KR100383046B1 - 에어와치 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 굴뚝배출 오염물질자료와 기상자료를 실시간으로 받아들여 현재의 오염물질 확산영향을 예측하여 대기오염 배출시설을 종합 관리하기 위한 에어와치 시스템에 관한 것으로, 통상의 굴뚝원격측정시스템과 기상탑을 포함하는 대기오염 배출시설 관리 시스템에 있어서, 굴뚝측정 데이터와 기상측정 데이터를 실시간으로 입력받는 콜랙터/어넬라이저; 상기 데이터를 주변기여농도 예측작업을 위한 입력 데이터 형태로 가공해 주는 트랜스포머; 가공 데이터를 디스플레이하는 데이터 뷰어; 가공 데이터를 저장하는 1차 데이터베이스; 가공된 오염물질 배출량 자료 및 기상자료를 분석, 처리하여 단기 및 장기 대기확산 모델에 따라 특정반경 영역의 지점의 전자지도 위에 같은 농도를 갖는 지점들을 선으로 연결하여 '등농도 곡선'을 구하고, 사용자가 굴뚝배출오염물질이 주변지역에 미치는 기여도를 분석하는 중앙처리장치; 대기확산 모델링 수행결과를 사용자에게 시각적으로 확인할 수 있도록 화면 표시하는 리절트뷰어; 출력데이터를 저장하는 2차 데이터베이스; 및 대기확산 모델링 수행결과를 보고서 형식으로 출력하는 보고서 프린터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 에어와치 시스템(Airwatch System)에 관한 것으로 보다 상세하게는, 굴뚝배출 오염물질자료와 기상자료를 실시간으로 받아들여 현재의 오염물질 확산영향을 예측하여 대기오염 배출시설을 종합 관리하기 위한 에어와치 시스템에 관한 것이다.
종래 대기분야의 배출시설 관리시스템은 단순히 굴뚝에서 배출되는 오염물질의 농도를 실시간으로 측정하여 중앙 통제소에 저장하고 굴뚝에 오염물질의 농도가 배출허용기준을 초과할 경우에 경보를 울려주는 수준으로, 각 굴뚝에서 배출되는 오염물질의 농도를 기록하는 정도는 가능했으나, 굴뚝에서 배출된 오염물질이 대기중 확산에 의해서 주변지역에 미치는 영향을 예측할 수는 없었다.또한 기존에 대기확산 모델링에 사용되는 기상자료는 기상청으로부터 입수한 자료를 가공하여 사용하는 방식을 택하고 있기 때문에 실시간 기상 데이터를 입력하기에는 기술적으로 어려움이 있으며, 엄밀한 의미에서 모델링 실행에 굴뚝주변의 국지적 기상 데이터를 반영하기에는 한계가 있다. 즉, 종래에는 배출된 오염물질이 주변 지역에 미치는 영향을 실시간으로 관리하는 '실시간 대기배출시설 종합관리시스템'이 존재하지 않았던 것이다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 굴뚝배출 오염물질자료와 기상자료를 실시간으로 받아들여 현재의 오염물질 확산영향을 예측하여 대기오염 배출시설을 종합 관리하기 위한 에어와치 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 에어와치 시스템의 개념도.
도 2는 일반적인 굴뚝의 원격측정시스템.
도 3은 일반적인 기상탑 시스템.
도 4는 본 발명에 따른 에어와치 시스템의 상세 구성도.〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉1 : 굴뚝원격측정시스템 2 : 기상탑26,38 : 데이터로거 27, 39 : 모뎀40 : 콜랙터/어넬라이저 41 : 에러핸들러42 : 트랜스포머 43 : 데이터 뷰어44 : 1차데이터베이스 45 : 중앙처리장치46 : 리절트뷰어 47 : 2차데이터베이스48 : 보고서 프린터
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어와치 시스템은, 통상의 굴뚝에 설치되어 각각의 센서와 측정장치로 산소, 먼지, 황산화물, 질소산화물, 일산화탄소, 유량, 온도 등의 배출가스자료를 측정하고, 이 출력값을 데이터로거에 통합한 후 모뎀을 통하여 원격지로 전송하는 굴뚝원격측정시스템과; 상기 굴뚝 주변에 설치되어 각각의 센서와 측정장치로 일사량, 풍향, 풍속, 온습도, 기압 등의 기상자료를 측정하고, 이 출력값을 데이터로거에 통합한 후 모뎀을 통하여 원격지로 전송하는 기상탑을 포함하는 대기오염 배출시설 관리 시스템에 있어서, 상기 각각의 모뎀을 통하여 굴뚝측정 데이터와 기상측정 데이터를 실시간으로 입력받고, 에러핸들러를 통하여 데이터 에러를 교정 받은 후, 데이터분석 및 포맷검사 기능을 수행하는 콜랙터/어넬라이저; 상기 콜랙터/어넬라이저에서 에러 교정을 받은 데이터를 주변기여농도 예측작업을 위한 입력 데이터 형태로 가공해 주는 트랜스포머; 상기 트랜스포머에서 가공된 데이터를 디스플레이하여 사용자에게 시각적으로 확인, 검사할 수 있도록 화면 표시하는 데이터 뷰어; 상기 트랜스포머에서 가공된 데이터를 저장하는 1차 데이터베이스; 상기 트랜스포머에서 가공된 오염물질 배출량 자료 및 기상자료를 분석, 처리하여 단기 및 장기 대기 확산 모델에 따라 특정반경 영역의 지점의 전자지도 위에 같은 농도를 갖는 지점들을 선으로 연결하여 '등농도 곡선'을 구하고, 사용자가 굴뚝배출오염물질이 주변지역에 미치는 기여도를 분석하는 중앙처리장치; 상기 중앙처리장치에서의 대기확산 모델링 수행결과를 사용자에게 시각적으로 확인할 수 있도록 화면 표시하는 리절트뷰어; 상기 중앙처리장치에서의 대기확산 모델링 수행결과 제공되는 출력데이터를 저장하는 2차데이터베이스; 및 상기 중앙처리장치에서의 대기확산 모델링 수행결과를 보고서 형식으로 출력하는 보고서 프린터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.도 1은 본 발명에 따른 에어와치 시스템의 개념도이다.
통상적으로 굴뚝(11)에서는 오염물질을 포함한 가스가 배출된다. 대기환경보전법에서는 굴뚝배출 가스량을 배출허용기준을 적용하여 규제하고 있으며, 상기 배출가스량을 측정하는 방법으로 1996년 이전까지는 측정요원이 직접 굴뚝을 타고 올라가 측정공에 센서를 집어넣고 배출가스의 성상을 측정해야만 되었다. 그러나 상기 배출가스성상 측정이 위험하고, 번거로움이 많아 1996년부터는 직접 굴뚝 내부에 자동센서를 설치하고 센서로부터 얻어지는 배출가스 성상에 대한 데이터를 중앙통제소로 전송해주는 방법이 사용되기 시작했는데, 이를 원격 측정 시스템(Tele Metering System ; TMS)(1)이라 한다.
일반적으로 굴뚝에 설치된 원격측정시스템(1)의 배출가스 성상 측정항목은 먼지; O2; C0; N0x; ,S0x; 배출가스 유속 및 배출가스 온도 등이다. 상기 굴뚝배출가스 성상에 대한 자료는 본 발명의 중앙처리장치(45)에 배출가스 입력자료로서 5분 단위로 실시간 전송된다.
도2에 도시된 바와 같이, 일반적으로 굴뚝에 설치된 원격측정시스템(1)은 굴뚝(11)의 배출가스와 산소농도를 측정하기 위한 산소센서(12)와 산소센서(12)로부터 고유신호(RS485 통신규격)을 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 산소측정장치(13)와, 굴뚝(11) 배출가스의 오염물질 농도를 측정하기 위한 먼지센서(14)와 먼지센서(14)로부터 고유신호(RS485통신규격)을 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 먼지측정장치(15)와, 굴뚝(11) 배출가스의 황산화물을 측정하기 위한 황산화물 측정센서(16)와 황산화물 측정센서(16)로부터 고유신호(RS485 통신규격)를 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 황산화물 측정장치(17)와, 굴뚝(11) 배출가스의 질소산화물을 측정하기 위한 질소산화물 측정센서(18)와 질소산화물 측정센서(18)로부터 고유신호(RS485 통신규격)을 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 질소산화물 측정장치(19)와, 굴뚝(11) 배출가스의 일산화탄소를 측정하기 위한 일산화탄소 측정센서(20)와 일산화탄소 측정센서(20)로부터 고유신호(RS485 통신규격)을 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 일산화탄소 측정장치(21)와, 굴뚝(11) 배출가스의 유량을 측정하기 위한 유량센서(22)와 유량센서(22)로부터 고유신호(RS485 통신규격)을 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 유량측정장치(23)와, 굴뚝(11) 배출가스의 온도를 측정하기 위한 온도센서(24)와, 온도센서(24)로부터 고유신호(RS485 통신규격)를 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 온도측정장치(25)와, 산소측정장치(13); 먼지 측정장치(15); 황산화물 측정장치(17); 질소산화물 측정장치(19); 일산화탄소 측정장치(21); 유량 측정장치(23); 온도측정장치(25)의 출력값을 통합하여 모뎀(27)을 통하여 원격지로 전송하기 위한 데이터로거(26)로 이루어진다.
기상자료는 굴뚝주변 옥외에 기상탑(2)을 설치하여 측정된다. 기상탑에서 측정되는 기상자료에는 일사량; 풍향; 풍속; 기온; 습도; 기압 등이 있다. 상기 자료들은 실시간으로 본 발명의 중앙처리장치(45)에 전송된다.
도3에 도시된 바와 같이, 일반적으로 설치되는 기상탑(2)은 대기중 일사량을 측정하는 일사량센서(28)와, 일사량센서(28)로부터 고유신호(RS485 통신규격)을 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 일사량측정장치(29)와, 대기중 풍향을 측정하는 풍향 센서(30)와 풍향센서(30)로부터 고유신호(RS485 통신규격)를 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 풍향측정장치(31)와, 대기중 풍속을 측정하는 풍속 센서(32)와 풍속센서(32)로부터 고유신호(RS485 통신규격)를 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 풍속측정장치(33)와, 대기중 온습도를 측정하는 온습도센서(34)와 온습도센서(34)로부터 고유신호(RS485 통신규격)를 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 온습도 측정장치(35)와, 대기중 압력을 측정하는 기압센서(36)와 기압센서(36)로부터 고유신호(RS485 통신규격)를 입력받아 증폭·변형하여 검출값을 분석하는 기압측정장치(37)와 일사량 측정장치(29); 풍향측정장치(31); 풍속 측정장치(33); 온습도 측정장치(35); 기압측정장치(37)의 출력값을 통합하여 모뎀(39)을 통하여 원격지로 전송하기 위한 데이터로거(38)로 이루어진다.
도 4는 본 발명에 따른 에어와치 시스템의 상세 구성도이다.도시된 바와 같이, 본 발명은 통상의 굴뚝(11)에 설치되어 각각의 센서(12,14,16,18,20,22,24)와 측정장치(13,15,17,19,21,23,25)로 산소, 먼지, 황산화물, 질소산화물, 일산화탄소, 유량, 온도 등의 배출가스자료를 측정하고, 이 출력값을 데이터로거(26)에 통합한 후 모뎀(27)을 통하여 원격지로 전송하는 굴뚝원격측정시스템(1)과; 상기 굴뚝(11) 주변에 설치되어 각각의 센서(28,30,32,34.36)와 측정장치(29,31,33,35,37)로 일사량, 풍향, 풍속, 온습도, 기압 등의 기상자료를 측정하고, 이 출력값을 데이터로거(38)에 통합한 후 모뎀(39)을 통하여 원격지로 전송하는 기상탑(2)을 포함하는 대기오염 배출시설 관리 시스템에 있어서, 상기 각각의 모뎀(27)(39)을 통하여 굴뚝측정 데이터와 기상측정 데이터를 실시간으로 입력받고, 에러핸들러(41)를 통하여 데이터 에러를 교정 받은 후, 데이터분석 및 포맷검사 기능을 수행하는 콜랙터/어넬라이저(40); 상기 콜랙터/어넬라이저(40)에서 에러교정을 받은 데이터를 주변기여농도 예측작업을 위한 입력 데이터 형태로 가공해 주는 트랜스포머(42); 상기 트랜스포머(42)에서 가공된 데이터를 디스플레이하여 사용자에게 시각적으로 확인, 검사할 수 있도록 화면 표시하는 데이터 뷰어(43); 상기 트랜스포머(42)에서 가공된 데이터를 저장하는 1차 데이터베이스(44); 상기 트랜스포머(42)에서 가공된 오염물질 배출량 자료 및 기상자료를 분석, 처리하여 단기 및 장기 대기확산 모델에 따라 특정반경 영역의 지점의 전자지도 위에 같은 농도를 갖는 지점들을 선으로 연결하여 '등농도 곡선'을 구하고, 사용자가 굴뚝배출오염물질이 주변지역에 미치는 기여도를 분석하는 중앙처리장치(45); 상기 중앙처리장치(45)에서의 대기확산 모델링 수행결과를 사용자에게 시각적으로 확인할 수 있도록 화면 표시하는 리절트뷰어(46); 상기 중앙처리장치(45)에서의 대기확산 모델링 수행결과 제공되는 출력데이터를 저장하는 2차데이터베이스(47); 및 상기 중앙처리장치(45)에서의 대기확산 모델링 수행결과를 보고서 형식으로 출력하는 보고서 프린터(48)로 구성된다.상기에서 중앙처리장치(45)에는 입력된 굴뚝측정 데이터와 기상측정 데이터를 처리하여 대기확산 모델링을 분석하는 에어마스터 프로그램이 내장되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 상세히 살펴보면, 먼저 굴뚝(11)으로부터 연결된 모뎀(27)을 통하여 콜랙터/어넬라이저(Collector/Analyzer) (40)로 송신되는 굴뚝측정 데이터와 기상탑(2)으로부터 연결된 모뎀(39)을 통하여 콜랙터/에널라이저(40)로 송신되는 기상측정 데이터는 데이터를 저장; 버퍼 에어리어(Buffer Area)를 관장; 데이터분석; 포맷검사 기능을 가진 콜랙터/에널라이저(40)를 통하여 중앙통제실에 입력된 후 에러핸들러(Error Handler)(41)를 통하여 데이터 에러를 교정받는다.콜랙터/에널라이저(40)에서 에러교정을 받은 데이터는 주변기여농도 예측작업을 위한 형태로 데이터를 가공해 주는 트랜스포머(Transformer)(42)를 통과하여 에어마스터에서 입력자료로 사용될 수 있는 형태로 가공된다.가공된 데이터는 1차 데이터베이스(44)에 저장되며 사용자는 이를 데이터 뷰어(43)를 통하여 시각적으로 확인; 검사할 수 있다. 1차 데이터베이스(44)에 저장된 데이터는 중앙처리장치(45)에 입력되고 대기확산 모델링을 분석하는 에어마스터 프로그램에 실시간 입력자료로 사용된다.중앙처리장치(45)는 5분단위로 원격측정 시스템(1)의 모뎀(27)에서 전송되는 오염물질 배출량 자료를 모델링의 배출원 입력자료로 사용하고, 5분단위로 기상탑(2)의 모뎀(39)에서 전송되는 기상자료를 콜랙터/에널라이저(40)와 트랜스포머(42)를 이용하여 가공한 후, 단기모델, 장기모델을 수행하여 2.5km×2.5km; 5.0km×5.0km; 10.0km×10.0km 영역의 지점의 전자지도 위에 같은 농도를 갖는 지점들을 직선으로 연결하는 원리를 이용한 '등농도 곡선'을 도식화하여 사용자가 굴뚝배출 오염물질이 주변지역에 미치는 기여도를 분석할 수 있도록 데이터를 제공한다.대기확산 모델링 수행결과 제공되는 출력데이터는 2차데이터베이스(47)에 저장되며, 사용자는 리절트뷰어(Result Viewer)(46)를 통하여 시각적으로 확인해 볼 수 있다.또한, 사용자가 원할 경우 대기확산 모델링을 수행한 결과를 보고서(48)형식으로 출력하는 기능을 수행할 수 있다. 또한 실시간 확산 모델링 결과, 굴뚝 주변 지역의 기여농도가 대기환경기준을 초과할 경우, 경고기능을 수행하여 사업장의 적정 조업조건 및 방지시설의 효율 설정에 도움을 줄 수 있다.이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 에어와치 시스템에 의하면, 실시간으로 배출가스 자료가 모델에 입력되므로, 현재시간의 오염물질 배출량이 고려된 주변지역의 기여농도분석이 이루어질 수 있고, 실시간으로 굴뚝주변의 기상자료가 모델에 입력되므로, 현재시간 기상에 따른 오염물질의 확산 형태를 파악할 수 있으며, 굴뚝근접지역의 기상이 반영되므로 국지기상을 기여농도분석에 반영될 수 있다. 또한, 공단지역이나 굴뚝밀집지역인 경우, 특정지점의 오염도에 대해 굴뚝별 기여도 파악이 신속하게 이루어질 수 있다. 실시간으로 데이터로 수행되는 오염물질 기여농도분석으로, 굴뚝주변지역의 오염물질 폭로 예측이 가능하므로 굴뚝주변거주 주민들이 환경적인 안전성을 확보받을 수 있다. 각 굴뚝별로 기상탑을 설치하므로, 에어와치 시스템이 설치된 지역에 대한 국지 기상데이터를 확보할 수 있는 부수적인 장점이 있다. 또한, 오염물질 총량관리 방안도입의 필요성이 대두되고 있는 시점에서 TMS을 포함한 에어와치 시스템은 총량규제, 배출권 거래제도 도입을 앞둔 사전 인프라 구축에 기여할 수 있다. 최근 민원이 제기되는 공단지역의 악취문제의 영향을 평가하는 데에도 본 발명의 에어와치 시스템을 이용할 수 있는 다양한 효과가 있다.
Claims (3)
- 통상의 굴뚝(11)에 설치되어 각각의 센서(12,14,16,18,20,22,24)와 측정장치(13,15,17,19,21,23,25)로 산소, 먼지, 황산화물, 질소산화물, 일산화탄소, 유량, 온도 등의 배출가스자료를 측정하고, 이 출력값을 데이터로거(26)에 통합한 후 모뎀(27)을 통하여 원격지로 전송하는 굴뚝원격측정시스템(1)과; 상기 굴뚝(11) 주변에 설치되어 각각의 센서(28,30,32,34.36)와 측정장치(29,31,33,35,37)로 일사량, 풍향, 풍속, 온습도, 기압 등의 기상자료를 측정하고, 이 출력값을 데이터로거(38)에 통합한 후 모뎀(39)을 통하여 원격지로 전송하는 기상탑(2)을 포함하는 대기오염 배출시설 관리 시스템에 있어서,상기 각각의 모뎀(27)(39)을 통하여 굴뚝측정 데이터와 기상측정 데이터를 실시간으로 입력받고, 에러핸들러(41)를 통하여 데이터 에러를 교정 받은 후, 데이터분석 및 포맷검사 기능을 수행하는 콜랙터/어넬라이저(40);상기 콜랙터/어넬라이저(40)에서 에러교정을 받은 데이터를 주변기여농도 예측작업을 위한 입력 데이터 형태로 가공해 주는 트랜스포머(42);상기 트랜스포머(42)에서 가공된 데이터를 디스플레이하여 사용자에게 시각적으로 확인, 검사할 수 있도록 화면 표시하는 데이터 뷰어(43);상기 트랜스포머(42)에서 가공된 데이터를 저장하는 1차 데이터베이스(44);상기 트랜스포머(42)에서 가공된 오염물질 배출량 자료 및 기상자료를 분석, 처리하여 단기 및 장기 대기확산 모델에 따라 특정반경 영역의 지점의 전자지도 위에 같은 농도를 갖는 지점들을 선으로 연결하여 '등농도 곡선'을 구하고, 사용자가 굴뚝배출오염물질이 주변지역에 미치는 기여도를 분석하는 중앙처리장치(45);상기 중앙처리장치(45)에서의 대기확산 모델링 수행결과를 사용자에게 시각적으로 확인할 수 있도록 화면 표시하는 리절트뷰어(46);상기 중앙처리장치(45)에서의 대기확산 모델링 수행결과 제공되는 출력데이터를 저장하는 2차데이터베이스(47); 및상기 중앙처리장치(45)에서의 대기확산 모델링 수행결과를 보고서 형식으로 출력하는 보고서 프린터(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어와치 시스템.
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