Development of Methane Gas Leak Detector Using Mid-infrared Ray Sensors with $3.2\;{\mu}m$

$3.2\;{\mu}m$ 중적외선 센서를 이용한 메탄가스누출검지기의 개발

According to extremely industrial growth, gas facilities, equipments and chemical plants are gradually increased due to incremental demands of annual amount of gases. The safety management of gases, however, is still far from their requirements. Methane, the principal ingredient of natural gas, is inflammable and explosive and is much used in factories and houses. Therefore, these gas safety management is essential. So, we, with a program of the gas safety management, hope to develop the detection system of methane gas leak using mid-infrared ray LED and PD with $3.2\;{\mu}m$. The cryogenic cooling device is indispensible at laser but needless at LED driven on the room temperature if manufacturing optical sensor with $3.2\;{\mu}m$. It, consequently, is not only possible to implement for subminiature and portable type but also able to speedily detect methane of extremely small quantities because the $CH_4$ absorption intensity at $3.2\;{\mu}m$ is stronger than that at $1.67\;{\mu}m$. Our objective of research is to prevent gas leak accidents from occurring previously and to minimize the extent of damage from them.

산업의 성장으로 가스사용량이 증가함에 따라 가스설비, 화학플랜트 등 시설 또한 점차로 증가하고 있으나, 가스에 대한 안전관리는 여전히 미흡한 실정이다. 공장과 가정에서 많이 사용되고 있는 메탄은 천연가스의 주성분으로 가연성이면서 폭발성가스이어서 그에 대한 안전관리도 매우 중요하다. 그 한 가지 방안으로 $3.2\;{\mu}m$ 중적외선 영역의 LED 및 PD를 이용하여 메탄가스누출검지시스템을 개발하고자 한다. 이 파장대역의 센서로 레이저를 이용할 경우 고열이 발생하여 초저온 냉각장치가 필요하나 LED는 상온에서 동작함으로 냉각장치가 필요 없다. 그래서 초소형이나 휴대용으로 구현이 가능하다. $3.2\;{\mu}m$ 부근의 파장대역은 $1.67\;{\mu}m$에 비하여 메탄흡수강도가 강하여서 극미량의 가스탐지가 가능하고 응답성 또한 빠르다. 본 연구에서는 이를 상용화하여 매설 및 노출배관 등 가스설비의 가스누출을 보다 정확하고 신속히 검지함으로써 사고를 미연에 방지하고 그 피해를 최소화하고자 한다.