KR101467821B1 - Method for detecting hazardous and noxious substance comprised in sea water by using electric resistance - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 강, 호수 또는 해상 등에 유출된 유해물질(HNS, Hazardous and Noxious Substance)을 검출하는 유해물질 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수중에 배치되는 유해물질 탐지부에 인가되는 전원에 대한 전기 저항값을 이용하여 수중에 유출되는 유해물질을 검출하고, 수면 위에 배치되는 유해가스 탐지부에 인가되는 전원에 대한 전기 저항값을 이용하여 유해물질로 증발되어 공기 중으로 방출되는 유해가스를 검출할 수 있는 전기 저항값을 이용하여 유해물질을 검출하는 유해물질 검출 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a harmful substance detection method for detecting harmful substances (HNS, Hazardous and Noxious Substances) flowing into a river, a lake or sea, and more particularly, Detecting harmful substances flowing into the water by using the electric resistance value and detecting the harmful gas which is evaporated into harmful substances and discharged into the air by using the electric resistance value of the power source applied to the harmful gas detecting unit disposed on the water surface The present invention relates to a method for detecting a harmful substance using an electric resistance value.
최근, 유해물질(HNS, Hazardous and Noxious Substance) 물동량의 증가와 국내 및 국제적 오염사고 위험성 인식을 바탕으로 유해물질 안전관리에 대한 관심이 높아지고 있다.
In recent years, there has been a growing interest in the management of hazardous substances based on the increase of HNS (Hazardous and Noxious Substance) trade volume and the recognition of the risk of domestic and international pollution accidents.
특히, 해상으로 운송되는 유해물질은 3,000여종 이상으로 매우 다양하며, 이의 유출로 인해 발생될 수 있는 사고 유형 및 특성도 복잡하게 나타나기 때문에 유출되는 유해물질의 확산예측 및 모니터링 기술이 필요한 실정이다.
Especially, more than 3,000 kinds of harmful substances transported by sea are very diverse, and the types and characteristics of accidents that may occur due to the leakage are complicated. Therefore, it is necessary to forecast and monitor the diffusion of harmful substances.
현재 해상에서 유출된 유해물질에 대한 검출 및 분석방법은 주로 원격탐지방법(Remote Sensing)과 실험실 분석법(Lab Analysis)이 사용되고 있으나, 유해물질의 확산예측을 실시간으로 검증 보정하기 위해서는 신속한 측정이 필요하기 때문에 원격탐지방법이 활용될 필요가 있다.
Remote Sensing and Lab Analysis are mainly used for the detection and analysis of harmful substances emitted from the sea, but it is necessary to perform rapid measurement in order to verify and correct the diffusion prediction of harmful substances in real time. Therefore, remote sensing methods need to be utilized.
이러한 유해물질을 검출하는 기술과 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2012-0067840호는 유해 물질 검출 센서 칩에 관한 것으로, 가변적인 전압을 공급받아 전압 전류법을 이용하여 시료에 함유된 중금속을 검출하는 전기화학 센싱부와, 시료에 광을 조사하여 투과되는 광의 각 파장에서의 강도를 측정하여 시료에 함유된 독성 물질을 검출하는 분광 분석부와, PDMS 탄성막으로 형성되어 일정한 형태의 개구 내에 전기화학 센싱부 및 분광 분석부를 장착하는 플랫폼 하우징으로 구성되어, 시료의 전위차를 측정하여 시료에 함유된 중금속을 검출하는 기술이 개시되고 있다.
Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0067840 relates to a sensor chip for detecting a toxic substance. The sensor detects a heavy metal contained in a sample by using a voltage-current method and receives a variable voltage. A spectroscopic analysis unit for irradiating the sample with light and measuring the intensity of transmitted light at each wavelength to detect a toxic substance contained in the sample; A chemical sensing unit, and a platform housing for mounting the spectroscopic analysis unit, and measuring a potential difference of the sample to detect a heavy metal contained in the sample.
그러나, 이러한 종래의 유해물질 검출과 관련한 기술에 있어서는, 유해물질의 검출을 위해 유해물질이 유출된 해상에 검출장치를 설치하거나, 유출지역의 해수를 수거하여 실험실 등에서 유해물질 등의 성분을 검출해야한다.However, in the conventional technology relating to the detection of harmful substances, it is necessary to install a detection device on the sea where harmful substances are leaked for detection of harmful substances, collect seawater in the outflow area, and detect components such as harmful substances in a laboratory do.
이때, 해상에 유출되는 유해물질이 휘발성이 높고 무색 무취의 독성 물질을 포함하는 경우, 해수로부터 증발될 수 있기 때문에 작업자에 대한 안전을 확보할 수 없다는 문제점이 있다.At this time, when the toxic substances flowing out to the sea are highly volatile and contain colorless and odorless toxic substances, they can be evaporated from the seawater, so that there is a problem that safety for the operator can not be secured.
또한, 해류나 바람 등의 영향으로 해상에 유출된 유해물질이 이동 또는 확산되어 정확한 위치를 파악하는 데에도 어려움이 있다.
In addition, it is also difficult to pinpoint the exact location of harmful substances that have flowed out to sea due to the influence of currents or winds.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 반도체 물질 또는 도전성 물질이 코팅된 유해물질 탐지부를 통해 인가되는 전원에 대한 전기 저항값을 실시간 측정하여 수중에 포함되어 있는 유해물질의 유무를 검출하고, 유해가스 탐지부를 통해 해수에서 증발되는 유해가스를 정확히 검출할 수 있는 전기 저항값을 이용한 유해물질을 검출하는 유해물질 검출 방법의 제공을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring a resistance value of a power source through a harmful substance detection unit coated with a semiconductor material or a conductive material, And a method for detecting a harmful substance using an electric resistance value capable of accurately detecting a harmful gas evaporated in seawater through a harmful gas detection unit.
또한, 본 발명은 부유 가능한 부유체에 하측에 유해물질의 유무를 탐지하는 유해물질 탐지부를 장착하고, 상측에 유해가스의 유무를 탐지하는 유해가스 탐지부를 장착함으로써, 수면을 따라 표류하면서 유해물질 및 유해가스의 존재를 확인하고, 이를 무선통신을 이용하여 중앙의 관리 서버로 제공할 수 있는 전기 저항값을 이용한 유해물질을 검출하는 유해물질 검출 방법의 제공을 목적으로 한다.
In addition, the present invention is characterized in that the floating body fluid is equipped with a harmful substance detection unit for detecting the presence or absence of harmful substances on the lower side and a harmful gas detection unit for detecting the presence or absence of harmful gas on the upper side, It is an object of the present invention to provide a method for detecting a harmful substance using an electrical resistance value that can detect the presence of harmful gas and provide it to a central management server using wireless communication.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 수면에 배치되는 유해물질 검출장치에서 전기 저항을 이용한 유해물질 검출 방법은, 전원 공급 모듈에서 발생된 전원이 수중에 배치되는 유해물질 탐지부에 구비된 제 1 전극부 및 제 2 전극부와, 수면 위에 배치되는 유해가스 탐지부에 구비된 제 3 전극부 및 제 4 전극부에 공급되는 제 1 단계와, 제 1 전기 저항값 측정 모듈에서 전원이 인가되는 상기 제 1 전극부 및 제 2 전극부의 전기 저항값을 측정하는 제 2 단계와, 제 2 전기 저항값 측정 모듈에서 전원이 인가되는 상기 제 3 전극부 및 제 4 전극부의 전기 저항값을 측정하는 제 3 단계와, 측정된 각 전기 저항값을 저장 모듈에 저장하는 제 4 단계와, 제어 모듈이 측정된 상기 제 1 전극부 및 제 2 전극부의 전기 저항값의 변화량에 근거하여 수중에 유해물질이 존재하는지 여부를 확인하고, 상기 제어 모듈이 측정된 상기 제 3 전극부 및 제 4 전극부의 전기 저항값의 변화량에 근거하여 유해물질로부터 증발되어 발생되는 유해가스가 존재하는지 여부를 확인하는 제 5 단계 및 상기 제어 모듈은 유해물질 또는 유해가스의 존재가 확인되면, 경보신호를 생성하여 무선 통신 모듈을 통해 중앙의 관리 서버에 전송하는 제 6 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In order to accomplish the above object, a method for detecting a toxic substance using an electric resistance in a device for detecting a toxic substance placed on a water surface according to an embodiment of the present invention is characterized in that a toxic substance detection unit A first step of supplying the first electrode unit and the second electrode unit, the third electrode unit and the fourth electrode unit provided in the noxious gas detection unit disposed on the water surface, A second step of measuring an electric resistance value of the first electrode part and the second electrode part to which the power is applied and a second step of measuring an electric resistance value of the third electrode part and the fourth electrode part, A fourth step of storing the measured electrical resistance value in the storage module, and a fourth step of storing the measured electrical resistance value in the storage module based on the measured change in the electrical resistance value of the first electrode portion and the second electrode portion, The control module checks whether or not harmful substances are present and determines whether or not there is a noxious gas generated by evaporation from harmful substances based on the measured amount of change in the electric resistance value of the third electrode unit and the fourth electrode unit The fifth step and the sixth step are to generate an alarm signal when the existence of harmful substances or noxious gas is confirmed, and transmit the alarm signal to the central management server through the wireless communication module.
또한, 본 발명에 따른 전기 저항을 이용한 유해물질 검출 방법은, 상기 제 5 단계에서 상기 제어 모듈은 측정된 상기 제 1 전극부 및 제 2 전극부에 대한 전기 저항값이 감소하면 수중에 유해물질이 존재하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
In the method for detecting harmful substances using electrical resistance according to the present invention, in the fifth step, when the measured electrical resistance value of the first electrode unit and the second electrode unit is decreased, harmful substances in the water Is determined to be present.
또한, 본 발명에 따른 전기 저항을 이용한 유해물질 검출 방법은, 상기 제 5 단계에서 상기 제어 모듈은 제 2 전기 저항값 측정 모듈을 통해 측정된 상기 제 3 전극부 및 제 4 전극부에 대한 전기 저항값이 감소 또는 증가하면 해상의 유해물질로부터 증발되는 유해가스가 존재하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
The method for detecting harmful substances using electrical resistance according to the present invention is characterized in that, in the fifth step, the control module measures electrical resistance of the third electrode part and the fourth electrode part measured through the second electrical resistance value measuring module When the value is decreased or increased, it is determined that there is a noxious gas which evaporates from harmful substances in the sea.
또한, 본 발명에 따른 전기 저항을 이용한 유해물질 검출 방법은, 상기 제어 모듈이 상기 제 2 전기 저항값 측정 모듈을 통해 측정된 전기 저항값이 증가하면 배출되는 유해가스를 산화가스(oxidizing gas)로 판단하고, 전기 저항값이 감소하면 환원가스(reducing gas)로 판단하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a harmful substance using an electrical resistance, comprising the steps of: when the control module increases an electrical resistance value measured through the second electrical resistance value measurement module, And when the electric resistance value is decreased, it is determined to be a reducing gas.
또한, 본 발명에 따른 전기 저항을 이용한 유해물질 검출 방법은, 상기 제 4 단계에서, 상기 저장 모듈에 전기 저항값의 저장시, GPS 모듈이 상기 해상 유해물질 검출 장치의 위치 정보를 생성하여 상기 저장 모듈에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
In the fourth step, when the electrical resistance value is stored in the storage module, the GPS module generates location information of the marine hazardous substance detection device, And storing it in a module.
또한, 본 발명에 따른 전기 저항을 이용한 유해물질 검출 방법은, 상기 제 4 단계에서, 상기 무선 통신 모듈은 상기 저장 모듈에 저장되는 전기 저항값 및 위치 정보를 설정된 시간마다 상기 중앙의 관리 서버에 제공하는 것을 특징으로 한다.
In the fourth step, the wireless communication module provides the electric resistance value and the position information stored in the storage module to the central management server at predetermined time intervals .
또한, 본 발명에 따른 전기 저항을 이용한 유해물질 검출 방법은, 상기 제 6 단계에서 상기 제어 모듈을 통해 생성되는 경보신호에는 측정된 전기 저항값 및 위치 정보가 포함되는 것을 특징으로 한다.
The method for detecting a harmful substance using an electrical resistance according to the present invention is characterized in that the alarm signal generated through the control module in the sixth step includes the measured electrical resistance value and the positional information.
아울러, 본 발명에 따른 전기 저항을 이용한 유해물질 검출 방법은, 상기 제 2 단계에서 전원이 공급되는 제 1 전극부 내지 제 4 전극부는 일측면에 일정 간격으로 형성되는 요철 패턴으로 이루어지고, 다공성 물질(porous material)을 포함하며, 이 다공성 물질은 Si, SiO2 및 ITO 중 어느 하나로 이루어지는 반도체 물질 또는 Al 또는 Fe를 포함하는 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
The method for detecting harmful substances using electrical resistance according to the present invention is characterized in that the first electrode unit to the fourth electrode unit to which power is supplied in the second step are formed in a concavo-convex pattern formed at regular intervals on one side, wherein the porous material is made of a semiconductor material made of any one of Si, SiO 2 and ITO, or a conductive material containing Al or Fe.
본 발명의 전기 저항값을 이용하는 유해물질 검출방법에 따르면, 반도체 물질 또는 도전성 물질이 코팅된 유해물질 탐지부에 인가되는 전기 저항값을 실시간 측정하여 수중에 포함되어 있는 유해물질의 유무를 검출하고, 유해가스 탐지부를 통해 수중의 유해물질에서 증발되는 유해가스를 정확히 검출할 수 있어 배출되는 무색 무취의 유해가스로부터 작업자를 보호할 수 있는 이점이 있다.
According to the method for detecting a harmful substance using the electrical resistance value of the present invention, it is possible to detect in real time the electrical resistance value applied to the harmful substance detection unit coated with a semiconductor material or a conductive material, to detect the presence or absence of harmful substances contained in the water, The harmful gas which is evaporated from the harmful substances in the water can be accurately detected through the harmful gas detection unit, and there is an advantage that the operator can be protected from the discharged colorless odorless harmful gas.
또한, 본 발명에 따르면, 부유 가능한 부유체에 하측에 유해물질의 유무를 탐지하는 유해물질 탐지부를 장착하고, 상측에 유해가스의 유무를 탐지하는 유해가스 탐지부를 장착함으로써, 수면을 따라 표류하면서 유해물질 및 유해가스의 존재를 확인하고, 이를 무선통신을 이용하여 중앙의 관리 서버로 제공함으로써 해상에서 해류 및 바람 등에 의해 이동되는 유해물질의 위치를 정확히 파악할 수 있는 이점이 있다.
In addition, according to the present invention, a harmful substance detection unit for detecting the presence or absence of harmful substances is mounted on the floatable float, and a harmful gas detection unit for detecting the presence or absence of the harmful gas is mounted on the upper side, It is possible to accurately identify the location of harmful substances moving by sea current and wind or the like at the sea by confirming the presence of substances and harmful gas and providing them to a central management server by using wireless communication.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 전기 저항값을 이용한 유해물질을 검출하는 유해물질 검출장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 전기 저항값을 이용한 유해물질을 검출하는 유해물질 검출장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 전기 저항값을 이용한 유해물질을 검출하는 유해물질 검출장치의 구성요소를 나타내는 블럭도이다.
도 4는, 수중에 포함된 유해물질에 의해 측정되는 전기 저항값의 변화를 예시적으로 나타내는 예시도이다.
도 5는, 유해가스에 의해 측정되는 전기 저항값의 변화를 예시적으로 나타내는 예시도이다.
도 6은, 본 발명의 실시예에 따른 전기 저항값을 이용한 유해물질 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.FIG. 1 is a side view schematically showing an apparatus for detecting a harmful substance using an electric resistance value according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a harmful substance detecting apparatus for detecting harmful substances using an electric resistance value according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a block diagram showing components of a toxic substance detection device for detecting toxic substances using an electric resistance value according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is an exemplary diagram illustrating a change in electrical resistance value measured by a harmful substance contained in water. Fig.
Fig. 5 is an exemplary diagram illustrating a change in the electrical resistance value measured by the noxious gas. Fig.
6 is a flowchart illustrating a method for detecting a toxic substance using an electric resistance value according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ",or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 저항값을 이용한 해상 유해물질을 검출하는 유해물질 검출장치를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 2는 유해물질 검출장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
FIG. 1 is a side view schematically showing a harmful substance detection device for detecting harmful substances on the sea using an electric resistance value according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view schematically showing a harmful substance detection device.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 유해물질 검출장치(10)는 몸체부(100), 유해물질 탐지부(200) 및 유해가스 탐지부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
Referring to FIG. 1, the apparatus for detecting harmful substances according to the present invention may include a
몸체부(100)는 부유체 등의 수면(1)에서 부유 가능한 재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 몸체부(100)의 하측, 즉 수중에 배치될 수 있도록 하측면에 유해물질 탐지부(200)가 장착되고, 상측면에는 유해가스 탐지부(300)가 장착될 수 있다.The
특히, 몸체부(100)의 중앙에는 수면과 수직한 방향으로 관통홀(101)이 형성될 수 있다.
Particularly, the
유해물질 탐지부(200)는 수중에 포함되는 유해물질(HNS, Hazardous and Noxious Substance)을 탐지할 수 있도록, 몸체부(100)의 하면의 일측 및 일측과 마주하는 타측에 수면과 수직한 방향으로 각각 수중에 배치될 수 있다.In order to detect hazardous substances (HNS, Hazardous and Noxious Substance) contained in water, the harmful
이 유해물질 탐지부(200)는, 몸체부(100)의 하면의 일측에 배치되는 유리 재질 등의 절연성 재질로 이루어지는 제 1 절연성 기판부(210)와 이 제 1 절연성 기판부(210)와 마주하는 위치에 배치되는 제 2 절연성 기판부(220)를 포함할 수 있다.The harmful
특히, 제 1 절연성 기판부(210)와 제 2 절연성 기판부(220)는 도면에 나타낸 바와 같이, 몸체부(100)에 형성된 관통홀(101)을 사이에 두고 배치되는 것이 바람직하다.
Particularly, it is preferable that the first
이 제 1 절연성 기판부(210)의 일측면에는 일정 간격으로 제 1 요철 패턴(211)이 형성되고, 제 1 요철 패턴(211) 상에는 Si, SiO2 및 ITO 중 어느 하나로 이루어지는 반도체 물질 또는 Al 또는 Fe를 포함하는 도전성 물질로 이루어지는 다공성 물질(porous material)(201)이 포함된 코팅층으로 제 1 전극부(212)가 형성될 수 있다.A first concavo-
또한, 제 2 절연성 기판부(220)의 일측면에도 일정 간격으로 제 2 요철 패턴(221)이 형성되고, 제 2 요철 패턴(221) 상에 다공성 물질(201)이 포함된 코팅층으로 제 2 전극부(222)가 형성될 수 있다.A second concavo-
제 1 전극부(212) 및 제 2 전극부(222)는 나노크리스탈 소결(sintered nanocrystal)이나 에칭을 통해 형성될 수 있으며, 이외의 다양한 방법을 통해 이루어질 수도 있다.The
이러한 다공성 물질(201)이 포함된 이 제 1 전극부(212) 및 제 2 전극부(222)에는 몸체부(100)에서 발생되는 전원, 예를 들어 DC 전원이 인가될 수 있다.
A power source, for example, a DC power source, generated from the
유해가스 탐지부(300)는 몸체부(100)의 관통홀(101)을 통해 수중에 포함되는 유해물질이 증발되어 발생되는 유해가스를 검출하기 위한 것으로, 몸체부(100)의 상면의 일측 및 일측과 마주하는 타측, 즉 관통홀(101)을 사이에 두고 수면과 수직한 방향으로 수면 위에 각각 배치될 수 있다.
The noxious
이 유해가스 탐지부(300)는, 몸체부(100)의 상면의 일측에 배치되는 유리 재질 등의 절연성 재질로 이루어지는 제 3 절연성 기판부(310)와 이 제 3 절연성 기판부(210)와 마주하는 위치에 배치되는 제 4 절연성 기판부(320)를 포함할 수 있다.The noxious
제 3 절연성 기판부(310)와 제 4 절연성 기판부(420)는, 관통홀(101)에 근접하여 배치되는 것이 바람직하다.
The third
제 3 절연성 기판부(310)의 일측면에는 일정 간격으로 제 3 요철 패턴(311)이 형성되고, 제 3 요철 패턴(311) 상에는 Si, SiO2 및 ITO 중 어느 하나로 이루어지는 반도체 물질 또는 Al 또는 Fe를 포함하는 도전성 물질로 이루어지는 다공성 물질(301)이 포함된 코팅층으로 제 3 전극부(312)가 형성될 수 있다.A third concavo-
또한, 제 3 절연성 기판부(310)의 일측면과 마주하는 제 4 절연성 기판부(320)의 일측면에도 일정 간격으로 제 4 요철 패턴(321)이 형성되고, 제 4 요철 패턴(321) 상에 다공성 물질(301)이 포함된 코팅층으로 제 4 전극부(322)가 형성될 수 있다.A fourth concave-
제 3 전극부(312) 및 제 4 전극부(322)도 제 1 전극부(212) 및 제 2 전극부(222)와 동일하게 나노크리스탈 소결이나 에칭을 통해 형성되거나, 다양한 방법을 통해 이루어질 수도 있다.
The
이 제 3 전극부(312) 및 제 4 전극부(322)에는 몸체부(100)에서 발생되는 전원, 예를 들어 DC 전원이 인가될 수 있다.
A power source, for example, a DC power source, generated from the
또한, 본 발명의 유해물질 검출 장치(10)에서는 유해가스 탐지부(300)가 몸체부(100)에 형성된 관통홀(101) 양측에 배치되도록 구성되고 있으나, 상단과 하단이 개구된 원통형으로 이루어질 수도 있다.
In the apparatus for detecting harmful substances 10 of the present invention, the harmful
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 저항값을 이용한 해상 유해물질을 검출하는 유해물질 검출장치의 구성요소를 나타내는 블럭도로, 도면에 나타낸 바와 같이, 몸체부(100)는 전원 공급 모듈(110), 제 1 전기 저항값 측정 모듈(120), 제 2 전기 저항값 측정 모듈(130), 저장 모듈(140), 제어 모듈(150), 무선 통신 모듈(160) 및 GPS 모듈(170)을 포함할 수 있다.
FIG. 3 is a block diagram illustrating components of a hazardous substance detection apparatus for detecting harmful substances in the sea using electrical resistance values according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the
전원 공급 모듈(110)은 제 1 전극부(212) 내지 제 4 전극부(322)에 전원을 인가할 수 있도록, 태양광 발전을 통해 전원을 생성할 수 있는 태양전지(111)와, 이 태양전지(111)에서 생성된 전원을 축전, 즉 일정 용량 저장할 수 있는 축전지(112)를 포함하여 구성될 수 있다.The
또한, 전원 공급 모듈(110)은 구체적으로 도시하지는 않았지만, 배터리 등의 별도의 전원을 공급할 수 있는 구성을 채용하여도 무방하다.
Also, the
제 1 전기 저항값 측정 모듈(120)에서는 수중에 위치되는 제 1 전극부(212) 및 제 2 전극부(222)에 인가된 전원에 대한 전기 저항값을 측정할 수 있다.
The first electrical resistance
또한, 제 2 전기 저항값 측정 모듈(130)에서는 제 3 전극부(312) 및 제 4 전극부(322)에 인가된 전원을 통해 전기 저항값을 측정할 수 있다.
The second electrical resistance
저장 모듈(140)은 제 1 전기 저항값 측정 모듈(120) 및 제 2 전기 저항값 측정 모듈(130)을 통해 측정되는 각 전극부(212, 222, 312 및 322)의 전기 저항값을 실시간 저장할 수 있다.
The
제어 모듈(150)은 제 1 전기 저항값 측정 모듈(120) 및 제 2 전기 저항값 측정 모듈(130)에서 측정되는 각각의 전기 저항값을 비교하여 수중에 존재하는 유해물질 및 이 유해물질로 배출되는 유해가스의 유무를 확인할 수 있다.The
일반적으로 수중에 배치되는 제 1 전극부(212) 및 제 2 전극부(222)는 일정한 전기 저항값을 가질 수 있다. 즉, 전기 저항값에 대한 변화량이 극히 미미하거나 발생하지 않을 수 있다.In general, the
그러나, 유해물질에는 산계열 이온(ion)이 많은 성분으로 이루어지기 때문에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 수중에 포함되는 유해물질(HNS)의 농도가 클수록 제 1 전극부(212) 및 제 2 전극부(222)에 대한 전기 저항값이 낮아지기 때문에, 제어 모듈(150)에서는 이러한 변화되는 전기 저항값에 근거하여 수중에 포함되는 유해물질을 검출할 수 있다.
However, as shown in FIG. 4, since the harmful substance is composed of a component having many acid-based ions, as the concentration of the harmful substance (HNS) contained in the water increases, the
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또한, 이러한 유해물질은 휘발성이 높은 물질로, 유해물질이 증발되어 유해가스로 배출될 수 있다. 이때, 유해가스는 몸체부(100)의 중앙에 형성된 관통홀(101)을 통해 배출될 수 있고, 관통홀(101)의 양 측에 배치되는 유해가 탐지부(300)를 통해 유해가스의 배출 유무를 검출할 수 있다.These harmful substances are highly volatile substances, and harmful substances may be evaporated and discharged as noxious gases. At this time, the noxious gas can be discharged through the through
보다 구체적으로, 유해가스 중 산화가스(oxidizing gas)는 다공성 물질(301)로 이루어지는 제 3 전극부(312) 및 제 4 전극부(322)의 표면에 붙으면 각 전극부(312, 322)의 전자는 표면으로 이동되어 산화가스와 반응하고, 그로 인하여 전자의 양이 줄어들기 때문에, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제 3 전극부(312) 및 제 4 전극부(322)에 대한 전기 저항값이 증가하게 된다.
Oxidizing gas in the noxious gas is adsorbed on the surfaces of the
또한, 환원가스(reducing gas)는 산화가스와 반대로 전극부(312, 322)의 표면의 전자가 반응되어 중앙으로 이동되기 때문에 반대로 제 3 전극부(312) 및 제 4 전극부(322)에 대한 전기 저항값이 감소하게 된다.Since the reducing gas reacts with the electrons on the surfaces of the
따라서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 환원가스의 농도가 클수록 전극부(312, 322)의 전기 저항값이 감소하게 된다
Therefore, as shown in FIG. 5, as the concentration of the reducing gas increases, the electric resistance value of the
제어 모듈(150)에서는 이러한 유해가스의 농도에 따라 측정된 전기 저항값을 확인하여 유해가스의 검출 유무 및 농도 등을 확인할 수 있다.
In the
무선 통신 모듈(160)은 이동통신망이나 위성통신망을 사용하여 원격지나 지상에 위치되는 중앙의 관리 서버(도시하지 않음)와 무선으로 통신을 수행하여 설정된 시간 또는 실시간으로 측정되어 저장되는 유해물질 및 유해가스에 대한 전기 저항값을 제공할 수 있다.The
특히, 제어 모듈(150)에서 통해 유해물질 및 유해가스의 존재 및 농도 등이 검출되면, 제어 모듈(150)은 경보신호를 생성하여 무선 통신 모듈(140)을 제어하여 중앙의 관리 서버로 생성된 경보신호를 전송할 수 있다.
Particularly, when the existence and concentration of harmful substances and noxious gas are detected through the
또한, 몸체부(100)에 구비되는 GPS 모듈(170)에서는, 도시하지 않은 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 유해물질 검출 장치(10)의 위치 정보를 생성하여 저장 모듈(140)에 측정되는 전기 저항값과 매칭하여 저장할 수 있다.
The
따라서, 무선 통신 모듈(160)은 저장 모듈(140)에 저장되는 전기 저항값 및 위치 정보를 설정된 시간마다 중앙의 관리 서버에 제공할 수 있다. 또한, 제어 모듈(150)에서 생성되는 경보신호는 측정되는 전기 저항값과 GPS 모듈(170)에서 생성되는 위치 정보가 포함될 수 있다.
Accordingly, the
상기와 같이, 무선 통신 모듈(160)을 통해 중앙의 관리 서버로 실시간 측정되어 저장되는 전기 저항값과, 유해물질 및 유해가스의 검출 시 측정되는 전기 저항값을 제공하는 경우, 유해물질 검출 장치(10)의 위치 정보도 함께 제공함으로써, 유해물질이 검출되는 지역을 발생된 위치 및 이동 또는 확산되는 경로도 정확히 판단할 수 있다.
As described above, in the case of providing the electric resistance value measured and stored in real time to the central management server through the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 저항값을 이용한 유해물질 검출 방법을 나타내는 흐름도로, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 전원 공급 모듈(110)에서 발생된 전원, 예를 들어, DC 전원이 수중에 배치되는 유해물질 탐지부(200)에 구비된 제 1 전극부(212) 및 제 2 전극부(222)와, 수면 위에 배치되는 유해가스 탐지부(300)에 구비된 제 3 전극부(312) 및 제 4 전극부(322)에 공급되면(S101), 제 1 전기 저항값 측정 모듈(120)에서는 제 1 전극부(212) 및 제 2 전극부(222)를 통해 인가된 전원으로부터 제 1 전극부(212) 및 제 2 전극부(222)에 대한 전기 저항값을 측정하고, 또한 제 2 전기 저항값 측정 모듈(130)에서는 제 3 전극부(312) 및 제 4 전극부(322)를 통해 인가된 전원으로부터 제 3 전극부(312) 및 제 4 전극부(322)에 대한 전기 저항값을 측정하여(S102), 측정된 전기 저항값을 저장 모듈(140)에 저장한다.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for detecting a toxic substance using an electrical resistance value according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 to 6, a power generated by a
이때, 전원이 인가되는 제 1 전극부(212), 제 2 전극부(222), 제 3 전극부(312) 및 제 4 전극부(322)는 일측면에 일정 간격으로 형성되는 요철 패턴으로 이루어져, 다공성 물질(porous material)을 포함하는 것으로, 이 다공성 물질은 Si, SiO2 및 ITO 중 어느 하나로 이루어지는 반도체 물질 또는 Al 또는 Fe를 포함하는 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
The
제어 모듈(150)은 제 1 전기 저항값 측정 모듈(120)을 통해 측정되는 전기 저항값을 확인하여, 측정된 전기 저항값이 감소 되었는지를 확인하여(S103), 수중에 유해물질의 존재 여부를 확인한다(S104).The
일반적으로, 유해물질에는 산계열 이온(ion)이 많은 성분으로 이루어지기 때문에 전기가 해수보다 더 잘 통할 수 있기 때문에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 해수에 포함되는 유해물질의 농도가 클수록 전기 저항값이 낮아질 수 있고, 이를 통해 제어 모듈(150)에서는 변화되는 전기 저항값에 근거하여 수중에 포함되는 유해물질을 검출할 수 있다.
Generally, since harmful substances are composed of components having many acid-based ions, electricity can be conducted more efficiently than seawater. Therefore, as shown in FIG. 4, as the concentration of harmful substances contained in seawater increases, So that the
또한, 제어 모듈(150)은 제 2 전기 저항값 측정 모듈(130)을 통해 측정되는 전기 저항값을 확인하여, 측정된 전기 저항값이 감소 또는 증가 되었는지를 확인하여(S105), 수중의 유해물질로부터 증발되는 유해가스의 존재 여부를 확인한다(S106).In addition, the
유해물질은 휘발성이 높은 물질로, 수중에 포함된 유해물질은 증발되어 공기 중에 유해가스로 배출될 수 있다.Hazardous substances are highly volatile substances, and harmful substances contained in water can be evaporated and released as harmful gas in the air.
이때, 유해가스 중 산화가스(oxidizing gas)는 다공성 물질(301)로 이루어지는 제 3 전극부(312) 및 제 4 전극부(322)의 표면에 붙으면 각 전극부(312, 322)의 전자는 표면으로 이동되어 산화가스와 반응하고, 그로 인하여 전자의 양이 줄어들어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전기 저항값이 증가하게 된다.The oxidizing gas in the noxious gas is adsorbed on the surfaces of the
또한, 증발되는 유해가스가 환원가스(reducing gas)인 경우, 산화가스와 반대로 전극부(312, 322)의 표면의 전자가 반응되어 중앙으로 이동되기 때문에 전기 저항값이 감소하게 된다.In addition, when the noxious gas to be evaporated is a reducing gas, the electrons on the surfaces of the
따라서, 제어 모듈(150)에서는 이러한 유해가스의 종류 및 농도에 따라 측정된 전기 저항값을 확인하여 유해가스의 검출 유무 및 농도 등을 확인할 수 있다.Therefore, the
제어 모듈(150)은 해수에 유해물질이나 유해가스가 존재하지 않는 것으로 확인되면 제 1 및 제 2 전기 저항값 측정 모듈(120, 130))을 통해 전기 저항값을 설정된 시간마다 측정하도록 제어할 수 있다.
The
이후, 제어 모듈(150)에서는 유해물질 및 유해가스의 존재 및 농도 등과 관련한 경보신호를 생성하여, 무선 통신 모듈(160)을 통해 중앙의 관리 서버로 생성된 경보신호를 전송한다(S107).
Then, the
또한, 무선 통신 모듈(160)에서는 저장 모듈(140)에 저장되는 전기 저항값을 설정된 시간마다 중앙의 관리 서버에 제공할 수 있고, 특히, 단계(S102)에서 전기 저항값이 측정될 때, 제어 모듈(150)은 GPS 모듈(170)을 통해 측정되는 유해물질 검출 장치(10)의 위치 정보를 전기 저항값과 매칭하여 저장 모듈(140)에 저장하도록 제어할 수 있다.In addition, the
또한, 제어 모듈(150)에서 생성되는 경보신호는 측정되는 전기 저항값과 GPS 모듈(170)에서 생성되는 위치 정보가 포함될 수 있다.
Also, the alarm signal generated by the
상기와 같이, 무선 통신 모듈(160)을 통해 중앙의 관리 서버로 실시간 측정되어 저장되는 전기 저항값과, 유해물질 및 유해가스의 검출 시 측정되는 전기 저항값을 제공하는 경우, 유해물질 검출 장치(10)의 위치 정보도 함께 제공함으로써, 유해물질이 검출되는 지역을 발생된 위치 및 이동 또는 확산되는 경로도 정확히 판단할 수 있다.
As described above, in the case of providing the electric resistance value measured and stored in real time to the central management server through the
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. will be. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10 : 유해물질 검출 장치
100 : 몸체부
110 : 전원 공급 모듈 111 : 태양전지
112 : 축전지
120 : 제 1 전기 저항값 측정 모듈
130 : 제 2 전기 저항값 측정 모듈
140 : 저장 모듈 150 : 제어 모듈
160 : 무선 통신 모듈 170 : GPS 모듈
200 : 유해물질 탐지부
210 : 제 1 절연성 기판부 211 : 제 1 전극부
220 : 제 2 절연성 기판부 221 : 제 2 전극부
300 : 유해가스 탐지부
310 : 제 3 절연성 기판부 311 : 제 3 전극부
320 : 제 4 절연성 기판부 321 : 제 4 전극부
201, 301 : 다공성 물질10: Hazardous substance detection device
100:
110: Power supply module 111: Solar cell
112: Storage battery
120: first electric resistance value measuring module
130: second electric resistance value measuring module
140: storage module 150: control module
160: Wireless communication module 170: GPS module
200: Hazardous substance detection unit
210: first insulating substrate portion 211: first electrode portion
220: second insulating substrate portion 221: second electrode portion
300: noxious gas detection unit
310: third insulating substrate portion 311: third electrode portion
320: fourth insulating substrate portion 321: fourth electrode portion
201, 301: Porous material
Claims (9)
전원 공급 모듈에서 발생된 전원이 수중에 배치되는 유해물질 탐지부에 구비된 제 1 전극부 및 제 2 전극부와, 수면 위에 배치되는 유해가스 탐지부에 구비된 제 3 전극부 및 제 4 전극부에 공급되는 제 1 단계;
제 1 전기 저항값 측정 모듈에서 전원이 인가되는 상기 제 1 전극부 및 제 2 전극부의 전기 저항값을 측정하는 제 2 단계;
제 2 전기 저항값 측정 모듈에서 전원이 인가되는 상기 제 3 전극부 및 제 4 전극부의 전기 저항값을 측정하는 제 3 단계;
측정된 각 전기 저항값을 저장 모듈에 저장하는 제 4 단계;
제어 모듈이 측정된 상기 제 1 전극부 및 제 2 전극부의 전기 저항값의 변화량에 근거하여 수중에 유해물질이 존재하는지 여부를 확인하고, 상기 제어 모듈이 측정된 상기 제 3 전극부 및 제 4 전극부의 전기 저항값의 변화량에 근거하여 유해물질로부터 증발되어 발생되는 유해가스가 존재하는지 여부를 확인하는 제 5 단계;
상기 제어 모듈은 유해물질 또는 유해가스의 존재가 확인되면, 경보신호를 생성하여 무선 통신 모듈을 통해 중앙의 관리 서버에 전송하는 제 6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 저항값을 이용한 유해물질 검출 방법.
A method for detecting a harmful substance using electric resistance in a device for detecting a harmful substance placed on a water surface,
A first electrode unit and a second electrode unit provided in the harmful substance detection unit disposed in the water, the power generated by the power supply module, and a third electrode unit and a fourth electrode unit provided in the harmful gas detection unit disposed on the water surface, To the first step
A second step of measuring an electrical resistance value of the first electrode part and the second electrode part to which power is applied in the first electrical resistance value measurement module;
A third step of measuring an electrical resistance value of the third electrode part and the fourth electrode part to which power is applied in the second electrical resistance value measuring module;
A fourth step of storing the measured electrical resistance values in a storage module;
The control module checks whether or not a harmful substance exists in the water based on the measured change in the electrical resistance value of the first electrode portion and the second electrode portion, A fifth step of confirming whether or not a noxious gas generated by evaporation from harmful substances exists on the basis of the variation amount of the electric resistance value of the part;
And a sixth step of generating an alarm signal when the existence of a harmful substance or a harmful gas is confirmed and transmitting the generated alarm signal to a central management server through a wireless communication module. Detection method.
상기 제 5 단계에서 상기 제어 모듈은 측정된 상기 제 1 전극부 및 제 2 전극부에 대한 전기 저항값이 감소하면 수중에 유해물질이 존재하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전기 저항값을 이용한 유해물질 검출 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the control module determines that a harmful substance exists in the water when the measured electrical resistance value of the first electrode unit and the second electrode unit decreases, Detection method.
상기 제 5 단계에서 상기 제어 모듈은 제 2 전기 저항값 측정 모듈을 통해 측정된 상기 제 3 전극부 및 제 4 전극부에 대한 전기 저항값이 감소 또는 증가하면 수중의 유해물질로부터 증발되는 유해가스가 존재하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전기 저항값을 이용한 유해물질 검출 방법.
The method according to claim 1,
In the fifth step, when the electrical resistance value of the third electrode portion and the fourth electrode portion measured by the second electrical resistance value measuring module is decreased or increased, the control module determines that the harmful gas evaporated from harmful substances in the water And determining that there is an existing electrical resistance value.
상기 제어 모듈은 상기 제 2 전기 저항값 측정 모듈을 통해 측정된 전기 저항값이 증가하면 배출되는 유해가스를 산화가스(oxidizing gas)로 판단하고,
전기 저항값이 감소하면 환원가스(reducing gas)로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기 저항값을 이용한 유해물질 검출 방법.
The method of claim 3,
Wherein the control module determines that the discharged noxious gas is oxidizing gas when the electric resistance value measured through the second electric resistance value measuring module increases,
And determining that the reducing gas is a reducing gas when the electrical resistance value is decreased.
상기 제 4 단계에서,
상기 저장 모듈에 전기 저항값의 저장시, GPS 모듈이 상기 유해물질 검출 장치의 위치 정보를 생성하여 상기 저장 모듈에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 저항값을 이용한 유해물질 검출 방법.
The method according to claim 1,
In the fourth step,
The method of claim 1, further comprising the step of, when the electrical resistance value is stored in the storage module, the GPS module generating location information of the hazardous substance detection device and storing the location information in the storage module.
상기 제 4 단계에서,
상기 무선 통신 모듈은 상기 저장 모듈에 저장되는 전기 저항값 및 위치 정보를 설정된 시간마다 상기 중앙의 관리 서버에 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 저항값을 이용한 유해물질 검출 방법.
6. The method of claim 5,
In the fourth step,
Wherein the wireless communication module provides the electric resistance value and the position information stored in the storage module to the central management server at predetermined time intervals.
상기 제 6 단계에서 상기 제어 모듈을 통해 생성되는 경보신호에는 측정된 전기 저항값 및 위치 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 전기 저항값을 이용한 유해물질 검출 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the alarm signal generated through the control module in the sixth step includes a measured electrical resistance value and position information.
상기 제 2 단계에서 전원이 공급되는 제 1 전극부 내지 제 4 전극부는 일측면에 일정 간격으로 형성되는 요철 패턴으로 이루어지고, 다공성 물질(porous material)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 저항값을 이용한 유해물질 검출 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first electrode unit to the fourth electrode unit, which are supplied with power in the second step, comprise a concavo-convex pattern formed at regular intervals on one side, and include a porous material. Method of detecting harmful substances.
상기 다공성 물질은 Si, SiO2 및 ITO 중 어느 하나로 이루어지는 반도체 물질 또는 Al 또는 Fe를 포함하는 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 저항값을 이용한 유해물질 검출 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the porous material is made of a semiconductor material made of any one of Si, SiO 2 and ITO, or a conductive material containing Al or Fe.
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