이 글의 목적은 현장에서 실제로 쓰이는 화학물질 센서·가스검지기 종류를 원리, 적용 가스, 장단점, 유지관리 관점에서 체계적으로 비교하여 설비·공정·안전관리 담당자가 목적에 맞는 장비를 빠르게 선정하도록 돕는 것이다.
1. 센서와 검지기 구분과 기본 용어 정리
1) 센서와 검지기 차이
센서는 특정 가스를 전기적 신호로 바꾸는 핵심 부품이다.
검지기는 센서에 전원, 신호처리, 표시·알람, 통신, 자가진단, 방폭 구조 등을 결합한 완제품 장비이다.
같은 센서라도 검지기 구조에 따라 성능이 달라지므로 센서 원리와 검지기 구현 방식을 같이 봐야 한다.
2) 설치형과 휴대형, 확산식과 흡입식
설치형은 특정 지점의 연속 감시를 목적으로 하며 제어반 연동과 인터록에 유리하다.
휴대형은 작업자 주변의 개인 노출과 밀폐공간 진입 전 점검에 유리하다.
확산식은 공기가 센서로 자연 확산되는 방식이며 구조가 단순하고 고장이 적은 편이다.
흡입식은 펌프로 공기를 빨아들이며 원격 샘플링과 빠른 응답에 유리하지만 필터·튜빙·펌프 관리가 필요하다.
3) 성능 지표의 의미
검지 범위는 ppm, ppb, %Vol, %LEL처럼 단위가 다르며 대상 가스와 위험 시나리오에 맞춰야 한다.
응답 시간은 T90 같은 지표로 표현되며 누출 조기 감지에는 매우 중요하다.
드리프트는 시간이 지남에 따라 영점·감도가 변하는 현상이며 교정 주기와 총비용에 직접 영향을 준다.
간섭가스는 목표가스가 아닌데도 반응하는 현상이며 공정 혼재 가스 환경에서 오경보의 주요 원인이다.
주의 : 검지기 선택에서 “검지 가능한가”만 확인하면 사고로 이어지기 쉽다. 목표 농도 범위, 간섭가스, 산소 존재 여부, 습도·온도, 교정 가능성, 방폭·방진 등급, 유지보수 인력과 부품 공급까지 같이 검토해야 한다.
2. 원리별 가스 센서·검지기 종류 비교
1) 전기화학식 센서 기반 독성가스·산소 검지기
전기화학식은 목표 가스가 전극에서 산화·환원 반응을 일으키며 발생하는 전류를 측정하는 방식이다.
ppm 수준의 독성가스와 산소 결핍 감시에 널리 쓰이며 휴대형 멀티가스 검지기의 핵심 기술로 자주 쓰인다.
습도와 온도 변화에 영향을 받을 수 있어 보정 알고리즘과 사용 환경 관리가 중요하다.
간섭가스에 의한 교차감도가 존재할 수 있어 혼합가스 공정에서는 간섭 목록과 보정 가능 여부를 반드시 확인해야 한다.
센서 수명은 소모성에 가깝고 목표 가스 및 환경 조건에 따라 교체 주기가 달라진다.
2) 촉매연소식(펠리스터) 가연성가스(%LEL) 검지기
촉매연소식은 가연성 가스가 가열된 촉매 비드 표면에서 산화되며 발생하는 열 변화로 저항이 변하는 원리이다.
메탄, 프로판 등 탄화수소 및 수소 등 가연성 가스를 %LEL 범위로 감시하는 용도에 널리 쓰이다.
작동 원리상 산소가 필요하므로 산소 결핍 환경에서는 정확도가 떨어질 수 있다.
실리콘, 황화합물, 납 화합물 등 촉매를 피독시키는 물질이 있으면 감도가 급격히 저하될 수 있다.
고농도 가스에 노출되면 성능 저하가 발생할 수 있어 점검과 재교정 체계가 중요하다.
3) 적외선(IR, NDIR) 가연성가스·이산화탄소 검지기
적외선 방식은 특정 파장의 적외선을 가스가 흡수하는 특성을 이용하여 농도를 계산하는 방식이다.
탄화수소계 가연성가스와 이산화탄소 감시에서 강점이 있으며 촉매 피독 문제가 없는 편이다.
산소에 의존하지 않는 방식이라 산소 농도가 낮은 환경에서도 적용성이 높다.
다만 수소처럼 적외선 흡수 특성이 약한 가스는 적외선 방식으로 직접 검지가 어려운 경우가 있어 대상 가스 적합성을 확인해야 한다.
설치형 LEL 감시에서 장기 안정성과 유지보수 부담을 줄이려는 목적에 자주 검토된다.
4) 광이온화(PID) VOC 검지기
PID는 자외선 램프로 VOC를 이온화시키고 그 이온 전류를 측정하여 농도를 읽는 방식이다.
대부분의 VOC를 넓게 커버하지만 모든 유기화합물을 동일 감도로 측정하지 않으므로 보정계수 개념을 이해해야 한다.
메탄처럼 이온화 에너지가 높은 가스는 PID로 검지되지 않는 대표 사례이므로 “VOC 측정기”를 “가연성가스 측정기”로 오해하면 안 된다.
램프 오염과 램프 수명, 습도·먼지 환경의 영향이 있어 정기 청소와 기능 점검 체계를 갖춰야 한다.
5) 반도체식(MOS) 가스 센서 기반 경보기
반도체식은 금속산화물 표면에서 가스 흡착에 따라 전기전도도가 변하는 원리이다.
저가·소형화에 유리하여 생활 안전 경보기나 간이 모니터링에 널리 쓰이다.
온도·습도 변화 및 다양한 가스에 동시 반응하는 특성이 있어 선택성이 상대적으로 낮을 수 있다.
정밀 계측이나 법적 기준 준수 목적에는 교정·검증 가능성과 성능 보증 조건을 특히 엄격하게 확인해야 한다.
6) 초음파 가스 누출 검지기
초음파 방식은 고압 가스가 누출될 때 발생하는 초음파 대역 소음을 감지하는 방식이다.
바람이나 가스 종류에 덜 의존하여 “가스 구름이 센서에 도달하기 전”의 누출 소스를 빠르게 포착하는 장점이 있다.
다만 저압 누출이나 미세 누출에서는 감도가 제한될 수 있어 목적에 맞는 적용이 필요하다.
7) 개방경로(Open-path) 적외선 검지기
개방경로 방식은 송신기와 수신기 사이의 광로 전체에서 가스 흡수를 측정하는 방식이다.
탱크팜, 하역장, 공정 경계 등 넓은 구역의 확산 누출을 조기 탐지하는 목적에 적합하다.
점형 센서처럼 “한 지점 농도”가 아니라 “경로 적분 농도” 개념이므로 경보 설정과 설치 설계가 중요하다.
8) 컬러리메트릭(검지관·테이프) 기반 측정
검지관은 일회성 시약 반응으로 변색 길이를 읽는 방식이며 현장 스크리닝에 유리하다.
테이프 방식은 반응 테이프를 연속 이송하면서 변색을 광학적으로 읽어 연속 감시를 구현하는 방식이다.
특정 부식성·산성 가스 등 전기화학식에서 간섭·수명 이슈가 큰 경우 대안으로 검토되기도 하다.
3. 원리별 핵심 비교 표
| 구분 | 대표 대상 | 강점 | 제약·리스크 | 유지관리 포인트 |
|---|---|---|---|---|
| 전기화학식 | CO, H2S, SO2, NO2, Cl2, NH3, O2 등 | 독성가스 ppm 감지에 강점이 크다 | 습도·온도 영향과 교차감도가 존재할 수 있다 | 정기 교정과 센서 수명 관리가 필요하다 |
| 촉매연소식(펠리스터) | 가연성가스 %LEL | 가연성 범용 감지에 널리 쓰이다 | 산소 필요성과 촉매 피독 위험이 크다 | 피독 물질 관리와 기능 점검이 중요하다 |
| 적외선(IR, NDIR) | 탄화수소계 가연성, CO2 | 피독에 강하고 장기 안정성이 좋다 | 특정 가스는 원리상 부적합할 수 있다 | 광학부 오염 관리와 정기 점검이 필요하다 |
| PID | VOCs | 다양한 VOC를 빠르게 스크리닝하다 | 메탄 등 일부 가스는 검지되지 않다 | 램프 청소·교정계수 관리가 필요하다 |
| 반도체식(MOS) | CO, VOC 등(제품별 상이) | 저가·소형화에 유리하다 | 선택성이 낮고 환경 영향이 크다 | 현장 검증과 주기 점검이 중요하다 |
| 초음파 | 고압 가스 누출(가스 종류 무관) | 가스 구름 도달 전 누출을 포착하다 | 저압·미세 누출에는 제한이 있다 | 설치 위치 최적화와 소음 환경 평가가 필요하다 |
| 개방경로 IR | 넓은 구역 확산 누출 | 구역 감시에 유리하다 | 경로 적분 개념이라 해석이 다르다 | 정렬 유지와 광로 장애물 관리가 필요하다 |
| 검지관·테이프 | 특정 독성가스, 부식성 가스 | 현장 즉시 확인과 선택성 확보가 가능하다 | 검지관은 연속 감시가 아니다 | 시약 유효기간과 샘플링 조건 관리가 필요하다 |
4. 현장 시나리오별 추천 조합
1) 저장탱크·하역장·탱크팜
대면적 확산 누출 위험이 크므로 개방경로 IR과 점형 설치형을 조합하는 구성이 유리하다.
가연성가스는 IR LEL 또는 촉매연소식을 목적과 환경에 따라 선택하다.
바람이 강하고 누출이 고압 가능성이 있으면 초음파 누출 검지를 보조로 검토하다.
2) 반도체·디스플레이 공정 유틸리티
다종 가스와 간섭가스가 많은 환경이므로 교차감도와 오경보 리스크를 중심으로 평가하다.
독성가스는 전기화학식이 기본이지만 간섭이 큰 구간은 적외선 계열 또는 다른 원리의 대체 기술을 병행 검토하다.
샘플링 매니폴드 구성에서는 흡입식의 필터 막힘, 라인 흡착, 응답 지연을 반드시 검증하다.
3) 연구실·실험실·소규모 취급 시설
휴대형 멀티가스 검지기와 국소 배기 후드 주변의 설치형 점형 센서를 조합하는 구성이 현실적이다.
VOC 취급이 많으면 PID 휴대형을 추가하여 누출·노출을 빠르게 확인하다.
4) 밀폐공간 작업
산소, 가연성(%LEL), 대표 독성가스의 동시 측정이 기본이다.
확산식 휴대형만으로 불충분한 구조에서는 흡입식 펌프형과 원격 프로브를 활용하다.
진입 전·작업 중 상시 감시와 함께 구조·대피 절차와 연동하여 운영하다.
주의 : 밀폐공간에서는 “센서가 정상 표시”여도 안전을 보장하지 않다. 교정 불량, 잘못된 가스 선택, 흡입 라인 누설, 층상 분포, 간섭가스 등으로 실제 위험을 놓칠 수 있으므로 절차 중심으로 운영해야 한다.
5. 선택 기준 체크리스트
1) 목표 가스와 농도 범위를 먼저 확정하다
가연성 위험이면 %LEL 범위의 검지가 핵심이다.
급성 독성 위험이면 ppm 범위의 신뢰성이 핵심이다.
환경 기준이나 누출 관리 목적이면 ppb 수준까지 필요할 수 있으므로 PID 또는 분석기급 장비를 검토하다.
2) 간섭가스와 환경 조건을 수치보다 우선 검토하다
혼합가스 공정에서는 교차감도와 오경보가 더 큰 비용을 만든다.
고습·건조, 온도 급변, 분진, 실리콘 계열 증기, 황화물 존재 여부를 확인하다.
3) 설치 설계가 성능의 절반이다
가스 비중, 환기 흐름, 누출 예상 지점, 장애물, 유지보수 접근성을 반영하여 설치 위치를 결정하다.
흡입식은 라인 길이, 라인 재질, 응답 지연, 응축수 문제를 사전에 시험하다.
4) 교정과 기능 점검이 가능한 운영 모델을 선택하다
정기 교정 가스 확보가 가능한지 확인하다.
현장 인력이 교정·점검을 수행할지, 외주 유지보수를 쓸지에 따라 장비 전략이 달라지다.
부품 수급과 센서 리드타임이 긴 제품은 장기 운영 리스크가 커지다.
6. 교정·점검 운영 표준 예시
| 항목 | 목적 | 권장 실행 시점 | 실무 팁 |
|---|---|---|---|
| 일상 점검 | 외관·알람·표시 이상 확인이다 | 매일 또는 교대 시이다 | 흡입식은 필터·튜빙 막힘을 같이 확인하다 |
| 범프 테스트 | 가스 반응과 알람 동작 확인이다 | 휴대형은 사용 전 또는 정기이다 | 교정과 다르게 “반응 여부” 확인에 초점을 두다 |
| 영점·감도 교정 | 정확도 유지이다 | 제조사 권장 주기 또는 리스크 기반이다 | 간섭가스가 많으면 교정 기록으로 드리프트를 관리하다 |
| 센서 교체 | 수명·성능 저하 대응이다 | 수명 도래 또는 성능 기준 이탈 시이다 | 예비 센서 재고와 교체 후 검증 절차를 표준화하다 |
주의 : 교정 가스 실린더와 레귤레이터 취급은 자체 위험을 동반하다. 누출 방지, 환기, 작업자 보호구, 실린더 고정, 사용 후 밸브 차단을 절차로 강제해야 한다.
7. 구매 사양서에 반드시 넣어야 할 요구 조건
1) 성능 요구 조건이다
목표 가스 목록과 농도 범위를 명시하다.
응답 시간, 반복성, 드리프트, 허용 오차 범위를 정의하다.
간섭가스 목록과 허용 오경보 조건을 명시하다.
2) 설치·운영 요구 조건이다
방폭 등급, 방수·방진 등급, 사용 온습도 범위를 명시하다.
출력 신호 방식, 통신, 경보 접점, 자가진단, 전원 이중화 요구를 정리하다.
흡입식이면 샘플링 유량, 라인 길이, 필터 등 소모품 사양을 포함하다.
3) 유지관리 요구 조건이다
교정 방법, 교정 가스, 권장 주기, 필수 공구, 소프트웨어 접근 권한을 명시하다.
센서·램프·필터·펌프 등의 예상 교체 주기와 단가를 총비용 관점에서 비교하다.
현장 교육, 긴급 출동, 예비 부품 보장 조건을 계약에 포함하다.
8. 자주 발생하는 오해와 실패 사례
1) PID로 가연성가스를 커버한다고 오해하다
PID는 VOC 스크리닝에 강점이 있지만 모든 가연성가스를 대체하지 않다.
가연성 위험 관리는 %LEL 전용 검지 로직으로 설계해야 한다.
2) 촉매연소식이 “범용이니 안전하다”라고 단정하다
촉매 피독과 산소 의존성 때문에 특정 공정에서는 오히려 위험을 키우다.
피독 가능 물질과 산소 농도 변동이 있으면 IR LEL 등 대안을 검토하다.
3) 설치 위치를 대충 정하고 장비 성능 탓을 하다
누출 지점과 기류를 무시하면 고성능 장비도 감지를 놓치다.
설치 전 간단한 연막·추적가스 테스트로 흐름을 확인하고 위치를 최적화하다.
4) 교정 없이 “표시가 뜨니 정상”이라고 운영하다
센서는 시간이 지나면 드리프트가 발생하다.
교정 기록과 범프 테스트 기록이 없는 운영은 안전감사의 주요 부적합이 되다.
9. 간단한 선정 로직 예시
1) 위험 시나리오를 정의하다 - 가연성 폭발 위험인지 확인하다 - 급성 독성 노출 위험인지 확인하다 - VOC 누출 관리 목적인지 확인하다
대상 가스와 농도 범위를 확정하다
%LEL, %Vol, ppm, ppb 중 어떤 범위가 필요한지 결정하다
환경 조건을 점검하다
산소 결핍 가능성 여부를 확인하다
실리콘/황화물 등 피독 물질 존재 여부를 확인하다
온습도, 분진, 부식성, 응축수 가능성을 확인하다
원리를 1차 선택하다
독성가스: 전기화학식 중심으로 검토하다
가연성가스: IR LEL 또는 촉매연소식을 환경에 맞춰 선택하다
VOC: PID를 기본으로 검토하다
고압 누출 조기탐지: 초음파를 보조로 검토하다
대면적 확산 감시: 개방경로 IR을 검토하다
교정·유지관리 실행 가능성을 최종 확인하다
교정 가스 확보, 인력, 예비품, 기록 체계를 점검하다FAQ
전기화학식 센서의 교정 주기 설정 방법이다
교정 주기는 제조사 권장값을 출발점으로 삼고, 드리프트 기록과 오경보·미경보 위험도를 반영하여 리스크 기반으로 조정하는 방식이 현실적이다.
온습도 변동이 큰 현장, 간섭가스가 많은 현장, 센서 노출이 잦은 현장은 교정 주기를 더 짧게 잡아야 하다.
촉매연소식과 IR LEL 중 무엇을 우선 검토해야 하는가에 대한 기준이다
산소 결핍 가능성이 있거나 촉매 피독 물질이 존재하면 IR LEL을 우선 검토하는 접근이 유리하다.
대상 가스가 수소 중심이거나 설치 조건과 비용 제약이 크면 촉매연소식을 검토하되 피독 리스크 관리가 전제되어야 하다.
PID 측정값을 ppm으로 그대로 믿어도 되는가에 대한 실무 관점이다
PID는 보통 특정 기준 가스로 교정되며 다른 물질은 보정계수를 적용해야 농도가 가까워지다.
현장에서는 절대농도보다 “증가 추세, 누출 위치 추적, 상대 비교”에 강점이 있다는 관점으로 운영하는 것이 안전하다.
흡입식 샘플링 검지기에서 응답이 늦어지는 주요 원인이다
라인 길이 증가, 필터 막힘, 펌프 유량 저하, 라인 재질 흡착, 응축수 발생이 대표 원인이다.
라인 구성 변경 시에는 실제 가스를 쓰기 어렵다면 대체 추적가스로 응답 시간을 검증하는 절차를 두는 것이 좋다.