이 인터뷰에서 AZoSensors는 SST Sensing의 Andrew Cummings와 전기 화학적 산소 감지 기술과 비 소모성 산소 센서 기술의 차이점과 각각의 이점에 대해 이야기합니다.

SST Sensing Ltd.는 가스 및 액체 , 특히 산소 모니터링 및 액체 레벨 감지 용 센서 및 스위치를 설계, 제조, 개발을 하고 있는 회사입니다.
2002 년에 설립되어 영국 스코틀랜드에 본사를 둔 우리는 1,400m ² 시설 에서 매월 29,000 개 이상의 센서를 생산하며, 98.5 % 수준의 납기 준수율을 자랑합니다. 우리는 유럽, 중국, 미국, 남미 및 일본등 전 세계적에 수출을 하며, ISO9001 인증을 받은 회사로서 항공 우주 분야에서 사용하도록 승인 된 일부 센서를 사용하여 엄격한 기준에 맞게 설계 및 제조된 제품을 생산합니다.
우리 엔지니어링 팀은 전문 지식을 지속적으로 향상시키고 기술을 새로운 분야로 혁신 할 수있는 진정한 열정을 가지고 있습니다. 결과적으로 SST는 광범위한 고객 기반을 커버하기 위해 두 가지의 다양한 산소 센서 기술을 제공합니다. 우리는 또한 시장에서 가장 광범위한 단일 포인트 액체 검출 센서를 보유하고 있습니다.
주요 목적은 항상 고객의 감지 문제를 해결하는 것이 었습니다. 우리는 고객의 요청에 매우 집중하고 대응하는 데 자부심을 느낍니다. 고객과의 긴밀한 협력을 통해 기존 및 신규 제품을 통해 산소 센서가 다양한 틈새 시장 및 어플리케이션에 어떻게 적용되는지 이해할 수 있습니다. 이는 고품질의 센서 솔루션과 높은 수준의 기술 지원을 제공해야만 수행 할 수 있습니다.
우리의 센서는 의료, 산업, 국내, 운송, 해양, 우주 항공 및 통신과 같은 산업 분야의 다양한 어플리케이션에 사용됩니다.

두 기술 모두 산소 분압 (ppO ₂ ) 을 측정하는 비 고갈 (non-depleting) 감지 원리를 사용합니다 .

지르코늄 다이옥사이드 센서 (최대 100 % O₂ )
이미 확인된 작은 이산화 지르코늄 결정 (ZrO2)을 핵심 소자로 하며, 혁신적인 디자인에 의해 기준 가스를 필요로하지 않습니다. 이는 센서가 동작할 수 있는 고온, 습도 및 산소 압력등에 대한 환경적 제한을 두지 않고 사용이 가능합니다.

센서의 핵심 에는 밀봉된 된 감지 챔버 내에 2개의 정방형 ZrO₂ 셀이 있습니다 .  650℃ 이상으로 가열되면 안정화된 ZrO₂는 두 가지 메커니즘을 나타냅니다.

- ZrO₂는 부분적으로 분리되어 산소에 대한 고체 전해질이 됩니다. 첫번째 ZrO₂ 셀은 주변 산소 이온이 물질을 통해 전달되도록 하는 일정한 DC 전류 소스를 가지고 있습니다. 전류의 방향을 바꾸면 밀봉 된 챔버를 비우거나 다시 가압 할 수 있습니다.
- ZrO₂ 는 전해질처럼 동작합니다. 두 개의 다른 산소 압력이 ZrO₂의 일부의 양측에 존재하는 경우 네른스트 전압이 발생합니다. 두번째 ZrO₂ 셀은  밀폐 된 챔버 압력이 변화에 따라 네른스트 전압을 측정합니다.

이러한 결과는 시간 기반의 파형을 생성합니다. 이를 측정하고 해석하면 센서 주위의 부분 산소 압력을 유추 할 수 있습니다. 이 폐쇄 루프 측정 시스템은 진단 기능을 제공합니다. "하트 비트"신호를 생성하고 센서의 정상 작동을 확인합니다.

견고한 스테인레스 스틸 구조로 인해이 산소 센서는 때때로 가혹하고 극한의 환경에서 보일러 효율, 통제된 환경, 항공 및 기타 고/저 산소 측정을 모니터링하는 데 사용됩니다.
ZrO₂ 센서는 긴 수명과 더 큰 안정성을 제공하며, 일부 전기화학식 센서의 응용제품에 적용이 가능합니다. 하지만, ZrO₂ 센서의 사용상의 제한 사항은 높은 동작 온도 와 전력 소모 문제가 있습니다.

LuminOx은 전기 화학식 센서와 직접적인 경쟁이 가능합니다.

이미지 : SST Sensing Ltd.

LuminOx, 광학 산소 센서 ( 0-25 % O₂ )
LuminOx 시리즈는 독점적인 형광 소광 기술(luminescence quenching technology)을 기반으로 합니다. 센서는 주위의 산소량에 따라 발광 행동을 바꾸는 특정 염료의 특성을 이용합니다. 내장 된 LED가이 염료를 여기시켜 광 (발광)을 생성 하고 환경 의 O₂ (산소)의  여기를 "차단"합니다. 산소 레벨에 반비례하는 발광 감쇠율은 센서의 펌웨어에 의해 해석되고 선형화되어 ppO₂가 계산됩니다.
LuminOx 센서는 온도 및 대기압 보정 센서를 내장하고 있습니다. ppO₂와 함께 대기압 센서 측정을 통해 산소 농도 (O₂ %) 값을 계산합니다. LuminOx는 USART 출력이 있는 디지털 센서로 드라이브 회로가 필요하지 않습니다. 센서는 O₂%, ppO₂, 기압, 내부 온도 및 센서 상태 값을 연속적으로 출력합니다.

이미지 : SST Sensing Ltd.

전기 화학 센서는 완전히 다릅니다. 전기화학 방식은 금속/공기 배터리처럼 작동하는 셀프 파워, 갈바닉 셀로 구성됩니다. 셀은 산소가 있는 상태에서 끊임없이 고갈되고 수명은 액체 전해질과 소모성 납과 같은 구성 요소에 의해 제한 될 수 있습니다. 산화 과정을 사용하는 화학 반응이기 때문에 측정되는 산소의 일부가 실제로 소모됩니다. 전기 화학식 센서는 환경영향 등과 관련하여 보다 제한적이며 때로는 약간의 전문 지식이 필요합니다.

비 소모성 산소 센서의 장점은 무엇입니까?
LuminOx 센서는 일반적으로 전기 화학식 센서와 대치됩니다. 두 기술 모두 애플리케이션 환경과 적합성 측면에서 중복되는 경우가 있지만 LuminOx는 산소센서 시장에 더 많은 이점을 제공 할 수 있습니다.

수명. LuminOx는 5년 이상의 수명을 갖는 비 소모성 센서 입니다.
전기 화학식 센서는 일반적으로 측정이 이루어지고 있는지 여부와 상관없이 모든 O₂ 에 노출되면 즉시 소모되기 시작합니다 . 이 소모는 대기 중 온도, 압력 및 기타 가스와 같은 여러 가지 환경 요인에 민감하므로 전체 센서 수명을 예측하기 어렵습니다.

다른 가스에 반응하지 않습니다. LuminOx의 오직 산소에만 선택적으로 반응합니다.
전기 화학식 센서는 여러가지 다른 가스에 반응을 합니다. 이로 인해 측정 오류가 발생할 수 있습니다. 이는 사용상의 환경에 제한이 많고, 궁극적으로 그러한 제품을 판매 할 수있는 시장을 제한합니다.

별도의 드라이브(증폭) 회로가 필요하지 않습니다. LuminOx는 디지털 센서입니다.
전기 화학식 센서는 일반적으로 MCU에 의해 처리되는 처리 가능한 신호를 얻기 위해 증폭(OP-Amp) 회로를 필요로합니다. LuminOx는 단지 두 개의 UART 핀을 통해 MCU에 연결됩니다.

모든 LuminOx는 작동 온도 및 산소 압력 범위에서 공장에서 교정이 되어 출고됩니다.
전기 화학식 센서는 일반적으로 사용자가 온도 및 압력 보상을 관리해야합니다.

LuminOx는 REACH 및 RoHS 지침을 준수합니다.
오늘날까지 RoHS 법규가 면제되면 전기 화학식 산소 센서에는 납 (Pb)과 같은 유해한 물질이 포함될 수 있습니다. 이 상황은 영원히 계속 될 수 없으며이 센서는 결국 불법화되어야합니다. LuminOx는 처음부터 RoHS / REACH가되도록 설계되었습니다.

LuminOx의 SST에 접근하는 고객 중 상당수는 이미 산소 센서에 대해 잘 알고 있습니다. 종종 고객은 과거에는 전기 화학식 센서를 사용하도록 제한되어 있었습니다. 기술 선택의 부족은 결국 디자인을 결정하고, 제품을 사용하는 방법과 고객에게 가능한 시장에서만 이용할 수 있도록 제한되었습니다.
주로 이 고객들은 센서 수명을 향상시키는 데 관심이 있습니다. 고객 의견은 대략적인 수치를 나타냅니다. 전기 화학 센서를 교체하기 전에 18-24 개월 (적지 않은 경우).
헬륨이나 배경의 이산화탄소와 같은 다른 가스에 대한 교차 민감도는 현장에있을 때 문제가되는 것으로 판명되었고 고객을 SST로 오게 하였습니다.
신제품을 설계하는 고객은 사용하기 쉬운 특성을 이용합니다. LuminOx는 전기 화학 센서에 필요한 기존의 설계 고려 사항 및 수정 요인 중 일부를 제거합니다.

이미지  : SST Sensing Ltd.

다른 유사하게 패키징 된 발광 센서는 시장에 나와 있지 않습니다. 센서의 펌웨어, 공장 보정, 통합 된 압력 및 온도 보상은 설계에서 때때로 요구되는 깊이 있는 일반적 지식을 사용을 용이하게 합니다.
LuminOx 출력은 여러 매개 변수 (O₂%, ppO ₂ , 온도, 기압 및 센서 상태)를 스트리밍 할 수있는 3.3V UART입니다 . 이 센서는 MCU와 직접 통신 할 수있어 보다 빠르고 쉽게 설계 할 수 있습니다.
SST luminescence quenching 센서는 다른 가스에 대한 Cross sensitivity가 최소이며, RoHS 준수, 비교적 저전력 및 경쟁력있는 가격입니다.

LOX-EVB LuminOx 평가 인터페이스 보드 ( by SST Sensing Ltd)

수많은 산업이 혜택을 볼 것입니다. LuminOx의 통합은 고객의 제품에 경쟁력을 제공 할 수 있으며, 기존 센서 교체 관리에서 새로운 시장과 이익을 창출 할 수 있습니다. 전통적인 전기 화학 센서가 어려움을 겪고있는 곳; LuminOx는 이제 새로운 이점을 제공합니다.
업계 LuminOx의 예는 다음과 같습니다 : 산소 모니터링; 부패성 물품에 대한 통제 된 대기 제어; 불활성 환경에서의 누출 탐지; 소모가 되는 O₂ 및 O₂ 가 풍부한 환경 에서 지역 모니터링 및 알람을 보낼수 있습니다. 생물 과학 세포 배양; 첨가제 제조에서의 산화 방지 등에 활용이 가능합니다.

SST는 특히 산소 센서 기술에서 두드러지고 일관된 성장을 경험하고 있습니다. 두 유형 모두 부패하기 쉬운 물품과 통제 된 대기 시장의 운송에 크게 성공하고 있습니다.
고객의 요구가 LuminOx 기술에 많은 발전을 가져 왔습니다. 하나의 초점은 백만 분의 1 (ppm) 범위 센서에 대한 것이 었습니다. 사용 가능한 다른 ppm 기술은 LuminOx가 크게 개선 될 수있는 심각한 제한 사항이 있습니다. SST는 질소 및 기타 가스 생성, 불활성 저장 및 산화 방지, 글로브 박스 퍼지 및 누출 탐지, 변형 된 분위기 포장 라인, 원심 분리기 및 불활성 오븐과 같은 어플리케이션에서 오랫동안 기다려온 솔루션을 제공 할 것입니다.
고객 요청에 대한 응답으로 현재 LOX-0 ₂ 센서 (0-25 % O2)의 두 가지 새로운 하우징 변형 이 시작되었습니다. 밀봉(Sealed) 확산(Diffusion) 타입과 플로우스루(Flow-through) 하우징은 기계 설계 및 가스 관리를 고객에게 보다 쉽게 ​​만들어줍니다.
글로벌 영업망을 통해 현지 고객을 지원하고 지원할 수 있습니다. SST의 다음 단계는 가스 감지 시장을 제공하는 데 필요한 전문성을 갖춘 기존 및 신규 파트너와의 글로벌 판매 범위 확대입니다. 미국 영토와 같은 장소는 우리 제품에 큰 잠재력을 가지고 있습니다.
SST는 고객에게 우리가 잘 알고있는 높은 수준의 기술 지원 및 맞춤 서비스를 계속 제공 할 것입니다. 당사의 산소 센서에 대한 자세한 내용은 당사 웹 사이트 www.sstsensing.com/product-category/sensors/ 를 방문하십시오.

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