1. 온라인 수질 모니터링 센서의 정의
온라인 수질 모니터링 센서는 수역의 물리적, 화학적 매개변수를 실시간으로 지속적으로 감지하는 정밀 분석 장치입니다. 물질 농도 또는 특성 강도의 미묘한 변화를 처리 가능한 표준 전기 신호로 변환하여 수질 환경 모니터링 시스템을 위한 연중무휴 자동 기록, 표시 및 데이터 분석을 가능하게 합니다.
간단히 말해서, 온라인 수질 모니터링 센서의 핵심 작동 메커니즘은
감지 및
신호 변환이라는 두 가지 핵심 기능에 의존합니다..
감지 : 이온 전극, 투과성 막, 광학 프로브 등 민감한 전용 구성 요소가 장착된 센서는 물 샘플의 대상 물질과 특정 물리적 또는 화학적 반응을 유발하여 실시간 수질 변화를 포착합니다.
신호 변환 : 전위차, 전류, 광도, 온도 변화 등 반응에 의해 발생하는 미묘한 변화를 4~20mA 아날로그 전류 신호 및 디지털 통신 신호를 포함한 표준화된 전기 출력 신호로 변환합니다.
지능형 수질 환경 모니터링 시스템의 핵심 프론트 엔드 하드웨어로서 온라인 수질 모니터링 센서는 다음과 같이 널리 배포됩니다.
양식업 수질 모니터링 시스템 , 온라인 자동 모니터링 스테이션, 수질 환경 모니터링 부표, 이동 모니터링 선박 및 공업용수 실시간 모니터링 시나리오.
2. 5가지 기존 수질 측정 항목
5가지 기존 수질 매개변수는 수역의 물리적, 화학적, 생태학적 특성 차원을 포괄하여 수질 환경의 기본 상태를 평가하기 위한 가장 기본적이고 권위 있는 지표입니다. 보편적으로 인정되는 핵심 매개변수는 다음과 같습니다.
수온 : 거의 모든 수질 측정에 대한 기본 보정 매개변수입니다. 이는 물속의 용존산소량, 미생물 활성, 물의 화학반응 속도 등에 직접적인 영향을 미치며 물환경 평가의 기본 참고자료가 됩니다.
pH 값 : 수역의 산성도와 알칼리성을 나타내는 주요 지표입니다. 이는 수생 생물의 생존과 번식뿐 아니라 물속의 다양한 오염물질의 이동, 변형 및 농축에 깊은 영향을 미칩니다.
용존 산소(DO) : 물에 용해된 분자 산소의 농도를 말합니다. 수역의 자정능력을 판단하고 수생태환경의 건강상태를 평가하기 위한 중요한 평가지표이다.
전도도 : 물의 염도 및 총 용존 고형물(TDS)에 해당하는 물에 용해된 이온의 총 농도를 간접적으로 반영합니다. 수역의 광물화 정도와 무기 오염 수준을 효과적으로 특성화할 수 있습니다.
탁도 : 부유 퇴적물, 조류, 유기 잔해 및 기타 입자상 물질로 인해 수역이 빛을 차단하는 정도를 나타냅니다. 물의 청결도와 부유오염도를 평가하는 중요한 시각적, 물리적 지표입니다.
참고 : 5가지 기존 매개변수의 구성은 특정 애플리케이션 시나리오에 따라 약간 조정될 수 있습니다. 개별 모니터링 요구 사항의 경우 산화환원 전위(ORP) 또는 염분도가 부분 매개변수를 대체할 수 있으며, 위의 5개 지표는 가장 널리 채택되고 업계에서 인정받는 표준 구성으로 남아 있습니다.
3. 광학 수질 센서의 분류 및 원리
광학 수질 센서는 빛의 흡수, 산란, 형광 및 인광을 포함하여 물 물질과 빛 사이의 광학적 상호 작용 특성을 기반으로 수질 매개 변수 감지를 실현합니다. 시약 소비가 없고, 응답 속도가 빠르며, 강력한 전자기 간섭 방지 기능을 갖춘 이 제품은 고정밀 수질 환경 감지 분야의 주류 모니터링 장치가 되었습니다. 주요 유형과 응용 프로그램은 다음과 같이 요약됩니다.
3.1 자외선-가시광선(UV-Vis) 흡수 스펙트럼 센서
작동 원리 : Beer-Lambert 법칙에 따라 센서는 특정 자외선 및 가시광선 파장에서 물 시료의 광 흡수 강도를 감지하고 흡광도와 물질 농도 간의 선형 관계를 통해 대상 오염 물질의 농도를 정량적으로 계산합니다.
주요 응용분야 : 화학적산소요구량(COD), 질산성질소(NO3-N), 총유기탄소(TOC), 물속의 벤젠계열 등 특징적인 유기오염물질을 실시간으로 검출합니다.
3.2 형광 센서
작동 원리 : 물 시료에 특정 파장의 여기광을 조사하고 물 속의 형광 물질이 여기되어 발생하는 장파장 방출광의 강도를 감지하여 대상 물질의 정량적 모니터링을 실현합니다.
주요 응용
• 엽록소-a 센서: 물 속의 엽록소 형광 강도를 감지하여 조류 바이오매스와 밀도를 추정하고, 조류 번성 및 물 부영양화에 대한 조기 경고를 제공합니다.
• CDOM/FDOM 센서: 유기 오염 추적 및 수생태 평가에 적용되는 CDOM(유색 용해 유기물) 및 FDOM(형광 용해 유기물)의 농도를 모니터링합니다.
• 석유 오염 물질 센서: 석유 물질에 포함된 다환 방향족 탄화수소의 고유한 형광 특성을 활용하여 물의 기름 유출 및 기름 오염에 대한 온라인 모니터링을 실현합니다.
3.3 탁도/산란광 센서
작동 원리 : 물 속의 부유 입자에 의해 생성된 광산란 강도를 감지합니다. 주로 물 탁도를 정량화하기 위해 90° 산란광 감지 또는 180° 투과광 감지 모드를 채택합니다.
주요 용도 : 지표수, 생활하수, 산업폐수 등의 탁도를 직접, 고정밀 실시간으로 측정합니다.
3.4 레이저 스펙트럼 센서
작동 원리 : 높은 단색성, 높은 밝기 및 낮은 간섭의 장점을 갖는 레이저를 광원으로 채택합니다. 라만 분광법과 파장 가변 다이오드 레이저 흡수 분광법 기술이 결합되어 매우 민감한 추적 감지가 가능합니다.
주요 응용 분야 : 수중 미량 용존 가스(메탄, 이산화탄소 등) 및 저농도 미세 오염 물질을 검출하며, 높은 수준의 수질 환경 정밀 모니터링에 적합합니다.
4. 이온수질센서의 분류
이온 수질 센서는 물 속의 특정 이온 물질을 전문적으로 감지하는 장치입니다. 핵심 기술은 이온 선택형 전극과 고급 전기화학 감지 원리를 기반으로 합니다. 구조가 간단하고 반응이 빠르며 비용이 저렴하여 물 시료 내 표적 이온의 활성도와 농도를 정확하게 포착할 수 있으며 기존 수질 이온 지수 모니터링에 널리 사용됩니다.
