냉각탑 수질 제어 시스템 개발 = Development of a Water Quality Control System for Cooling Towers

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Cooling tower is an important equipment of the cooling systems for large buildings like factories and department stores. Water used for cooling in cooling tower is reused continuously. If the water is polluted, corrosion and scale may happen at equipments and pipes. In order to prevent this problem, it is necessary to control the water quality using chemicals. To control the water quality, an automatic control system is designed, fabricated, and experimented. The control system is based on an imbedded microcontroller. Relays are used for power driving, an LCD and LED for display, and RS485 for remote data acquisition. Monitoring program is also developed for easy man-machine interface and extraction of data stored in the imbedded processor and EEPROM. The control system calculates amounts of chemicals necessary using sensor data and injects the chemicals into the cooling tower on proper time. The developed water quality control system is expected to reduce cost of maintenance and extend the lifetime of the cooling systems with low cost.

국문 초록 (Abstract)

냉각탑은 공장, 백화점 등과 같은 대형 건물의 냉각 시스템의 중요한 설비 중의 하나이다. 냉각탑에서 사용되는 냉각수는 한번 유입하면 계속적으로 재사용하게 된다. 하지만 냉각수를 오랜 기간 재사용하게 되면 냉각수가 오염되어 설비나 파이프 등에 부식과 스케일을 발생시킬 수 있다. 이를 방지하기 위해선 약품을 사용하여 수질을 관리하여야 한다. 본 연구에서는 수질 관리를 위한 자동제어 시스템의 설계, 제작, 실험에 관하여 다루었다. 개발된 시스템은 임베디드 마이크로 컨트롤러를 기반으로 약품주입 밸브 및 펌프구동을 위한 릴레이, 작동상태 표시를 위한 LCD와 LED패널, 원거리에서의 다수의 센서데이터 획득을 위한 RS485통신이 사용되었고 사용자가 이용하기 쉬운 그래픽 기반의 통신프로그램 또한 개발하였으며 12개월 이상의 운행 데이터가 EEPROM에 저장되어 이전의 운행기록이 확인 가능하다. 이 제어 시스템은 센서의 데이터를 이용하여 현재의 운행상태와 수질 정보를 파악하여 투여해야 할 약품의 양을 계산하고 정해진 시간에 맞게 냉각탑에 약품을 투여하게 된다. 또한 밸브 컨트롤을 이용하여 하나의 제어기로 최대 10개의 냉각탑에 5종류 이상의 약품을 정량 제어 가능한 경제적인 시스템이다. 본 시스템의 개발로 용수 및 약품의 절약과 부식 및 스케일 방지에 의한 장비의 수명 연장과 같은 경제적인 효과를 기대할 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 표목차 = ⅲ
• 그림목차 = ⅳ
• 국문초록 = ⅴ
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구배경 = 1
• 1.2 임베디드 시스템 = 2
• 제2장 시퀀스 제어 = 4
• 2.1 자동 제어 = 4
• 2.2 시퀀스 제어의 분류 = 6
• 제3장 냉각탑 수질제어시스템 개발 = 7
• 3.1 냉각탑 수질제어 시스템 구성 = 7
• 3.2 알고리즘 개발 = 9
• 3.2.1 자동제어 운행 알고리즘 = 9
• 3.2.2 인터럽트 처리 알고리즘 = 10
• 3.2.3 통신 프로그램 개발 = 12
• 3.3 하드웨어 개발 = 13
• 3.3.1 메인모듈 = 13
• 3.3.2 센서모듈 및 센서 = 19
• 3.3.3 케이스 = 22
• 제4장 운행 테스트 = 23
• 4.1 전류센서 운행 테스트 = 23
• 4.2 PH센서 운행 테스트 = 25
• 제5장 결론 = 28
• 참고문헌 = 29
• ABSTRACT = 30