압력 센서의 수소 투과 이슈 해결 방법 - Gold Plated 다이어프램, 수소 압력 센서 UNIK5000H, DPS8000H

 

수소?

 

수소는 원자 번호 1인 화학 원소로, 가장 간단한 구조를 가지고 있습니다.

수소 원자는 하나의 전자와 하나의 양성자로 구성되어 있으며, 가장 흔하게 나타나는 형태는 분자형태인 H2입니다.

수소는 다양한 방식으로 생산될 수 있습니다. 가장 일반적인 방법은 천연가스나 석유에서 수소를 추출하는 것입니다. 이 외에도 수분분해, 전기분해, 생물합성 등을 통해 수소를 생산할 수도 있습니다.

 

수소 가스가 사용되는 대표적인 산업 분야

• 에너지: 수소 연료 전지를 통해 전기를 생산하는 수소 연료전지차(Fuel Cell Vehicle). 수소 연료전지는 깨끗하고 환경 친화적인 에너지원으로 인식되며, 차량 운전에 사용도는 수소를 연소하여 전기를 생산, 이를 이용해 모터를 구동합니다.
• 화학: 수소는 아민, 메탄올, 암모니아 등의 화합물 생산에 사용되며 수소를 원료로 사용하는 수소화합물의 생산도 중요한 화학 공정 중 하나입니다.
• 석유 산업: 석유 정제 과정에서 수소가 사용되어 유황을 제거하거나, 수소를 이용하여 석유 제품의 품질을 개선하는 등의 역할을 합니다.
• 금속 가공: 수소는 금속의 열처리 과정에서 사용되어 강도를 향상시키거나 금속의 표면을 정화하여 산화 방지에 도움을 줍니다.
• 전자 제조: 수소는 반도체 실리콘 웨이퍼 제조에 사용되거나, 전자 소자의 소결 및 청정 공정에 활용됩니다.

이 외에도 수소는 식품, 환경, 수송, 건설 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 수소의 활용은 지속적으로 연구와 기술 개발이 이루어지고 있으며, 차세대 에너지 시스템의 중요한 구성요소로 각광받고 있습니다.

 

수소의 위험성?

• 인화성 및 폭발성: 수소는 공기와 만나면 인화성을 가지며, 일정한 농도, 공기와의 혼합 비율에서 폭발할 수 있습니다. 또한 수소는 높은 폭발 한계와 낮은 화염 가연 한계를 가지고 있어 증기, 가스, 액체 등 다양한 형태로 폭발할 수 있는 위험이 있을 수 있습니다.
• 압력 및 누출 위험: 수소는 고압으로 저장되는 경우가 많은데, 고압 수소 저장 탱크의 파손이나 누출은 심각한 안전 문제를 야기할 수 있습니다. 고압 수소의 누출은 화재, 폭발, 인체에 대한 위험을 초래할 수 있으므로 적절한 안전장치와 규제를 갖춘 시스템이 필요합니다.
• 독성: 수소 자체에는 독성이 없지만, 수소 연소시 생성되는 물과 열이 인체에 영향을 끼칠 수 있습니다. 수소 연료전지 시스템에서 사용되는 촉매나 부산물 등 일부 물질은 독성을 가질 수 있으므로 적절한 관리와 처리가 필요합니다.
• 수소 처리: 수소는 공기 중에서 자연적으로 상승하여 대기 중에서 분해되기 떄문에 직접적인 환경 오염 또는 잠재적인 위험을 초래하지 않습니다. 그러나 수소를 안전하게 처리하고 저장하기 위해서는 적절한 시설과 절차를 갖추어야 합니다.

그러므로, 수소 관련 시설 및 시스템은 안전 규제와 절차를 준수하고 훌륭한 설계, 적절한 훈련 및 유지 보수를 통해 안전성을 보장해야 합니다.

 

수소 관리시 가장 중요한 것?

 

수소 관리에 있어 가장 중요한 부분은 압력 관리입니다. 압력 관리는 센서를 통해 이루어지는데, 수소의 압력을 측정하기 위해서는 꼭 수소 전용 압력 센서를 사용해야합니다. 일반적인 압력 센서와 수소 전용 압력 센서는 재료 선택과 내부 구조라는 큰 차이점이 있습니다.

 

• 재료 선택: 수소는 다른 기체와 다르게 매우 높은 투과성을 가지고 있습니다. 일반적인 압력센서에서 사용되는 재료들은 수소에 대한 내성이 부족할 수 있기 때문에 수소 전용 압력 센서는 수소에 대한 내식성과 내부 누설 방지를 고려하여 특수한 재료를 사용합니다.
• 내부 구조: 수소 전용 압력 센서는 수소의 작은 분자 크기와 높은 이동성과 같은 특성을 고려한 내부 구조를 가지고 있습니다. 일반적인 압력 센서에서 발생하는 누석이나 오차를 방지하기 위해 특별한 구조로 설계됩니다.

안전 요구 사항: 수소는 화재와 폭발의 위험이 있기 때문에, 수소 전용 압력 센서는 특별한 안전 요구 사항을 충족해야합니다. 압력센서의 내구성, 절연 능력, 방폭 기능 등을 강화하여 수소 환경에서 안전하게 작동할 수 있도록 합니다.

 

또한, 수소 전용 압력 센서는 수소 연료전지차, 수소 저장 및 공급 시스템 등과 같은 수소 관련 응용 분야에서 사용됩니다. 이러한 압력 센서는 수소 시스템의 안정성과 성능을 보장하기 위해 필수적인 요소로서 중요한 역할을 합니다.

 

수소 전용 압력 센서는 수소의 특성과 안전 요구 사항을 고려하여 설계된 압력 센서로 수소 관련 응용 분야에서 안전하고 정확한 압력 측정을 위해 사용됩니다.

 

위와 같은 수소 특성에 따라 오랜 기간 동안 수소 압력 센서의 성능 테스트를 수행하고, Unik5000 및 DPS8000 series 센서를 기반으로 하는, Gold Plated 다이어프램으로 수소 투과 이슈를 해결한 수소 중심 압력 제품이 출시되었습니다.

 

Unik5000H, DPS8000H

• High Precision, ±0.01% FS over compensated temperature range
• High Stability, ±100 ppm FS/year
• Wide temperatur range, up to -40℃ to +125℃ (-40℃ to 257˚Ｆ)
• Media isolated construction, suitable for use in harsh environment
• Suitable for use in hydrogen rich media
• Multiple Output configurations, RS-232, RS-485, USB 2.0, CAN Bus, Frequency & Diode (TTL)
• Wide selection of pressure & electrical connections to suit specific requirements

 

• Ranges from 700mbar (10.2 psi) to 700 bar (10000 psi)
• Accuracy to ±0.04% Full Scale (FS) Best Straight Line (BSL)
• Stainless steel construcion
• Hydrogen compatible watted materials
• Frequency response to 3.5 kHz
• High over pressure capability
• Hazardous area certifications
• mV, mA, voltage and configurable voltage outputs
• Multiple electrical and pressure connector options
• Operating temperature ranges from -40 to +125℃ (-67 to +257 ˚Ｆ)
• Meets the requirements of EC79 and UNECE R134 compliant systems

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