1. 서 론

일본에서는 인프라 노후화가 오랫동안 해결해야 할 과제로 제기되어 왔으며, 이를 효율적으로 관리하기 위한 방안으로 DX와 AI와 같은 첨단 기술에 주목하고 있다. 이러한 기술을 효과적으로 활용하기 위해서는 다양한 센서 데이터를 수집·분석하는 것이 중요하다. 당사는 65년 이상 가스 감지기를 공급해 왔으며, 가스 감지기는 가스 누출 여부를 감지하여 작업환경의 안전을 확보하고, 설비 고장을 조기에 발견하며, 유지보수 후 정상 작동 여부를 확인하는 데 활용된다. 특히 가스 측정 시 수집되는 가스 농도 데이터는 인프라 안전성을 확보하는 데 매우 유용하게 활용될 수 있다.

한편 가스 감지기에는 다양한 센서 기술이 탑재되어 있어 측정 대상 및 관리 목적에 따라 적절한 센서를 선택하는 것이 매우 중요하다. 따라서 본고에서는 가연성 가스 감지 기술과 관련된 대표적인 세 가지 가스 센서를 설명하고, 해당 센서들이 적용된 당사의 휴대용 가스 감지기 ‘XP-3000Ⅱ 시리즈’ 및 화학물질 실시간 모니터 ‘XP-3320Ⅱ-V’를 사례로 제시함으로써, 적절한 센서 선택의 중요성을 구체적으로 살펴본다.

2. 가스 센서 기술 

(가연성 가스 감지 기술)

가연성 가스 감지에 사용되는 센서는 감지 가능한 농도 범위에 따라 크게 세 가지로 구분된다. 첫 번째는 ppm 수준의 저농도 감지에 적합한 열선형 반도체 센서, 두 번째는 %LEL 수준의 농도 감지에 적합한 접촉 연소식 센서, 마지막으로 100vol% 수준의 고농도 가스 감지에 적합한 기체 열전도식 센서이다. 그림 1은 각 센서의 감지 농도 범위를 수소를 예로 들어 나타낸 것이다. 측정 대상에 따라 적절한 감지 농도 범위의 센서를 선택함으로써 보다 효과적인 가스 관리를 수행할 수 있다.

다음으로 각 센서의 특징에 대해 살펴본다.

1) 열선형 반도체 센서(저농도 감지용)

열선형 반도체식 센서는 저농도 영역에서 출력 변화가 크며, ppm 수준의 가스를 감지할 수 있는 고감도 센서이다. 또한 장기적인 안정성을 갖추고 있고 응답 속도가 빠르다. 그림 2는 해당 센서의 구조 모식도를 나타낸 것. 가스 감지는 센서 표면에 가스가 흡착됨에 따라 발생하는 전기전도도 변화를, 코일 양끝의 저항값 변화로 측정함으로써 이루어진다.

2) 접촉 연소식 센서(100% LEL 감지용)

접촉 연소식 센서는 가스 농도와 출력이 비례하며, 폭발 하한(100% LEL) 이하에서는 거의 직선 관계를 나타낸다. 부팅 시간과 응답 속도가 빠르고, 

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⇒ 본고는 월간지 ‘計測技術’(일본, 일본공업출판주식회사 발행)

2026년 4월호(특집)를 번역·전재한 것입니다. 본 기사의 무단 전재 및 복사는 저작권법상 금지되어 있습니다.