Hyundai Water Tech
문의하기

용존산소(DO) 센서, 광학식과 전기화학식은 무엇이 다른가

형광 소광 방식과 멤브레인 전극 방식의 원리 차이, 그리고 현장에서 실제로 갈리는 유지관리·응답속도·간섭을 비교했습니다.

용존산소(DO, Dissolved Oxygen)는 물에 녹아 있는 산소의 양입니다. 하수처리장 폭기조에서는 이 값이 곧 송풍기 운전량으로 이어지기 때문에, 전력비와 직결되는 항목이기도 합니다.

측정 방식은 크게 두 갈래입니다.

전기화학식 (멤브레인 전극)

멤브레인 안쪽에 전해질과 전극을 두고, 멤브레인을 통과해 들어온 산소가 음극에서 환원될 때 흐르는 전류를 재는 방식입니다. 클라크형 전극이 대표적입니다.

  • 산소를 소모하면서 측정하므로, 센서 표면에 최소한의 유속이 필요합니다.
  • 전해질과 멤브레인이 소모품입니다. 주기적으로 갈아야 합니다.
  • 교정이 필요합니다. 보통 공기 중 포화 상태에서 잡습니다.
  • 원리가 단순하고 가격이 낮은 편입니다.

광학식 (형광 소광)

센서 끝의 형광물질에 빛을 쏘면 빛이 나오는데, 주변에 산소가 많을수록 이 형광이 빨리 꺼집니다. 이 꺼지는 속도(수명) 를 재서 산소 농도를 환산합니다.

  • 산소를 소모하지 않습니다. 따라서 유속 조건이 없습니다.
  • 전해질이 없습니다. 소모품은 형광 캡 하나입니다.
  • 공장교정 값이 캡에 들어 있어 현장 교정이 사실상 필요 없습니다.
  • 황화수소, 염소 같은 물질에 간섭받지 않습니다.

현장에서 갈리는 지점

비교 전기화학식 광학식
유속 조건 필요 없음
현장 교정 필요 사실상 불필요
소모품 멤브레인 + 전해질 형광 캡
H₂S · 염소 간섭 있음 없음
응답속도 빠른 편 모델에 따라 다름
초기 비용 낮음 높음
운영 손 많이 감 적게 감

하수처리장 폭기조처럼 사람이 자주 못 가는 곳, 그리고 황화수소가 있는 조건에서는 광학식이 유리합니다. 초기 비용은 높지만 교정과 전해질 교체가 빠지기 때문에 몇 년 단위로 보면 역전되는 경우가 많습니다.

다만 광학식이 항상 정답은 아닙니다. 형광 캡은 수명이 있고(대체로 1년 안팎), 캡을 갈 때마다 비용이 한 번에 나갑니다. 접근이 쉽고 이미 교정 루틴이 잡혀 있는 현장이라면 전기화학식이 더 경제적일 수 있습니다.

응답속도가 중요한 경우

변동이 빠른 공정을 제어하려면 응답속도가 문제가 됩니다. 일반 광학식 DO 센서는 T90(최종값의 90%에 도달하는 시간)이 150초 안팎인데, 이 정도면 폭기조 감시에는 충분하지만 빠른 피드백 제어에는 느립니다. 이런 용도로는 캡 구조를 바꿔 T90을 60초 이하로 줄인 고속응답 모델을 씁니다.

설치할 때 자주 놓치는 것

  • 기포 — 산기관 바로 위에 센서를 두면 상승 기포가 측정면을 때려 값이 튑니다. 멤브레인 면이 비스듬하게 놓이는 구조를 고르거나, 산기관에서 떨어뜨려 설치합니다.
  • 수심 — 폭기조는 깊이에 따라 DO가 다릅니다. 제어 기준으로 쓸 지점을 정해 놓고 항상 같은 수심에 둬야 값이 비교됩니다.
  • 세정 — 생물막이 끼면 값이 낮게 나옵니다. 초음파나 에어 세정을 같이 거는 편이 좋습니다.

폭기조에서 이 값을 어떻게 쓰는지는 폭기조 DO 제어에서 이어집니다.

다른 기술자료