KR101115661B1 - 레이저 및 광도계를 이용한 실시간 비산먼지 감시시스템 - Google Patents
레이저 및 광도계를 이용한 실시간 비산먼지 감시시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 레이저 및 광도계를 이용한 비산먼지 실시간 측정 및 감시시스템에 관한 것으로, 비산먼지가 발생하는 작업공간에 레이저를 발사하고 거울을 이용하여 반사된 레이저를 작업공간 중에 충분히 관통하도록 한 후 공기 중의 비산먼지에 의해 산란되어 광도가 약해진 레이저를 광도계를 이용하여 광도를 측정함으로써 비산먼지의 발생농도를 실시간으로 측정하여 관리자에게 비산먼지 농도정보를 전달함으로써 비산먼지 농도가 기준농도를 초과할 경우 해당 작업장에 경보를 발령하여 비산먼지 저감대책을 시행할 수 있도록 제어기능을 제공함으로써 비산먼지의 발생 즉시 신속한 대처가 가능한 시스템이다.
레이저, 광도계, 광학필터, 비산먼지
Description
도 1 은 본 발명의 레이저 및 광도계를 이용한 실시간 비산먼지 감시시스템을 나타낸 시스템도.
도 2 는 본 발명에 따라 실시간 비산먼지 감시를 수행하는 순서를 나타내는 순서도.
도 3 은 본 발명에 의한 실시간 비산먼지 감시시스템의 소프트웨어 화면을 나타낸 도면.
도 4 는 본 발명에 따라 광도계로 측정된 광도를 비산먼지 농도로 환산할 때 사용되는 환산관계를 보여주는 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 레이저 발생기 20: 광도계
30: 거울
본 발명은 레이저 및 광도계를 이용한 비산먼지 실시간 측정 및 감시시스템 에 관한 것으로, 비산먼지가 발생하는 작업공간에 레이저를 발사하고 거울을 이용하여 반사된 레이저를 작업공간 중에 충분히 관통하도록 다중경로를 확보한 후 공기 중의 비산먼지에 의해 산란되어 광도가 약해진 레이저를 광도계를 이용하여 광도를 측정함으로써 특정 지점에서의 농도를 산출하는 것이 아니라 작업공간 전체의 평균적인 비산먼지의 발생농도를 실시간으로 측정하여 관리자에게 비산먼지 농도정보를 전달함으로써 비산먼지 농도가 기준농도를 초과할 경우 해당 작업장에 경보를 발령하여 비산먼지 저감대책을 시행할 수 있도록 제어기능을 제공함으로써 비산먼지의 발생 즉시 신속한 대처가 가능한 시스템이다.
환경부 대기환경보전법에 정의된 바에 의하면 비산먼지란 "일정한 배출구 없이 대기중에 직접 배출되는 먼지"로 먼지돔 효과와 같은 가시악화 및 미세먼지 농도의 증가에 따른 호흡기 질환의 유발, 설비의 열화와 같은 환경피해를 가져오기 때문에 환경부 훈령 제 500호 "비산먼지 저감대책 추진에 관한 업무처리규정(2001.9.4)"에 의해 비산먼지 발생사업을 규정하고 적절한 저감활동을 의무적으로 전개하도록 환경법규로 정하고 있다.
또한 환경부에서는 건설활동이 활발하여 비산먼지 발생이 많은 봄철에 " 봄철 비산먼지발생사업장 특별점검"을 해마다 실시하여 위반업소를 적발하여 과태료를 부과하거나 고발조치를 하고 정부공사 입찰에 대한 불이익 처분을 위한 위반업체 명단발표와 같은 강력한 행정적인 조치를 취함으로써 환경부의 비산먼지 저감을 통한 대기질 개선의 강한 의지를 실천하고 있다.
그런데 비산먼지는 연돌 배출 먼지와는 달리 일정한 배출구 없이 노천 작업 장에서 바람에 의해 불규칙적으로 발생하기 때문에 비산먼지 발생을 검출하는 방법은 현재로서는 육안에 의하여 식별하는 방법 밖에는 없으며, 따라서 감시자의 유무에 따라 비산먼지의 발생이 검출되지 못하는 경우가 많으며 또한 감시자의 주관적인 판단에 의해 비산먼지의 발생여부에 대한 결정이 정량적이지 못한 경우가 많다.
본 발명은 상기와 같은 배경 하에서 레이저 및 광도계로 구성된 실시간 비산먼지 측정 및 감시시스템에 의하여 작업장에서 발생하는 비산먼지 농도를 실시간으로 자동적으로 측정함으로써 관리자가 환경법규를 준수할 수 있도록 비산먼지 발생작업을 실시간으로 관리할 수 있게 함에 그 목적이 있다.
종래기술에서는 작업공간 전체에 대한 평균적인 비산먼지 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 저가의 계측기기가 없기 때문에 본 장치는 간단한 광학장비 구성만으로도 비산먼지의 공간 상에서의 농도를 측정할 수 있는 매우 효과적인 방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 도 1에 제시된 시스템 도에서 설명하는 바와 같이, 비산먼지가 발생하는 작업장의 방해를 받지 않은 상부공간에 일정한 출력을 갖는 레이저를 발사하고 거울을 이용하여 비산먼지 발생지역의 일정공간을 통과할 수 있도록 광로를 형성한 뒤 최종적으로 레이저가 광도계에 도달하게 함으로써 비산먼지 농도에 비례하여 감소되는 광도를 측정함으로써 작업공간의 비산먼지 농도를 측정하는 기술을 제공한다.
상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 실시간 비산먼지 감시 시스템은, 비산먼지가 발생하는 노천 원료야드와 같은 작업장에 있어서, 상기 작업장에 비산먼지에 의해 효과적으로 흡수되는 공명파장을 갖는 레이저를 발생시키는 레이저 발생기;와, 상기 작업장의 주변에서 배치되어, 상기 발생된 레이저의 진행 경로에 대칭되게 배치되어 상기 레이저를 소정 각도로 반사시켜 다중 패스로 진행되게 하는 복수 개의 반사수단; 및 상기 반사수단에 의해 상기 작업장의 상부 공간을 통과하면서 교란되어 광도가 저하된 상기 레이저를 수신하여 상기 비산먼지의 농도 데이터를 산출하는 광도계;와 광도계 전단에 주위 광도의 변화에 의한 간섭영향을 최소화하기 위하여 비산먼지 흡수파장 대역만을 통과시키는 광학필터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 레이저는 비산먼지의 공명 파장인 500 내지 600 ㎚ 범위 이내의 것이 이용되며, 상기 산출된 비산먼지 농도 데이터를 온라인으로 전송 받아 화면상에 해당 작업장의 비산먼지 농도를 표시해줄 수 있으며, 산출된 비산먼지 농도가 기준치를 초과할 때 음향이나 기 설정된 별도의 화면색상에 의해 경보 신호를 하도록 구성될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.
첨부된 도 1에 의하면, 비산먼지 발생 작업장 내에 설치된 레이저 발생기(10)로부터 일정한 출력으로 발사된 레이저가 거울(30)을 이용하여 일정길이 이상 확보된 작업공간 상부의 방해를 받지 않은 대기를 투과하여 광학필터(21)을 거쳐 광도계(20)에 도달하게 되면 광도를 측정하여 광도와 비례하는 비산먼지 농도를 환산하고 이를 관리 프로그램의 화면상에 출력함으로써 환경관리자가 해당작업장의 비산먼지 초과여부를 확인할 수 있도록 감시기능을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 레이저 발생기(10)는 고가인 기존의 레이저 발생기 대신 설비단가가 저렴하며 장비부피도 작은 반도체 레이저 발생기를 사용하며, 비산먼지의 공명 파장인 500 내지 600㎚ 를 갖는 레이저를 발생시키는데, 이 파장을 갖는 레이저는 비산먼지가 발생한 공간을 지나는 동안 비산먼지에 의해 효과적으로 흡수되어 광도가 떨어지게 되고, 광도가 떨어진 레이저는 특정 파장 대역 즉 비산먼지의 공명 파장대역만을 선택적으로 투과시키는 광학필터(21)를 거침으로써 비산먼지 이외에 광도를 변화시키는 요인을 제거한 이후 최종적으로 광도계(20)에서 흡수되어 광도저하 수치에 따라 비산먼지의 농도 분석의 자료로 사용된다.
만일 해당 작업장에서 발생하는 비산먼지 농도가 정해진 작업기준에 의해 설정된 기준농도를 초과할 경우 환경관리자는 해당 작업장에 유무선으로 경보를 발령함으로써 비산먼지 저감을 위한 활동을 실시하도록 명령을 전달하게 된다.
도 2에서는 본 발명에 따른 실시간 비산먼지 감시를 수행하는 순서를 나타내는 순서도로서, 먼저, 레이저 발생기(10)와 광도계(20)의 작동상태를 확인하고(단계 S1), 단계 S1에서 정상적으로 작동하고 있는 상태임이 확인되면 레이저 발생기(10)에서는 비산먼지의 공명 파장을 갖는 레이저를 발사한다(단계 S2).
단계 S3에서는 비산먼지 발생지역을 통과하여 거울(30)에 반사되어 온 레이저를 비산먼지에 영향을 받는 파장 대역만을 투과시키는 광학필터(21)를 거쳐 광도 계(20)로 수신하고, 광도계(20)에서는 광도가 저하된 레이저를 분석하여 비산먼지의 농도를 환산하게 되며(단계 S4), 단계 S4에서 환산된 비산먼지 농도는 화면에 표시된다(단계 S5).
화면에 표시된 비산먼지 농도가 경보 발령을 위한 기준치를 초과하는 지를 단계 S6에서 판단하고, 기준치를 초과하면 단계 S7에서와 같이 경보를 발령하게 된다.
도 3은 위의 단계 S5에서도 언급한 바와 같이 실제로 현장에 적용할 수 있도록 구축된 원료 야드 비산먼지 관리 소프트웨어의 실시화면으로 화면상에 본 발명에 의한 측정시스템이 설치된 개요를 보여주며, 해당 작업장에서 측정된 비산먼지 농도를 표시하고 그 하단에 측정된 농도에 해당되는 분류를 각기 다른 색상으로 표현함으로써 환경관리자가 즉각적인 이해를 할 수 있도록 화면표시를 하도록 한다.
예를 들어 작업기준치 이하의 '안전' 분류에 해당되는 비산먼지 농도는 파란색, 작업기준에 근접하는 '근접' 분류에 해당되는 비산먼지 농도는 노란색, 작업기준치를 초과하는 '경보' 분류에 해당되는 비산먼지 농도는 빨간색으로 표시하고 일시적인 측정오류나 측정시스템의 고장 시에는 검은색으로 표시함으로써 환경관리자가 색상만 확인하더라도 직관적으로 상태를 파악할 수 있는 판별화면을 제공한다.
원료 야드 비산먼지 관리시스템에는 측정, 관리중인 작업장 중 비산먼지 측정농도가 설정된 작업기준치를 초과하는 경우 경보에 해당하는 색상과 함께 경보음향을 내도록 하여 시청각적인 확인이 가능하도록 하며, 환경관리자가 작업기준치 초과를 확인한 이후 도 3의 소프트웨어 작동화면의 우측에 배치된 해당작업장의 살 수경보발령 버튼을 작동시킴으로써 소프트웨어적으로 해당작업장의 작업관리자에게 경보메시지가 전달되도록 연결하는 온라인 관리시스템을 제공한다.
도 4는 본 발명에 따라 광도계에서 측정된 광도값을 실제 비산먼지 농도값으로 환산할 때 사용되는 환산관계를 보여주는 그래프로, 일반적으로 광도값은 비산먼지의 농도와 반사경로의 총 길이에 따라 감소하는 관계가 있으며, 바람직하게는 레이저와 광도계로 구성되는 실시간 비산먼지 측정시스템을 구축한 이후에 미니볼륨 미세먼지 측정기와 같은 먼지농도 측정기를 사용하여 일정기간 동안 측정을 병행함으로써 도 4와 같은 환산그래프를 작성하여 농도산출 계수를 프로그램에 입력하여야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명하였지만, 본 발명의 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 얼마든지 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 잘 알 것이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
상기와 같은 본 발명은 작업장내 비산먼지 발생을 기존과 같이 관능에 의해 판별하거나 복잡한 측정장치를 이용하여 특별한 한 지점에서 측정하고 이를 전체공간으로 확대 계산하여 비산먼지 발생량을 산출하는 과정을 거치지 않더라도 현장과 무관한 환경관리실에 설치된 원료 야드 비산먼지 관리시스템의 소프트웨어 화면상에서 작업장에서 발생하는 비산먼지의 배출현황을 정량적으로 모니터링 할 뿐 아니 라 설정된 작업기준치를 초과하는 사례가 발생함과 동시에 직관적인 파악하여 해당 작업장에 경보메시지를 전송함으로써 체계적이며 자동화된 환경관리가 가능하다.
Claims (5)
- 비산먼지가 발생하는 다수개소의 노천 작업장에 설치되며,상기 각 작업장에 비산먼지의 공명파장을 갖는 레이저를 발생시키는 레이저 발생기;상기 각 작업장의 주변에서 배치되어, 상기 발생된 레이저의 진행 경로에 대향되게 배치되어, 상기 레이저를 소정 각도로 반사시켜 다중 패스로 진행되게 하는 복수 개의 반사수단;상기 반사수단에 의해 상기 작업장의 상부 공간을 통과하면서 교란되어 광도가 저하된 상기 레이저를 수신하여 상기 비산먼지의 농도 데이터를 산출하는 광도계;상기 광도계에서 측정된 광도값을 실제 비산먼지 농도값으로 환산하며, 해당 작업장에서 측정된 비산먼지 농도를 표시하고, 측정된 농도에 해당되는 분류를 각기 다른 색상으로 표시해주고, 관리중인 작업장 중 비산먼지 측정농도가 설정된 작업기준치를 초과하는 경우, 경보에 해당하는 색상과 함께 경보음향을 내고, 해당작업장의 살수경보발령 버튼을 작동시킴으로써 해당작업장의 작업관리자에게 경보메시지가 전달되도록 하는 온라인 관리시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 및 광도계를 이용한 실시간 비산먼지 감시시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 레이저는 비산먼지의 공명 파장인 500 내지 600 ㎚ 범위 이내의 것임을 특징으로 레이저 및 광도계를 이용한 실시간 비산먼지 감시시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 레이저는 광도계에 도달하기 이전에 특정 파장대역 만을 선택적으로 투과시키는 광학필터를 통과하여 비산먼지 이외의 요인에 의해 광도의 변화를 최소화 시키는 것을 특징으로 하는 실시간 비산먼지 감시시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 산출된 비산먼지 농도가 기준치를 초과할 때 음향에 의한 경보 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 실시간 비산먼지 감시 시스템.
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