편이지만, 일반적으로 부피가 큰 대형 장비를 사용하기 때문에 휴대용 가스 측정기에 사용하기는 적절하지 않고, 비용이 많이 드는 단점이 있었다.The gas chromatography technique as shown in the figure is a method for analyzing a constituent material of a mixed gas, but it is not suitable for use in a portable gas measuring instrument because a bulky large apparatus is generally used, There were many disadvantages.
현재까지의 기술동향을 살펴보면, 가스 크로마토그래피 시스템으로서 도 1의 구성을 소형화 시키고자 하는 시도가 있었으나, 가스 감지부 및 분리부 구성을 독립적으로 제작하고 후공정으로서 이를 결합시키는 과정을 수반하므로 제작과정이 복잡하였고, 단순히 유로를 축소시키는 형상을 채택하여 소형화를 이루는 경우가 많아 분리부의 분리효율과 가스 감지부의 크로마토그래피 시스템의 원형 모델보다 감도가 낮아지는 단점이 있었다. Although there has been an attempt to miniaturize the structure of FIG. 1 as a gas chromatography system, it has been attempted to fabricate a gas sensing part and a separating part independently and to combine them as a post- And it has been disadvantageous in that the separation efficiency of the separation part and the sensitivity of the gas sensing part are lower than the circular model of the chromatography system.
아울러, 종래의 크로마토그래피 시스템에서는 가스 감지부의 성능을 높이기 위해 불꽃이온화 방식(연소식) 측정기를 주로 사용하였는데, 소형화된 가스 크로마토그래피 시스템에서도 이러한 방식을 그대로 차용할 뿐이어서 운용안정성에 문제가 있었다.In addition, in the conventional chromatography system, a flame ionization type (combustion type) measuring instrument was mainly used to enhance the performance of the gas sensing part. However, in a miniaturized gas chromatography system, such a method was used as it is, and there was a problem in operational stability.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 가스 크로마토그래피 시스템의 소형화를 달성하여 휴대가 가능한 가스 측정기를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a gas meter capable of achieving miniaturization of a gas chromatography system and carrying it.
본 발명의 일 목적은 가스 종류와 농도를 모두 측정하여 혼합 가스 환경에서 기존의 가스센서를 대체 가능한 가스 측정기를 제공하고자 한다.It is an object of the present invention to provide a gas meter capable of measuring both gas type and concentration and replacing existing gas sensors in a mixed gas environment.
위에 제기된 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면 레퍼런스 가스가 통과하는 유로가 설치된 제1 가스 센서부; 샘플 가스가 통과하는 유로가 설치된 제2 가스 센서부; 상기 제1 가스 센서부의 유로 후방에 내설되며, 표면에 탄소나노튜브가 성장된 제1 열전도도 측정기; 및 상기 제2 가스 센서부의 유로 후방에 내설되며, 표면에 탄소나노튜브가 성장된 제2 열전도도 측정기;를 포함하고,
상기 제1가스 센서부와 제2가스 센서부에서 가스가 통과하는 유로 상에 가스 종류의 분리를 위해 소정의 패턴형상을 가지는 마이크로채널을 형성하고, 상기 제1가스 센서부, 제2가스 센서부에서 가스가 통과하는 유로 상에 탄소나노튜브를 성장시키며, 상기 제1 열전도도측정기와 제2 열전도도측정기의 표면까지 성장된 탄소나노튜브에 전압을 인가하여 온도를 상승시킨 후, 상기 탄소나노튜브와 가스 사이의 열교환에 의한 상기 탄소나노튜브의 온도 변화를 이용하여 가스의 농도를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 집적 가스 크로마토그래피를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a gas sensor comprising: a first gas sensor unit having a flow path through which a reference gas passes; A second gas sensor provided with a flow path through which the sample gas flows; A first thermal conductivity meter disposed behind the flow path of the first gas sensor unit and having carbon nanotubes grown on its surface; And a second thermal conductivity meter disposed behind the flow path of the second gas sensor unit and having carbon nanotubes grown on its surface,
A microchannel having a predetermined pattern shape is formed on the flow path through which the gas flows in the first gas sensor unit and the second gas sensor unit, The temperature of the carbon nanotubes is increased by applying a voltage to the carbon nanotubes grown to the surface of the first thermal conductivity meter and the second thermal conductivity meter, And the concentration of the gas can be measured using the temperature change of the carbon nanotube by heat exchange between the gas and the gas.
일 실시예에 따르면, 가스의 종류를 판별하는 종판별부를 포함하되, 상기 제1가스 센서부와 제2가스 센서부의 마이크로채널을 통과한 가스의 경과시간에 따른 데이터 변화를 통해 상기 샘플 가스의 종류를 판별하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a gas sensor comprising: a sort discriminating part for discriminating a kind of gas, wherein a kind of the sample gas is changed through data change according to an elapsed time of a gas passing through the microchannels of the first gas sensor part and the second gas sensor part, And the like.
한편 상기 제1 가스 센서부와 제2 가스 센서부는 인접하여 배치하는 것을 특징으로 할 수 있다.The first gas sensor unit and the second gas sensor unit may be disposed adjacent to each other.
아울러, 상기 제1 열전도도 측정기로부터 획득한 정보와 제2 열전도도 측정기로부터 획득한 정보를 비교하여 상기 샘플 가스의 농도를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.The concentration of the sample gas may be measured by comparing information obtained from the first thermal conductivity meter with information obtained from the second thermal conductivity meter.
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여기서, 가스의 농도를 검출하는 농도검출부를 포함하되, 상기 농도검출부는 휘트스톤 브릿지 회로를 이용하여 상기 제1 열전도도 측정기와 제2 열전도도 측정기의 저항의 차이를 이용해 상기 샘플 가스의 농도를 검출하는 것을 특징으로 한다.The density detecting unit detects the concentration of the sample gas using a difference in resistance between the first thermal conductivity meter and the second thermal conductivity meter using a Wheatstone bridge circuit .
본 발명의 다른 실시예에 따르면 가스 크로마토그래피 장치를 이용한 혼합가스의 구성 물질을 분석하는 방법에 있어서, 레퍼런스 가스가 통과하는 유로가 설치된 제1가스 센서부, 샘플 가스가 통과하는 유로가 설치된 제2가스 센서부를 마련하는 단계; 상기 제1가스 센서부와 제2가스 센서부에 각각 레퍼런스 가스와 샘플가스를 투입하는 단계; 상기 제1가스 센서부와 제2가스 센서부의 입구에서 출구까지의 경과시간을 이용하여 상기 샘플 가스의 종류를 분석하는 단계; 및 상기 제1가스 센서부와 제2가스 센서부의 저항 변화를 이용하여 상기 샘플 가스의 농도를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of analyzing a constituent material of a mixed gas using a gas chromatographic apparatus, the method comprising: a first gas sensor unit provided with a flow path through which a reference gas passes; Providing a gas sensor unit; Injecting a reference gas and a sample gas into the first gas sensor unit and the second gas sensor unit, respectively; Analyzing the type of the sample gas using an elapsed time from an inlet to an outlet of the first gas sensor unit and the second gas sensor unit; And analyzing the concentration of the sample gas using a change in resistance of the first gas sensor part and the second gas sensor part.
상기 가스의 농도 분석단계에서, 상기 제1 가스 센서부의 유로 후단에 마련된 제1 열전도도 측정기의 저항과 상기 제2 가스 센서부의 유로 후단에 마련된 제2 열전도도 측정기의 저항을 측정하고, 상기 제1 열전도도 측정기와 제2 열전도도 측정기로부터 측정된 저항의 비교를 통해 상기 제1가스 센서부를 통과하는 상기 샘플 가스의 농도를 분석하는 것을 특징으로 한다.The resistance of the first thermal conductivity meter provided at the rear end of the flow path of the first gas sensor part and the resistance of the second thermal conductivity meter provided at the rear end of the flow path of the second gas sensor part are measured in the concentration analysis step of the gas, And analyzing the concentration of the sample gas passing through the first gas sensor unit by comparing the resistance measured from the thermal conductivity meter and the second thermal conductivity meter.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 집적 가스 크로마토그래피 시스템은 레퍼런스 가스가 통과하는 유로가 설치된 제1 가스 센서부; 샘플 가스가 통과하는 유로가 설치된 제2 가스 센서부; 상기 샘플 가스의 종류를 판별하는 종판별부; 및 상기 샘플 가스의 농도를 검출하는 농도검출부를 포함하고, 상기 제1가스 센서부와 제2가스 센서부에서 가스가 통과하는 유로 상에 가스 종류의 분리를 위해 소정의 패턴형상을 가지는 마이크로채널을 형성하고, 상기 제1가스 센서부, 제2가스 센서부에서 가스가 통과하는 유로 상에는 탄소나노튜브가 성장되며, 상기 종판별부는 제1가스 센서부와 제2가스 센서부의 마이크로채널를 통과한 가스의 경과시간에 따른 데이터 변화를 통해 상기 샘플 가스의 종류를 판별하고, 상기 농도검출부는 휘트스톤 브릿지 회로를 이용하여 저항의 차이를 이용해 상기 샘플 가스의 농도를 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a carbon nanotube integrated gas chromatography system comprising: a first gas sensor unit having a flow path through which a reference gas passes; A second gas sensor provided with a flow path through which the sample gas flows; A class discriminating unit for discriminating the type of the sample gas; And a concentration detector for detecting the concentration of the sample gas, wherein a microchannel having a predetermined pattern shape for separating the gas species is formed on the flow path through which the gas flows in the first gas sensor part and the second gas sensor part And carbon nanotubes are grown on the flow path through which the gas passes in the first gas sensor unit and the second gas sensor unit, and the species discrimination unit detects the gas passing through the microchannels of the first gas sensor unit and the second gas sensor unit And the concentration detector detects the concentration of the sample gas by using a difference in resistance by using a Wheatstone bridge circuit.
또한, 상기 제1 가스 센서부의 유로 후방에 내설되는 제1 열전도도 측정기; 및 상기 제2 가스 센서부의 유로 후방에 내설되는 제2 열전도도 측정기;를 포함하여,상기 제1 열전도도 측정기로부터 획득한 정보와 제2 열전도도 측정기로부터 획득한 정보를 비교하여 상기 샘플 가스의 농도를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.A first thermal conductivity meter disposed behind the flow path of the first gas sensor unit; And a second thermal conductivity meter disposed behind the flow path of the second gas sensor unit, wherein the information obtained from the first thermal conductivity meter is compared with the information obtained from the second thermal conductivity meter, And the measurement is performed.
기존 가스 크로마토그래피에 비해 본 발명에서는 마이크로 가공 공정을 이용하여 마이크로 채널과 열전도도 측정기를 단일 칩 형태로 제작하여 크기를 초소형화할 수 있고, 제작공정을 간소화할 수 있는 장점이 있다. 열전도도 측정기를 가스 이동 경로 내부에 위치시키게 되어 dead volume이 줄어들기 때문에 감도가 향상되는 이점이 있다.Compared with conventional gas chromatography, the present invention has advantages in that microchannel and thermal conductivity meter can be manufactured in a single chip form using a micro-fabrication process, miniaturized in size, and simplified in manufacturing process. Since the thermal conductivity meter is located inside the gas flow path, the dead volume is reduced and the sensitivity is improved.
마이크로 가공 공정 중 증착한 촉매를 이용하여 마이크로 채널 내부와 열전도도 측정기 전극에 탄소나노튜브를 동시에 합성할 수 있게 된다. 이때, 마이크로 채널 내부의 탄소나노튜브의 높은 면적 대 부피비로 인해 가스와 접촉하는 면적이 늘어나 분리 효율이 증가한다. 그리고 열전도도 측정기 전극에 합성된 탄소나노튜브는 열저항 계수(온도 변화 대비 저항변화율)가 기존 사용 금속(예: 니켈)에 비해 높기 때문에 측정기의 감도가 향상되는 이점이 있다.It is possible to simultaneously synthesize carbon nanotubes in the microchannel and the electrode of the thermal conductivity meter using the catalyst deposited during the microfabrication process. At this time, due to the high area-to-volume ratio of the carbon nanotubes in the microchannel, the area of contact with the gas increases, thereby increasing the separation efficiency. The carbon nanotubes synthesized on the electrode of the thermal conductivity meter have an advantage in that the sensitivity of the measuring instrument is improved because the thermal resistance coefficient (rate of change in resistance to temperature change) is higher than that of conventional metals (for example, nickel).
본 발명의 가스 크로마토그래피는 가스의 종류를 판별하고, 이와 함께 농도도 측정 가능하므로 혼합 가스 환경에서 기존 가스센서를 효과적으로 대체할 수 있다.The gas chromatograph of the present invention can effectively discriminate existing gas sensors in a mixed gas environment because the gas type can be discriminated and the concentration can be measured at the same time.
이외에도, 본 발명의 가스 크로마토그래피는 종래 기술의 가스 크로마토그래피에 비해 간단히 제작될 수 있는 등 다양한 효과를 가지며, 그러한 효과에 대해서는 후술하는 실시예의 설명 부분에서 명확하게 확인될 수 있다.In addition, the gas chromatography of the present invention has various effects such as being easily manufactured compared to the gas chromatography of the prior art, and such effects can be clearly confirmed in the description of the embodiments described later.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 일 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 가스 크로마토그래피 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 크로마토그래피와 열전도도측정기를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명 가스 크로마토그래피의 제1가스센서부와 제2가스센서부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 열전도도 측정기를 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명 가스 농도 측정원리의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명 가스 크로마토그래피의 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명 가스 크로마토그래피의 제조방법의 일 실시예를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description of the invention given above, serve to provide a further understanding of the technical idea of the present invention. And should not be construed as limiting.
1 is a conceptual diagram of a conventional gas chromatography system.
2 is a perspective view showing a gas chromatograph and a thermal conductivity meter according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a first gas sensor part and a second gas sensor part of the gas chromatography of the present invention.
4 is a conceptual diagram showing a thermal conductivity meter according to the present invention.
5 is a conceptual diagram showing an embodiment of the gas concentration measurement principle of the present invention.
6 is a view showing the analysis result of the gas chromatography of the present invention.
7 is a view showing an embodiment of a production method of gas chromatography of the present invention.
이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로서 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.The embodiments described below are provided so that those skilled in the art can easily understand the technical idea of the present invention, and thus the present invention is not limited thereto. In addition, the matters described in the attached drawings may be different from those actually implemented by the schematic drawings to easily describe the embodiments of the present invention.
그리고 여기서의 "연결"이란 일 부재와 타 부재의 직접적인 연결, 간접적인 연결을 포함하며, 접착, 부착, 체결, 접합, 결합 등 모든 물리적인 연결 또는 전기적인 연결을 의미할 수 있다. The term "connection" as used herein means a direct connection or indirect connection between a member and another member, and may refer to any physical connection or electrical connection such as adhesion, attachment, fastening, bonding, and bonding.
또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현이나 도면부호는 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.Also, expressions such as "first, second," and the like are used only for distinguishing a plurality of configurations, and do not limit the order or other features among the configurations.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.The singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. Means that a feature, number, step, operation, element, component, or combination of features described in the specification is meant to imply the presence of one or more other features, A step, an operation, an element, a part, or a combination thereof.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.In addition, the size and shape of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms specifically defined in consideration of the constitution and operation of the present invention are only for explaining the embodiments of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 크로마토그래피와 열전도도측정기를 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명 가스 크로마토그래피의 제1가스센서부와 제2가스센서부를 나타내는 도면이다.2 is a perspective view showing a gas chromatograph and a thermal conductivity meter according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing a first gas sensor part and a second gas sensor part of the gas chromatography of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 집적 가스 크로마토그래피는 레퍼런스 가스(reference gas)가 통과하는 유로가 설치된 제1 가스 센서부(100); 샘플 가스(sample gas)가 통과하는 유로가 설치된 제2 가스 센서부(100');를 포함할 수 있다. The carbon nanotube integrated gas chromatography according to an embodiment of the present invention includes a first
그리고 상기 제1가스 센서부(100)와 제2가스 센서부(100')에서 가스가 통과하는 유로 상에 가스 종류의 분리를 위해 소정의 패턴형상으로 형성되는 마이크로 채널을 형성하고, 상기 제1가스 센서부(100), 제2가스 센서부(100')에서 가스가 통과하는 유로 상에 탄소나노튜브를 성장시킨 것을 특징으로 한다. A microchannel is formed on the flow path through which the gas flows in the first
본 발명의 일 특징은 레퍼런스 가스를 가스 크로마토그래피에 주입시킴과 동시에, 샘플 가스를 기 마련된 가스 크로마토그래피에 주입시켜 측정하고자 하는 가스의 종류와 농도를 분석할 수 있게 한 것이다. 이를 위해서 본 발명에서는 도 3에서와 같이 상기 제1 가스 센서부(100)와 별도의 제2 가스 센서부(100')를 함께 구비한다. One feature of the present invention is that the reference gas is injected into the gas chromatography and the sample gas is injected into the prepared gas chromatography to analyze the kind and concentration of the gas to be measured. For this purpose, the first
구체적으로 레퍼런스 가스는 아르곤(Ar)과 같은 inert 가스를 의미할 수 있고, 샘플 가스는 상기 inert 가스에 측정하고자 하는 가스가 섞여 있는 것을 의미할 수 있다. 레퍼런스 가스를 측정하는 제1 가스 센서부(100)의 인렛(110)에는 준비된 레퍼런스 가스만을 유입시키고, 샘플 가스를 측정하는 제2 가스 센서부(100')의 인렛(110')에는 준비된 레퍼런스 가스와 측정대상이 되는 가스를 유입시킬 수 있다. Specifically, the reference gas may mean an inert gas such as argon (Ar), and the sample gas may mean that the inert gas is mixed with the gas to be measured. The
경우에 따라, 가스 크로마토그래피의 콤팩트화를 위하여 제1가스 센서부(100)와 제2가스 센서부(100')를 서로 인접하게 배치할 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 동일 평면상에 위치하도록 병설하거나, 어느 하나의 센서부에 다른 하나의 센서부를 적층할 수 있다. 이는 가스 센서의 크기가 작은 초고감도 센서의 경우에 레퍼런스 가스를 주입하는 유로의 길이를 최소화하고 동일한 환경 조건에서 제1 가스 센서부(100)와 제2 가스 센서부(100')를 통해 보다 신뢰성 있는 결과를 얻기 위함이다. In some cases, the first
가스가 통과하는 유로는 크게 세부분으로 나뉜다. 가스가 최초 유입되는 인렛(110), 가스가 최종 유출되는 아웃렛(130), 인렛(110)과 아웃렛(130) 사이에 위치하는 마이크로채널(120)로 구성된다. 본 발명의 마이크로채널(120)은 특히 가스 종류의 분리를 위해 패턴형상을 가진다. 혼합가스에 혼재된 여러 기체들은 각자의 물성에 따라 그 반응도가 다르며 가스의 종류에 따라 기체의 유속이 다르다. 본 발명에서는 소정의 길이를 갖는 유로를 다수 구획하고 하나의 직선 유로의 끝단이 절곡된 상태로 인접한 다른 직선 유로의 끝단과 연결되도록 형성함으로써, 마이크로채널(120)을 구성할 수 있다. 마이크로 채널을 통과한 가스는 종류별로 분리되어 이동속도가 빠른 가스부터 순차적으로 검출된다. The passage through which the gas passes is roughly divided into three parts. An
즉, 본 발명에서는 제1가스 센서부(100)와 제2가스 센서부(100')의 각각의 마이크로채널(120, 120')을 통과한 가스의 경과시간에 따른 데이터 변화를 통해 상기 샘플 가스의 종류를 판별할 수 있다. 여기서 샘플 가스의 종 판별은 도면에는 미도시된 종판별부를 통해 수행될 수 있다. 종판별부는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어로 구현되는 '장치'나 '시스템'의 일부를 의미할 수 있다. 장치 및 시스템은 클라이언트 디바이스 또는 웹 기반의 스토리지 시스템과 관련된 서버 또는 서버에 포함된 하나 이상의 프로세서(Processor) 상에서 컴퓨터 소프트웨어, 프로그램 코드 또는 명령어를 실행하는 수단을 통해 부분적 또는 전체적으로 사용될 수 있다. 후술하겠지만, 본 발명의 가스 크로마토그래피는 이를 시스템화 할 수 있는데, 시스템 내부에 데이터베이스부를 구성하여 혼합가스의 조성비 별 인렛(110)에서 아웃렛(130)까지의 도달시간에 대한 데이터를 미리 축적해 놓고 샘플 가스의 종류를 판별하는데 이용할 수 있다. That is, in the present invention, the data of the
본 발명의 또 다른 특징은 마이크로채널(120) 내부에 탄소나노튜브(CNT)를 성장시키는 것이다. 마이크로채널(120) 내부에 탄소나노튜브를 성장시키면, 단순히 마이크로채널을 실리콘과 같은 재질인 상태로 형성하는 것에 비해 탄소나노튜브와 가스의 전기적, 화학적 인력에 의해 가스의 종류 별 이동 속도의 차이를 증폭시킬 수 있게 된다.A further feature of the present invention is to grow carbon nanotubes (CNTs) within the
이때, 상기 언급한 마이크로채널의 내부 직경 또는 내부 폭은 10 내지 200 마이크로미터 범위 내로 형성할 수 있다. 미세 유동로의 내경 또는 내부 폭이 10 마이크로미터 미만일 경우, 미세유동로의 크기가 작아 혼합가스가 충분히 유입 및 유동될 수 없고, 미세유동로의 내경 또는 내부 폭이 200마이크로미터를 초과할 경우 가스 크로마토그래피의 마이크로 단위수준의 제품 소형화 및 컴팩트화를 달성하기에는 바람직하지 않다.At this time, the inner diameter or the inner width of the above-mentioned microchannel may be in the range of 10 to 200 micrometers. When the inner diameter or the inner width of the microfluidic channel is less than 10 micrometers, the size of the microfluidic passage is so small that the mixed gas can not sufficiently flow in and flow. When the inner diameter or inner width of the microfluidic channel is more than 200 micrometers, It is not desirable to achieve miniaturization and compactness of the micro-scale level of chromatography.
다음으로 본 발명의 열전도도 측정기에 대해서 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 열전도도 측정기를 나타내는 개념도이다. 도 5는 본 발명 가스 농도 측정원리의 일 실시예를 나타내는 개념도이다. Next, the thermal conductivity meter of the present invention will be described in detail. 4 is a conceptual diagram showing a thermal conductivity meter according to the present invention. 5 is a conceptual diagram showing an embodiment of the gas concentration measurement principle of the present invention.
본 발명에서는 상기 제1 가스 센서부(100)의 유로 후방에 내설되는 제1 열전도도 측정기(200); 및 상기 제2 가스 센서부(100')의 유로 후방에 내설되는 제2 열전도도 측정기(200');를 포함하여, 상기 제1 열전도도 측정기(200)로부터 획득한 정보와 제2 열전도도 측정기(200')로부터 획득한 정보를 비교하여 가스의 농도를 측정할 수 있다. 여기서의 열전도도 측정기로는 Thermal Conductivity Detector가 이용될 수 있다. In the present invention, a first thermal conductivity meter (200) installed behind the flow path of the first gas sensor unit (100); And a second thermal conductivity meter 200 'installed behind the flow path of the second gas sensor unit 100', wherein the information obtained from the first
본 발명의 열전도도 측정기(200, 200')는 각각의 가스 센서부(100, 100') 내부에서 마이크로채널(120, 120')과 일체적으로 형성됨을 특징으로 할 수 있다. 후술하겠지만, 마이크로 채널(120, 120')과 열전도도 측정기(200, 200')를 일체화하면 열전도도 측정기(200, 200')의 표면에 형성되는 CNT 형성 공정을 마이크로 채널(120, 120')의 표면에 CNT를 형성하는 공정과 함께 할 수 있기 때문에 공정에 드는 비용과 시간을 절감할 수 있는 장점이 있으며, 가스 센서의 소형화에도 적합하다.The
본 발명의 또 다른 특징은 마이크로채널(120)에 탄소나노튜브를 성장시키는 것과 함께 열전도도 측정기의 표면에도 탄소나노튜브를 성장시킨다는 것에 있다. Another feature of the present invention is that carbon nanotubes are grown on the surface of a thermal conductivity meter in addition to growing carbon nanotubes on the
도 2를 다시 참조하면, 열전도도 측정기(200)의 제2블록(210) 표면에 탄소나노튜브(CNT, 220)가 성장되어 있다. 제2블록(210)은 전극의 역할을 하는데, 제2블록(210)을 통해 전달되는 전류에 의해 탄소나노튜브(220)에도 전압이 인가된다. 탄소나노튜브(220)에 전압을 인가하면 탄소나노튜브(220)의 온도가 상승한다. 여기서 제2블록(210)은 하기 도 7에 도시된 바와 같이 제1블록(101)과 구분되는 요소로서, 재1블록(101)은 마이크로채널(120)에서 연장 형성될 수 있는 구성인 반면, 제2블록(210)은 마이크로채널(120)과 이격된 별개의 구성이다. Referring again to FIG. 2, carbon nanotubes (CNTs) 220 are grown on the surface of the
전압이 인가되어 온도가 높아진 상태(Joule's 히팅 원리)에서 측정기(200) 주위를 흘러가는 가스는 탄소나노튜브(220)의 열을 빼앗게 되고, 이에 따라 탄소나노튜브(220)의 온도가 변화한다. 열전도도측정기(200) 표면에 형성되는 탄소나노튜브(220)의 역할이 마이크로채널 내부에 형성되는 탄소나노튜브(121)의 역할과 다른 점은 가스와 화학적 흡착하는 것에 기술적 특징이 있는 것이 아니라, 전기적 반응성을 향상시킨다는 것에 기술적 특징이 있는 것이다. 탄소나노튜브는 온도에 따라 저항이 변하는 특성이 우수하여 기존 금속(예, 니켈) 기반 열전도도 측정기에 비해 높은 감지 성능을 가지는 점을 이용하여 혼합가스의 농도를 정확히 검출하고자 한다.The gas flowing around the measuring
전술한 바와 같이 레퍼런스 가스로는 비활성 가스(inert gas)인 아르곤(Ar)을 이용할 수 있다. 샘플 가스에는 비활성 가스에 측정하고자 하는 대상 가스가 섞인다. 샘플 가스는 레퍼런스 가스에 비해 다른 종류의 가스가 더 섞여 있는 기체이기 때문에, 두 기체의 열전도도는 서로 다를 수 있다. 본 발명의 서로 다른 2개의 열전도도 측정기(200, 200')에서는 기체의 열전도도에 따라 표면의 온도가 변화하고 이로써 저항 변화가 야기된다는 특성을 이용한다.As described above, argon (Ar), which is an inert gas, can be used as the reference gas. In the sample gas, the target gas to be measured is mixed with the inert gas. Since the sample gas is a gas with a different type of gas than the reference gas, the thermal conductivities of the two gases may be different. In the two different thermal conductivity gauges 200 and 200 'of the present invention, the surface temperature is changed according to the thermal conductivity of the gas, thereby causing a change in resistance.
아울러, 측정하고자 하는 대상 가스가 같은 종류라고 할지라도 그 농도에 따라 온도 변화의 차이가 달라질 수 있는데, 이로써 저항 변화의 차이 및/또는 저항변화율의 크기도 달라지게 되며, 이 이러한 저항 변화의 차이 및/또는 저항변화율을 살펴보아 측정하고자 하는 대상 가스의 농도를 유추할 수 있게 된다. In addition, even if the target gas to be measured is the same type, the difference in the temperature change may vary depending on the concentration. Thus, the difference in the resistance change and / or the resistance change rate varies. / Or the rate of change in resistance, it is possible to deduce the concentration of the target gas to be measured.
예컨대, 아래 [표 1]에서와 같이 레퍼런스 가스가 Gas R일 때, 서로 다른 조건의 실험(Ex1, Ex2)을 통해 측정하고자 하는 대상 가스가 Gas X1, Gas X2인 경우라고 할 때 열전도도 측정기의 저항 변화 차이는 아래와 같이 각 실험에서 상이하게 도출될 수 있다.For example, as shown in Table 1 below, when the reference gas is Gas R and the gas to be measured is Gas X1 or Gas X2 through experiments (Ex1, Ex2) under different conditions, The difference in resistance change can be deduced from each experiment as follows.
[표 1] [Table 1]
한편, 구체적인 수단으로서 도 5에 도시된 바와 같이 휘트스톤 브릿지 회로를 이용하여 상기 제1 열전도도 측정기(200)와 제2 열전도도 측정기(200')로부터의 저항의 차이를 이용해 상기 샘플 가스의 농도를 검출할 수 있다. 5, using a Wheatstone bridge circuit, the concentration of the sample gas is measured using the difference in resistance from the first
본 발명에서 샘플 가스의 농도 검출은 미도시된 농도검출부를 통해 수행될 수 있다. 농도검출부는 전술한 종판별부와 마찬가지로 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어로 구현되는 '장치'나 '시스템'의 일부구성요소에 해당될 수 있다. 가스 크로마토그래피는 이를 시스템화 할 수 있는데, 시스템 내부에 데이터베이스부를 구성하여 혼합가스의 조성비 별 저항변화에 대한 데이터를 미리 축적해 놓고 샘플 가스의 농도를 판별하는데 이용할 수 있다.Detection of the concentration of the sample gas in the present invention can be performed through the concentration detector not shown. The density detection unit may correspond to some components of 'device' or 'system' implemented by computer software, firmware, or hardware, like the above-described type determination unit. Gas chromatography can systemize this. It can be used to determine the concentration of the sample gas by arranging the database part in the system and storing the data on the resistance change by the composition ratio of the mixed gas in advance.
위의 내용을 정리하면 본 발명의 가스 크로마토그래피는 혼합가스의 종류를 판별하고 농도를 동시에 검출하는 기능을 갖되, 이의 구현을 위해 제1가스 센서부(100)와 제2 가스 센서부(100')를 마련한다. 혼합가스에서 기체의 종류를 판별하는 방법은 마이크로 채널을 통과하는 가스가 종류별로 이동속도가 다르다는 점에 착안하여 인렛(110)에서 아웃렛(130)까지의 도달시간(경과시간)을 측정하는 것이고, 혼합가스에서 각 기체의 농도를 검출하는 방법은 가스의 조성에 따라 열전도도가 달라지는 특성을 이용한다는 것이다.In order to realize this, the first
도 6은 본 발명 가스 크로마토그래피의 분석 결과를 나타내는 도면이다.6 is a view showing the analysis result of the gas chromatography of the present invention.
도 6을 참조하면, 마이크로 채널을 통과한 가스는 종류별로 분리되어 이동속도가 빠른 가스부터 순차적으로 검출된다. 그리고 가스의 조성에 따라 열전도도가 달라지므로 탄소나노튜브의 온도변화량(Response)을 통해 가스의 농도가 측정된다. 전술한 바와 같이 여기서의 온도변화량은 저항 변화를 이용하여 유추한 데이터가 해당된다.Referring to FIG. 6, the gas passing through the microchannel is sequentially separated from the gas having the fast moving speed. Since the thermal conductivity varies depending on the composition of the gas, the concentration of the gas is measured through the temperature change of the carbon nanotube. As described above, the temperature change amount here refers to data analogous to the resistance change.
도 6에 도시된 그래프는 샘플가스에 대한 것으로서, 샘플가스는 레퍼런스 가스와 측정 대상이 되는 가스가 혼합된 가스이며, 이 혼합된 가스는 측정 대상이 되는 가스의 종류에 따라 제1기체(Gas 1), 제2기체(Gas 2), 제3기체(Gas 3)로 구분될 수 있다. The graph shown in FIG. 6 relates to a sample gas, which is a gas in which a reference gas and a gas to be measured are mixed, and the mixed gas is a gas 1 ), A second gas (Gas 2), and a third gas (Gas 3).
예컨대, 샘플가스에서 제1기체(Gas 1)는 인렛(110)에 투입된 뒤 마이크로채널(120)을 지나면서 경과시간 T1이 지난 후에 아웃렛(130)에 도달한다. 샘플가스에서 제2기체(Gas 2)는 인렛(110)에 투입된 뒤 마이크로채널(120)을 지나면서 경과시간 T2가 지난 후에 아웃렛(130)에 도달한다. 그리고 샘플가스에서 제3기체(Gas 3)는 인렛(110)에 투입된 뒤 마이크로채널(120)을 지나면서 경과시간 T3가 지난 후에 아웃렛(130)에 도달한다.For example, in the sample gas, the first gas (Gas 1) enters the
그리고 도 6의 그래프의 온도변화량을 살펴보면 각 기체별로 온도변화량이 다름을 확인할 수 있게 된다. 온도변화량이 클수록 혼합가스 내에서 해당 기체의 농도가 짙은 것을 의미한다. 도 6에서는 제2기체(Gas 2), 제1기체(Gas 1), 제3기체(Gas 3)의 순으로 농도가 짙은 것으로 확인된다.The temperature variation of the graph of FIG. 6 shows that the amount of temperature change is different for each gas. The larger the temperature change, the greater the concentration of the gas in the mixed gas. In FIG. 6, it is confirmed that the concentration of the second gas (Gas 2), the first gas (Gas 1), and the third gas (Gas 3) are dense in this order.
한편, 도 7을 참조하면 본 발명의 가스크로마토그래피의 제조방법은 다음은 다음과 같다. 참고로 도 7은 본 발명 가스 크로마토그래피의 제조방법의 일 실시예를 나타내는 도면이다.Referring to FIG. 7, the method of manufacturing the gas chromatography of the present invention is as follows. 7 is a view showing one embodiment of a production method of gas chromatography of the present invention.
먼저, 사진 공정과 식각 공정을 이용하여 SOI(Silicon-On-Insulator) 웨이퍼의 소자 층(device layer)에 마이크로 채널(120)과 열전도도 측정기 (200)를 패터닝(patterning)한다. 상기 패터닝 작업에서 본 발명 가스 크로마토그래피의 인렛(110)과 아웃렛(130)도 함께 형성된다. 도 7(a)는 본 발명 가스 크로마토그래피의 아웃렛(130) 부근에서 열전도도측정기(200)가 형성되는 모습을 도시한다. 더욱 구체적인 예로서, 실리콘(m1)재질의 SOI Base 상에 산화물(m2)을 매립하고, 여기에 제1블록(101)과 제2블록(210)을 형성한다. 제2블록은 전극의 역할을 할 수 있도록 전원소스(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다.First, the
도 7(b)를 참조하면, 패터닝된 기판에 탄소나노튜브 합성에 필요한 촉매(m3)를 쉐도우 마스크(Shadow Mask)를 이용하여 부분적으로 증착한다. 여기서의 촉매는 Fe Catalyst가 해당될 수 있다. 그 다음에는 도 7(c)에 도시된 것처럼 증착된 촉매 중 일부를 제거하여 원하는 위치에만 촉매가 위치하도록 한다. Referring to FIG. 7 (b), a catalyst (m3) required for synthesizing carbon nanotubes is partially deposited on a patterned substrate using a shadow mask. The catalyst here may be Fe catalyst. Then, a portion of the deposited catalyst is removed as shown in FIG. 7 (c), so that the catalyst is positioned only at a desired position.
이후 도 7(d)에 도시된 바와 같이 마이크로채널(120)과 열전도도측정기(200)에 탄소나노튜브(m4)를 함께 성장시킨다. 이때 탄소나노튜브의 성장방법으로써 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)가 사용될 수 있다. 아울러, 도 7(e)에 도시된 바와 같이 마이크로채널(120)과 열전도도측정기(200)의 상부를 폐쇄하여 마이크로채널을 완성한다. 이때 폐쇄수단은 유리기판(m5)등이 해당될 수 있다. The carbon nanotube m4 is grown together with the
상기와 같이 마이크로채널(120)과 열전도도측정기(200)를 MEMS(Micro-Electro Mechanical System) 공정을 통해 단일 칩에 동시 제작함으로써 크기와 제작단가를 상당히 절감할 수 있는 장점이 있다. As described above, the micro-channel 120 and the
또한 전술한 바와 같이 마이크로 채널(120, 120')과 열전도도 측정기(200, 200')를 일체화하면 CNT 형성 공정을 마이크로 채널(120, 120')의 표면과 열전도도 측정기(200, 200') 표면에서 한꺼번에 할 수 있기 때문에 공정에 드는 비용과 시간을 절감할 수 있는 장점이 있으며, 가스 센서의 소형화에도 적합하다.When the
여기서의 제조방법은 이해를 돕기위한 일 실시예에 불과한 것으로서 상기 실시예와 균등한 수준의 요소들은 본 발명 제조방법의 범주에 포함될 것이다.The manufacturing method here is only one example for facilitating understanding, and elements equivalent to those of the above embodiments will be included in the scope of the manufacturing method of the present invention.
마지막으로 상기 가스 크로마토그래피를 이용한 혼합가스의 구성 물질 분석방법은 다음과 같다. Finally, the method of analyzing the constituent materials of the mixed gas using the gas chromatography is as follows.
초소형 가스 크로마토그래피 장치를 이용한 혼합가스의 구성 물질을 분석하는 방법은 레퍼런스 가스가 통과하는 유로가 설치된 제1가스 센서부(100), 샘플 가스가 통과하는 유로가 설치된 제2가스 센서부(100')를 마련하는 단계(S1); 상기 제1가스 센서부(100)와 제2가스 센서부(100')에 각각 레퍼런스 가스와 샘플 가스를 투입하는 단계(S2); 상기 제1가스 센서부(100)와 제2가스 센서부(100')의 입구에서 출구까지의 경과시간을 이용하여 상기 샘플 가스의 종류를 분석하는 단계(S3); 및 상기 제1가스 센서부(100)와 제2가스 센서부(100')의 저항 변화를 이용하여 상기 샘플 가스의 농도를 분석하는 단계(S4);를 포함할 수 있다.A method for analyzing a constituent material of a mixed gas using a micro gas chromatograph apparatus includes a first
여기서 상기 샘플 가스의 분석단계는, 상기 제1 가스 센서부(100)의 유로 후단에 마련된 제1 열전도도 측정기(200)의 저항과 상기 제2 가스 센서부(100)의 유로 후단에 마련된 제2 열전도도 측정기(200)의 저항을 측정하고, 상기 제1 열전도도 측정기(100)와 제2 열전도도 측정기(200)로부터 측정된 저항의 비교를 통해 상기 제1가스 센서부를 통과하는 가스의 농도를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다. Here, the analysis of the sample gas may include a step of measuring a resistance of the first
상술한 내용에 따르면 기존 가스 크로마토그래피에 비해 본 발명에서는 마이크로 가공 공정을 이용하여 마이크로 채널과 열전도도 측정기를 단일 칩 형태로 제작하여 크기를 초소형화할 수 있고, 제작공정을 간소화할 수 있는 장점이 있다. 열전도도 측정기를 가스 이동 경로 내부에 위치시키게 되어 dead volume이 줄어들기 때문에 감도가 향상되는 이점이 있다.According to the above description, the microchannel and the thermal conductivity measuring device can be manufactured in a single chip form using the micro-machining process as compared with the existing gas chromatography, and the miniaturization of the microchannel and the thermal conductivity measuring device can be simplified and the manufacturing process can be simplified . Since the thermal conductivity meter is located inside the gas flow path, the dead volume is reduced and the sensitivity is improved.
본 발명의 가스 크로마토그래피는 가스의 종류를 판별하고, 이와 함께 농도도 측정 가능하므로 혼합 가스 환경에서 기존 가스센서를 효과적으로 대체할 수 있다.The gas chromatograph of the present invention can effectively discriminate existing gas sensors in a mixed gas environment because the gas type can be discriminated and the concentration can be measured at the same time.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만, 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것은 아니며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In the foregoing detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. It should be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof which are to be sketched out in the description, but rather all modifications, equivalents and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 위와 같은 실시례를 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalents thereof are deemed to be included in the scope of the present invention. .
100 : 가스 크로마토그래피
101 : 제1블록
110 : 인렛
120 : 마이크로채널
121 : CNT
130 : 아웃렛
200 : 열전도도 측정기
210 : 제2블록
220 : CNT
230 : 매립산화물100: gas chromatography
101: first block
110: inlet
120: Microchannel
121: CNT
130: Outlet
200: Thermal conductivity meter
210: second block
220: CNT
230: buried oxide
Claims (8)
샘플 가스가 통과하는 유로가 설치된 제2 가스 센서부;
상기 제1 가스 센서부의 유로 후방에 내설되며, 표면에 탄소나노튜브가 성장된 제1 열전도도 측정기; 및
상기 제2 가스 센서부의 유로 후방에 내설되며, 표면에 탄소나노튜브가 성장된 제2 열전도도 측정기;를 포함하고,
상기 제1가스 센서부와 제2가스 센서부에서 가스가 통과하는 유로 상에 가스 종류의 분리를 위해 소정의 패턴형상을 가지는 마이크로채널을 형성하고,
상기 제1가스 센서부, 제2가스 센서부에서 가스가 통과하는 유로 상에 탄소나노튜브를 성장시키며,
상기 제1 열전도도측정기와 제2 열전도도측정기의 표면까지 성장된 탄소나노튜브에 전압을 인가하여 온도를 상승시킨 후, 상기 탄소나노튜브와 가스 사이의 열교환에 의한 상기 탄소나노튜브의 온도 변화를 이용하여 가스의 농도를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 집적 가스 크로마토그래피.
A first gas sensor provided with a flow path through which the reference gas passes;
A second gas sensor provided with a flow path through which the sample gas flows;
A first thermal conductivity meter disposed behind the flow path of the first gas sensor unit and having carbon nanotubes grown on its surface; And
And a second thermal conductivity meter disposed behind the flow path of the second gas sensor unit and having carbon nanotubes grown on the surface thereof,
A microchannel having a predetermined pattern shape is formed on the flow path through which the gas flows in the first gas sensor unit and the second gas sensor unit,
The carbon nanotubes are grown on the flow path through which the gas flows in the first gas sensor unit and the second gas sensor unit,
The temperature of the carbon nanotubes grown up to the surface of the first thermal conductivity meter and the second thermal conductivity meter is increased to raise the temperature and the temperature change of the carbon nanotubes due to heat exchange between the carbon nanotubes and the gas And the concentration of the gas can be measured using the carbon nanotube aggregate gas chromatography.
제1가스 센서부와 제2가스 센서부의 마이크로채널을 통과한 가스의 경과시간에 따른 데이터 변화를 통해 상기 샘플 가스의 종류를 판별하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 집적 가스 크로마토그래피.
The method according to claim 1,
Wherein the type of the sample gas is determined through data change according to elapsed time of the gas passing through the microchannels of the first gas sensor unit and the second gas sensor unit.
상기 제1 가스 센서부와 제2 가스 센서부는 인접하여 배치하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 집적 가스 크로마토그래피.
The method according to claim 1,
Wherein the first gas sensor unit and the second gas sensor unit are disposed adjacent to each other.
상기 제1 열전도도 측정기로부터 획득한 정보와 제2 열전도도 측정기로부터 획득한 정보를 비교하여 가스의 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 집적 가스 크로마토그래피.
The method according to claim 1,
Wherein the concentration of the gas is measured by comparing the information obtained from the first thermal conductivity meter with the information obtained from the second thermal conductivity meter.
휘트스톤 브릿지 회로를 이용하여 상기 제1 열전도도 측정기와 제2 열전도도 측정기의 저항의 차이를 이용해 상기 샘플 가스의 농도를 검출하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 집적 가스 크로마토그래피.
5. The method of claim 4,
Wherein the density of the sample gas is detected using a difference in resistance between the first thermal conductivity meter and the second thermal conductivity meter using a Wheatstone bridge circuit.
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