전도도 측정 - 이론 가이드

전기 전도도는 실제로 100년 이상 측정되어 왔으며 오늘날 분석 파라미터에서 아직도 중요한 부분이며 널리 사용되고 있습니다. 전도도는 비교적 적은 장비 구매 비용으로도 높은 신뢰성, 감도, 그리고 신속한 응답을 제공하기 때문에 품질 관리에 중요한 인자입니다. 전기 전도도는 용액 내 모든 용존 이온 종(염분, 산, 염기 및 일부 유기물질)의 비특이적 합 파라미터입니다. 다시 말해, 이 기법은 다양한 유형의 이온 종을 구분할 수 없습니다. 측정값은 샘플 내 결합된 모든 이온의 영향에 비례합니다. 그러므로 이는 광범위한 종류의 물(순수, 식수, 자연수, 공정수 등) 및 기타 용매의 모니터링과 관측을 위한 중요한 도구가 됩니다. 또한, 전도성 화학물질의 농도를 판별하는 데에도 사용됩니다.

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2.1 전기 전도도 – 기본 정보

전기 전도도는 전기 전류를 이동시키는 물질의 능력입니다. 전도도라는 용어는 다른 문맥(예: 열 전도도)에서도 사용될 수 있습니다. 이 가이드에서는 단순함을 위해 "전도도"라는 용어를 항상 전기 전도도라는 뜻으로 사용합니다.

물질을 통해 전기가 이동하려면 항상 충전 입자가 있어야 합니다. 전도체는 충전 입자의 특성에 따라 크게 두 가지 그룹으로 분류할 수 있습니다. 첫 번째 그룹의 전도체는 전자 외부 껍질이 있는 원자 격자로 구성됩니다. 이 '전자 구름'에서 전자는 원자로부터 자유롭게 해리되어 격자를 통해
전기를 이동시키기 때문에, 결과적으로 물질을 통해서도 전기를 이동시키게 됩니다. 금속, 흑연 및 일부 기타 화합물이 이 그룹에 속합니다.

두 번째 그룹의 전도체는 이온 전도체라 불립니다. 여기에서의 전류 흐름은 첫 번째 그룹의 전도체와 달리 자유롭게 이동하는 전자가 아닌 이온에 의해서 발생됩니다. 따라서 전해질에서의 전하 이동은 항상 물질의 이동과 연관됩니다. 두 번째 그룹의 전도체는 전하를 띤 가동 이온으로 구성되며 전해질이라고 불립니다. 이온화 발생

2.2 전도도 정의


옴의 법칙(제 1법칙)에 따르면 용액에 흐르는 전압(V)은 전류(I)에 비례합니다.

R = 저항(옴, Ω)

V = 전압(볼트, V)

I = 전류(암페어, A)

저항(R)은 비례 상수이며 알려진 전압이 적용되는 경우 측정된 전류로 계산할 수 있습니다.

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2.1 전기 전도도 – 기본 정보

2.2 전도도 정의

2.3  용액의 전도도

2.3.1 용해 이온

2.3.2 물의 자가 이온화

2.4 측정 원리

2.5 전도도 센서

2.5.1  2극 전도도 셀

2.5.2 4극 전도도 셀

2.5.3 자재

2.5.4 올바른 센서 선택

2.6  온도 효과

2.6.1 선형 온도 보정

2.6.2 비선형 보정

2.6.3 순수

2.6.4 해당 없음

2.7 전도도 측정 간섭

2.7.1 가스 물질 용해

2.7.2 기포

2.7.3 전극 표면 코팅

2.7.4 기하 관련 오류 – 필드 효과

전도도는 다양한 어플리케이션에서 측정됩니다. 본 가이드의 두 번째 파트에서는 여러 가지 어플리케이션 노하우가 제공됩니다. 먼저, 저전도도를 측정하는 특수 사례를 포함하여 보정, 검증 및 전도도 측정 시 일반 작업 방식에 대한 설명이 제시됩니다. 그 후에는 전도도 센서의 유지보수와 보관에 대한 내용이 이어집니다. 다음 챕터에서는 가장 중요한 어플리케이션들을 자세히 설명하고자 합니다.

모든 메틀러 토레도 전도도 측정기는 전도도 측정뿐 아니라 그 외 추가적인 측정 모드도 제공합니다. 표 7은 측정기로 지원 가능한 측정 모드 개요를 제공합니다. TDS, 염도, 전도도 회분, 바이오에탄올 측정은 섹션 3.6에서 보다 자세하게 설명됩니다.

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3.1 보정 및 검증

3.2 표준 용액 사용 팁

3.3 측정

3.4 낮은 전도도 측정

3.5 유지보수 및 보관

3.6 특정 어플리케이션

3.6.1 TDS

3.6.2 농도 측정

3.6.3 염도

3.6.4 초순수

3.6.5 비저항

3.6.6 전도도 회분

3.6.7 바이오에탄올

올바른 센서는 어떻게 선택할까요?

다음의 세 가지 기준을 확인한다면 올바른 센서를 보다 쉽게 선택할 수 있습니다.

1. 화학적 안전성:

• 센서 자재와 샘플 간 화학적인 반응이 발생하지 않아야 합니다.

2. 전도도 유형:

• 2극 센서: 저전도도 측정에 최적
• 4극 센서: 중전도도 및 고전도도 측정에 최적

3. 셀 상수:

• 저전도도를 측정할 경우에는 셀 상수가 낮은(0.01–0.1 cm-1) 센서를 사용하고,
  중전도도 및 고전도도를 측정할 경우에는 셀 상수가 높은(0.5–1.0 cm-1) 센서를 사용합니다.

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당사의 센서 제품 가이드에서 최적의 전도도 센서를확인해 보십시오

교류(AC):  주기적으로 방향이 역전되는 전기 전하의 흐름.

음이온:                               음전하 이온.

보정:                       표준 용액을 측정하여 셀 상수를 실증적으로 결정.

양이온:                              양전하 이온.

셀 상수 K [cm-1]:    이론: K = l / A, 전극(l) 간 거리 대
                                         극 간 전해질(A)의 유효 교차 단면의 비.
                                        셀 상수는 전도성을 전도값으로 변환하는 데 사용되며 보정을 통해 결정됩니다.
                                        이론과 실제 셀 상수 간 차이는 필드 선에서 비롯됩니다.

전도성 G [S]:        자재가 전기를 전도할 수 있는 능력.

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6.1 비선형 보정에 대한 온도 보정 계수 f₂₅

6.2 메틀러 토레도 전도도 표준의 온도 계수(α-값)

6.3 전도도의 TDS로의 변환 계수