• 산업기술연구
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• 제32권A호
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• pp.35-38
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• 2012

We present a novel non-dispersive infrared (NDIR) $CO_2$ gas sensor with a light source emitting collimated light. Using this thermopile, we also have successfully developed a small, sensitive NDIR $CO_2$ detector module for accurate air quality monitoring systems in energy-saving building and automotive applications. The novel sample cavity comprising specular reflectors around the light bulb is configured to uniformly emit collimated light into the entrance aperture of the cavity in order to enhance the sensitivity of NDIR $CO_2$ detector.

• 센서학회지
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• 제30권6호
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• pp.456-460
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• 2021

In this study, a Non-Dispersive Infrared (NDIR) Carbon Dioxide (CO₂) sensor with an externally exposed optical cavity is proposed for improving sensitivity. NDIR CO₂ sensors with high performance must use a lamp-type infrared (IR) source with a strong IR intensity. However, a lamp-type IR source generates high thermal energy that induces thermal noise, interfering with the accuracy of the CO₂ concentration measure. To solve this problem, the optical cavity of the NDIR CO₂ sensor is exposed to quickly dissipate heat. As a result, the proposed NDIR CO₂ sensor has a shorter warm-up time and a higher sensitivity compared to the conventional NDIR CO₂ sensor.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.299-304
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• 2016

As public interest in air quality and environment problem is increasing, many researches are being carried out the gas measurement system. Especially, Non-dispersive infrared (NDIR) measurements using Beer-Lambert gas sensing principle with very high selectivity and long life time are noted for reliable method. It is possible to detect various gases such as carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO), and nitrogen dioxide (NO2), but many researches are mostly concentrated on CO2 sensor. The multi-gas measuring instrument is high price and unwieldy, therefore it is not suitable for wide area required numerous instrument. So we study the NDIR multi-gas measurement system for air quality based on wireless sensor network, and experiment the realized measurement system.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1065-1066
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• 2011

• 전자공학회논문지SC
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• 제46권2호
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• pp.36-40
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• 2009

본 연구에서는 비분산 적외선 방식을 이용한 일산화탄소, 이산화탄소 듀얼 센서 모듈을 실현한다. 비분산 적외선 방식은 가스분자가 특정 파장의 적외선을 흡수하는 특성을 이용하여 가스의 적외선 흡수도를 측정하여 농도로 환산하는 방식이다. 비분산 적외선 방식은 수명이 길고 정밀도가 높아 기존의 접촉식(화학식) 센서에 비해 우수한 특성을 가지고 있다. 중요한 기술은 NDIR의 핵심 부분인 광공동의 설계 기술과 센서의 성능을 최종 결정짓는 농도-온도 교정 기술이다. 현재까지 개발된 광 공동 기술은 CO2센서의 단일 센서 방식이었다. 본 연구에서는 이 기술을 접목한 일산화탄소까지 동시에 측정할 수 있는 광공동기술과 교정기술을 연구 개발하여 하나의 광 공동으로 이산화탄소와 일산화탄소를 동시에 측정 할 수 있는 고기능 센서를 실현하는 것이다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권8호
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• pp.1606-1612
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• 2015

본 논문에서는 스마트폰에 장착 가능하고 휴대가 가능한 고효율 NDIR $CO_2$ 센서 모듈을 개발하였다. 저전력 회로 설계를 위하여 텅스텐램프 대신에 적외선 LED를 사용하였으며, 센서 모듈에 최적화된 광도파로를 설계 및 제작하였다. 스마트폰과 인터페이스가 가능한 회로를 통하여 스마트폰의 전원으로 센서 모듈이 구동되도록 설계하였다. $CO_2$ 농도, 온도 및 습도 등 측정된 센서의 데이터는 스마트폰 앱을 통하여 화면에 표시하였다. 측정 결과, 개발된 센서 모듈은 온도$-10^{\circ}C{\sim}50^{\circ}C$ 구간에서 0 ~ 3,000ppm 범위의 $CO_2$ 농도를 측정할 수 있었으며 측정 오차는 ${\pm}60ppm$이내였다.

• 센서학회지
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• 제30권5호
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• pp.331-336
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• 2021

The Non-dispersive Infrared (NDIR) gas sensor has high selectivity, measurement reliability, and long lifespan. Thus, even though the NDIR gas sensor is expensive, it is still widely used for carbon dioxide (CO₂) detection. In this study, to reduce the cost of the NDIR CO₂ gas sensor, we proposed the new optical waveguide structure design based on ready-made gas pipes that can improve the sensitivity by increasing the initial light intensity. The new optical waveguide design is a structure in which a part of the optical waveguide filter is inclined to increase the transmittance of the filter, and a parabolic mirror is installed at the rear end of the filter to focus the infrared rays passing through the filter to the detector. In order to examine the output characteristics of the new optical waveguide structure design, optical simulation was performed for two types of IR-source. As a result, the new optical waveguide structure can improve the sensitivity of the NDIR CO₂ gas sensor by making the infrared rays perpendicular to the filter, increasing the filter transmittance.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.628-634
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• 2005

We have simulated and proposed novel optical cavity, which has two elliptical mirrors, for NDIR gas sensor module and have tested it from 0 ppm to 2,000 ppm $CO_2$ concentration. The proposed sensor module shows the maximum peak voltage at 500 ms pulse modulation time, however, it shows a maximum voltage changes at 200 ms pulse duration with 18,000 times amplification gain. From 0 ppm to 2,000 ppm, the voltage difference of sensor module $({\Delta}V)$ shows 360 mV at 200 ms pulse duration and 3 sec turn-off time. The response time of designed sensor module is about 30 seconds.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제7권4호
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• pp.385-390
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• 2006

A fast response $CO_2$ analyzer has been developed to study transient characteristics on an SI engine. The analyzer has the delay time of 4.5 ms and time constant of 2.8 ms, which is fast enough to measure $CO_2$ concentration on a transient condition. Wide range of A/F(Air/Fuel) ratio can be estimated using the analyzer with an additional switch type oxygen sensor. The results of measurement of $CO_2$ concentration and A/F ratio on a transient condition including rapid acceleration/deceleration and EGR(Ehxaust Gas Recirculation) on/off are presented and compared with a commercial exhaust gas analyzer and UEGO(Universial Exhaust Gas Oxyzen) sensor.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.624-629
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• 2018

본 논문은 NDIR(Non Dispersive Infra Red) 방식을 적용하여 $CO_2$ 및 $CH_4$의 두 가지 가스를 하나의 휴대용 장치에서 측정이 가능하도록 제작된 복합 가스 측정 장치에 대한 연구이다. 측정 장치의 구성은 적외선램프에서 적외선이 방출되면 방출된 파장이 광학창을 거치면서 흡수로 인하여 빛이 줄어들게 되고 이 감소량(흡수도)을 검출기에서 검출하고 이를 전기적 신호로 변환 증폭하여(3.5V~6V) 정확한 측정이 가능함을 보여준다. 기존의 Single Sensor 방식은 적외선에서 특수파장을 흡수하여 상대 측정량을 검출하는 방식으로 가스의 경우 $4.26{\mu}m$파장의 빛만을 검출하여 측정하는 방식으로 센서의 값을 보정할 수 있는 기준센서가 없어 오차가 발생하는 문제가 발생하였다. 본 연구에 적용된 Dual Sensor 방식은 다른 가스의 영향을 받지 않는 $3.91{\mu}m$의 기준치와 가스의 $4.26{\mu}m$의 두 파장을 검출하여 비교측정 함으로써 오차가 적어 신뢰도가 높은 방식으로, 휴대형으로 소형화하여 저 전력화가 가능하며, $CO_2$ 및 $CH_4$의 2가지 가스농도를 복합적으로 측정 할 수 있다는 특징이 있다. 측정 범위는 $CO_2$의 경우 0ppm~5,000ppm이고 $CH_4$의 경우는 0~5%의 부피 농도로 실내 공기량 1,000ppm을 측정 할 수 있도록 제작되어 휴대용이나 주택의 Home automation과 연동하여 소화연동이 가능함으로 화재예방에 매우 효과적일 것으로 확인하였다.