KR101469076B1 - 주행 특성 및 환경에 따른 배출 오염량 추정을 통한 차량 실내 환기 시스템 및 방법 - Google Patents

주행 특성 및 환경에 따른 배출 오염량 추정을 통한 차량 실내 환기 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운행 중인 차량의 주행 특성(연료소비, 속도, 가감속 등)에 따른 배출 오염량 추정을 기준으로 주변 환경(교통량, 밀도 등)을 고려한 주변 공기 오염도 추정을 통한 유입 및 차량 실내 공기가 탑승자의 건강에 미치는 영향 정도를 지표화하고 이에 따라 실외공기 유입을 조절하여 차내 실내공기를 탑승자의 건강에 최적화할 수 있는 차량 실내 환기 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 차량 내부의 실내공기의 오염원을 기준으로 실내 오염도를 검출하는 실내 오염도 검출부와, 차량의 주행 특성 및 주변 환경을 기반으로 차량 주변의 실외 오염도를 추정하는 실외 오염도 추정부와, 상기 실내 오염도 검출부에서 검출된 실내 오염도와 상기 실외 오염도 추정부에서 추정된 실외 오염도를 서로 비교하는 비교부와, 미리 저장된 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도를 기반으로 입력된 탑승자 건강정보를 대입하여 탑승자의 건강 영향도를 검출하는 건강 영향도 검출부와, 상기 비교부에서 비교된 실내 오염도 및 실외 오염도와 탑승자의 건강 영향도를 기반으로 실외공기 유입 여부를 판단하여 공조 장치의 구동을 제어하는 공기 조화 제어부와, 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도 정보, 탑승자가 입력한 자신의 건강정보, 주행 특성 및 주변 환경에 따른 배출 오염량 정보를 저장하는 저장부를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

주행 특성 및 환경에 따른 배출 오염량 추정을 통한 차량 실내 환기 시스템 및 방법{Vehicle inside air exchange system and method using estimating exhaust contamination according to the relation between running characteristics and environment}
본 발명은 차량 실내 환기 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 운행 중인 차량의 주행 특성 및 주행 환경을 기준으로 주변 공기 오염도를 추정하여 실외 공기의 유입을 조절함으로써, 차량의 실내 공기를 최적화하기 위한 차량 실내 환기 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 실내는 거주성 및 쾌적성을 향상시키기 위하여 외부로부터 소음이나 이물질이 유입되는 것을 차단하도록 설계되어 있으며, 이렇게 밀폐된 차량의 실내는 외부공기를 유입하여 차량 실내공기를 환기시키는 차량 실내 환기 시스템이 구성되어 있다.
이러한 차량 실내 환기 시스템은 차량 내부의 전면에 위치된 대시보드 양쪽 끝에 형성된 공기순환 덕트를 통해 외부공기를 실내로 유입하여 차량 실내공기를 순환시키도록 이루어져 있으며, 이는 자연환기방식과 강제환기방식으로 대별된다. 상기 자연환기방식은 자동차의 주행에 따른 공기의 흐름을 차량의 실내로 유도하여 환기시키는 방식이고, 상기 강제환기방식은 공조시스템의 팬을 회전시켜 외부공기를 차량의 실내로 강제 유동시키는 방식이다.
이처럼, 차량 실내 환기 시스템은 자동차의 실내로 외부의 공기가 유입되는 통로를 개방함에 따라 실내 공기를 외부공기와 순환시켜 차량의 실내공기의 쾌적성이 유지되도록 한다. 이때, 외부공기의 유입여부는 대부분 실내공기의 이산화탄소(CO2)의 농도(추정값), 온도, 습도 등의 오염원을 기준으로 오염도를 판정하여 제어하고 있다.
그러나 기존의 차량 실내 환기 시스템은 일부 오염원에 대해 부분적으로 센서를 이용하여 모니터링한 결과에 따라 공조장치 작동 및 환기 여부를 결정하고 있다. 특히, 차량 외부공기에 상관없이 차량 실내공기의 오염도만을 판정하여 외부공기를 실내로 유입하고 있어서, 경우에 따라 유입되는 외부공기로 인해 실내공기를 더욱 오염시키는 경우를 발생시키기도 하는 문제점이 있다.
또한 기존의 차량 실내 환기 시스템은 탑승자의 개인 건강 정보와 상관없이 표준 공기 오염도만을 기준으로 오염도를 판정함에 따라 탑승자의 건강에 영향을 미치는 기타 오염원에 대한 모니터링이 어려울 뿐만 아니라 유입 및 차내 공기 오염도에 따른 탑승자의 건강 영향도를 정량화하지 못하고 있는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 운행 중인 차량의 주행 특성(연료소비, 속도, 가감속 등)에 따른 배출 오염량 추정을 기준으로 주변 환경(교통량, 밀도 등)을 고려한 주변 공기 오염도 추정을 통한 유입 및 차량 실내 공기가 탑승자의 건강에 미치는 영향 정도를 지표화하고 이에 따라 실외공기 유입을 조절하여 차내 실내공기를 탑승자의 건강에 최적화할 수 있는 차량 실내 환기 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 주행 특성 및 주행 환경에 따른 배출 오염량 추정을 이용한 차량 실내 환기 시스템의 특징은 차량 내부 실내공기의 오염원을 기준으로 실내 오염도를 검출하는 실내 오염도 검출부와, 차량의 주행 특성 및 주변 환경 특성을 기반으로 차량 주변의 실외 오염도를 추정하는 실외 오염도 추정부와, 상기 실내 오염도 검출부에서 검출된 실내 오염도와 상기 실외 오염도 추정부에서 추정된 실외 오염도를 서로 비교하는 비교부와, 미리 저장된 오염원이 건강에 영향을 미치는 지표화된 건강 영향도를 기반으로 입력된 탑승자 건강정보를 대입하여 탑승자의 건강 영향도를 검출하는 건강 영향도 검출부와, 상기 비교부에서 비교된 실내 오염도 및 실외 오염도와 탑승자의 건강 영향도를 기반으로 실외공기 유입 여부를 판단하여 공조 장치의 구동을 제어하는 공기 조화 제어부와, 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도 정보, 탑승자가 입력한 자신의 건강정보, 주행 특성 및 주변 환경 특성에 따른 배출 오염량 정보를 저장하는 저장부를 포함하여 구성되는데 있다.
바람직하게 상기 주행 특성은 속도, 가감속, 중력 가속도, 연료소비를 포함하고, 상기 주변 환경 특성은 교통량, 밀도, 현재 위치정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 공기 조화 제어부는 현재 실내 공기의 환기 필요여부를 알리는 알림 서비스를 위해 차량 내부에 구성된 공기 모니터링 표출부의 표시를 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 건강 영향도 검출부는 환경부 통합대기환경 지수를 통한 아황산가스(SO2), 이산화질소(NO2), 일산화탄소(CO), 미세먼지(PM10), 이산화탄소(CO2)를 포함하는 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도인 좋음(A), 보통(B), 민감군영향(C), 나쁨(D), 매우나쁨(E), 위험(F)을 기반으로 입력된 탑승자 건강정보를 대입하여 탑승자의 건강 영향도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 실내 오염도 검출부는 차량 내부의 실내공기의 오염원 농도(오염도)를 감지하는 실내 오염원 측정 센서부와, 상기 실내 오염원 측정 센서부에서 감지된 오염도를 미리 정의된 기준치와 비교하여 기준치 초과 여부를 통해 실내 공기 오염도를 산출하는 실내 오염도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 실외 오염도 추정부는 운행에 따른 속도, 가감속, 중력 가속도, 연료소비를 포함하는 차량의 주행 특성을 검출하는 주행 특성 검출부와, 상기 주행 특성 검출부에서 검출된 차량의 주행 특성 및 GPS를 통한 현재 위치 정보를 기반으로 교통량, 밀도, 위치정보를 포함하는 주변 환경 정보를 검출하는 주변 환경 검출부와, 상기 주행 특성 검출부에서 검출된 주행 특성을 기반으로 차량의 배출 오염량을 추정하는 배출 오염량 추정부와, 상기 주변 환경 검출부에서 검출된 주변 환경 정보를 기반으로 주변 공기 오염도를 추정하는 주변 공기 오염도 추정부와, 상기 배출 오염량 추정부에서 추정된 차량의 배출 오염량을 상기 주변 환경 검출부에서 검출된 주변 환경 정보에 적용하여 실외 오염도를 산출하는 실외 오염도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 배출 오염량 추정부는 다음 수식
Figure 112013036163726-pat00001
를 통해 산출된 차량 출력비를 주행 중인 차량의 속도에 적용하여 차량의 배출 오염량이 산출하고, 이때, 상기 P vsp ,t 는 차량의 시간 t일 때의 차량출력비(VSP, kW/tonne)이고, 상기 t는 대상시간(set)을, 상기 S t 는 속도(m/s)를, 상기 a t 는 가속도(㎨)를 각각 나타낸다. 그리고 상기 m은 질량(mass)(tonne), 상기 A는 주행저항(rolling resistance)(KW-sec/m), 상기 B는 선회저항(rotational resistance)(KW-sec2/m2), 상기 C는 공기 저항(aerodynamic drag)(KW-sec3/m3)를 각각 나타내는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 주변 공기 오염도 추정부는 교통량, 밀도를 통한 교통상황을 반영하여 주변 공기 오염도를 산출하거나, 또는 차량 간의 이격거리에 따라 추정된 확산 계수를 통해 주변 공기의 오염물질의 농도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 주행 특성 및 주행 환경에 따른 배출 오염량 추정을 이용한 차량 실내 환기 방법의 특징은 (A) 탑승자 개인의 건강 정보를 입력받아 미리 저장된 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도를 기반으로 개인 건강 영향도를 산출하는 단계와, (B) 차량 내부의 실내공기의 오염원을 기준으로 실내 오염도를 검출하는 단계와, (C) 차량의 주행 특성 및 주변 환경을 기반으로 차량 주변의 실외 오염도를 추정하는 단계와, (D) 상기 탑승자 개인 건강 영향도와 실내 오염도를 서로 비교하는 제 1 비교 단계와, (E) 상기 제 1 비교 결과, 건강 영향도보다 실내 오염도가 큰 경우는 실외 오염도와 실내 오염도를 서로 비교하는 제 2 비교 단계와, (F) 상기 제 2 비교 결과, 실외 오염도가 실내 오염도보다 작으면 공기 조화 제어부를 통해 공조 장치의 구동을 제어하여 실외 공기가 실내로 유입시키는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
바람직하게 상기 (B) 단계는 차량 내부에 설치된 실내 오염원 측정 센서부를 통해 차량 내부의 실내공기의 CO, CO2, NOx, PM10, PM2 .5, SO2 중 적어도 하나 이상의 오염물질의 농도(추정값), 온도, 습도를 포함하는 오염원 농도(오염도)를 감지하는 단계와, 상기 감지된 오염도를 미리 저장된 기준치와 비교하여 기준치 초과 여부를 통해 실내 공기 오염도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 (C) 단계는 운행에 따른 속도, 가감속, 중력 가속도, 연료소비 중 적어도 하나를 포함하는 차량의 주행 특성을 검출하는 단계와, 상기 검출된 차량의 주행 특성 및 GPS를 통한 현재 위치 정보를 기반으로 교통량, 밀도, 위치정보를 포함하는 주변 환경 정보를 검출하는 단계와, 상기 추정된 차량의 배출 오염량을 상기 추정된 주변 환경 정보에 적용하여 실외 오염도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 차량의 배출 오염량은 주행속도 및 차량출력비에 상응하는 차량의 출력을 미리 저장하고 있는 주행속도별 차량의 출력정보를 통해 검색하여 설정하고, 상기 설정된 차량의 출력에 상응하는 차량의 배출 오염량을 미리 저장하고 있는 차량의 출력별로 미리 저장하고 있는 배출 오염량 정보를 통해 검색하여 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 실외 오염도는 교통량, 밀도를 통한 교통상황을 반영하여 주변 공기 오염도를 산출하거나, 또는 차량 간의 이격거리에 따라 추정된 확산 계수를 통해 주변 공기의 오염물질의 농도(실외 오염도)를 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제 2 비교과정 결과, 실외 오염도가 실내 오염도보다 크면 공기 조화 제어부를 통해 공조 장치의 구동을 제어하여 실외 공기가 실내로 유입되는 것을 차단하고 환기가 필요함을 차량 내부에 설치된 공기 모니터링 표출부에 표시 및 알람을 통해 탑승자가 인지되도록 제어하는 단계와, 상기 제 1 비교과정 결과, 건강 영향도보다 실내 오염도가 작은 경우는 실외 오염도와 실내 오염도를 서로 비교하는 제 3 비교 단계와, 상기 제 3 비교과정 결과, 실외 오염도가 실내 오염도보다 적으면, 현재 실외 공기의 오염도가 매우나쁨(E)이라고 차량 내부에 설치된 공기 모니터링 표출부에 표시 및 알람을 통해 탑승자가 인지되도록 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 주행 특성 및 주행 환경에 따른 배출 오염량 추정을 이용한 차량 실내 환기 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 실내로 유입되는 외부공기의 오염도를 추정하여 실내공기보다 오염도가 적은 실외공기만을 차량 실내로 유입시켜 실내공기와 순환시킴에 따라 보다 깨끗한 양질의 공기가 차량 내부에서 순환되도록 하여 차량 실내 공기를 쾌적한 상태로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 차량 탑승자의 건강에 영향을 미치는 오염원의 농도(추정값)를 측정하여 측정된 오염원에 따른 운전자 개인별로 차량 공조 장치를 자동 조절함에 따라 탑승자 개인별 건강에 적용된 차량 실내 환기를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 주행 특성 및 주행 환경에 따른 배출 오염량 추정을 이용한 차량 실내 환기 시스템의 구성을 나타낸 블록도
도 2 는 도 1에서 실내 오염도 검출부의 구성을 상세히 나타낸 블록도
도 3 은 도 1에서 상기 실외 오염도 추정부의 구성을 상세히 나타낸 블록도
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 주행 특성 및 주행 환경에 따른 배출 오염량 추정을 이용한 차량 실내 환기 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 5 및 도 6 은 도 4에서 차량의 배출 오염량을 통해 실외 공기 오염도를 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 주행 특성 및 주행 환경에 따른 배출 오염량 추정을 이용한 차량 실내 환기 시스템 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 주행 특성 및 주행 환경에 따른 배출 오염량 추정을 이용한 차량 실내 환기 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1과 같이, 차량 실내 환기 시스템은 차량 내부의 실내공기의 이산화탄소(CO2) 등 오염물질의 농도(추정값), 온도, 습도 등의 오염원을 기준으로 실내 오염도를 검출하는 실내 오염도 검출부(100)와, 차량의 주행 특성(연료소비, 속도, 가감속 등) 및 주변 환경(교통량, 밀도, 현재위치 등)을 기반으로 차량 주변의 실외 오염도를 추정하는 실외 오염도 추정부(200)와, 상기 실내 오염도 검출부(100)에서 검출된 실내 오염도와 상기 실외 오염도 추정부(200)에서 추정된 실외 오염도를 서로 비교하는 비교부(300)와, 미리 저장된 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도를 기반으로 입력된 탑승자 건강정보를 대입하여 탑승자의 건강 영향도를 검출하는 건강 영향도 검출부(400)와, 상기 비교부(300)에서 비교된 실내 오염도 및 실외 오염도와 탑승자의 건강 영향도를 기반으로 실외공기 유입 여부를 판단하여 공조 장치의 구동을 제어하는 공기 조화 제어부(500)와, 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도 정보, 탑승자가 입력한 자신의 건강정보, 주행 특성 및 주변 환경에 따른 배출 오염량 정보 등을 저장하는 저장부(600)를 포함한다. 이때, 상기 공기 조화 제어부(500)는 현재 실내 공기의 환기 필요여부를 알리는 알림 서비스를 위해 차량 내부에 구성된 공기 모니터링 표출부의 표시를 제어할 수도 있다.
이때, 상기 건강 영향도 검출부(400)는 다음 표 1에서 나타내고 있는 것과 같이, 환경부 통합대기환경 지수를 통한 아황산가스(
Figure 112013036163726-pat00002
), 이산화질소(
Figure 112013036163726-pat00003
), 일산화탄소(
Figure 112013036163726-pat00004
), 미세먼지(
Figure 112013036163726-pat00005
), 이산화탄소(
Figure 112013036163726-pat00006
)를 포함하는 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도인 좋음(A), 보통(B), 민감군영향(C), 나쁨(D), 매우나쁨(E), 위험(F)을 기반으로 입력된 탑승자 건강정보를 대입하여 탑승자의 건강 영향도를 검출한다.
Figure 112013036163726-pat00007
도 2 는 상기 실내 오염도 검출부의 구성을 상세히 나타낸 블록도로서, 상기 실내 오염도 검출부(100)는 차량 내부의 실내공기의 CO, CO2, NOx, PM10, PM2 .5, SO2 등의 오염물질 농도(추정값), 온도, 습도 등의 오염원 농도(오염도)를 감지하는 실내 오염원 측정 센서부(110)와, 상기 실내 오염원 측정 센서부(100)에서 감지된 오염도를 미리 정의된 기준치와 비교하여 기준치 초과 여부를 통해 실내 공기 오염도를 산출하는 실내 오염도 산출부(120)를 포함한다. 이때, 상기 오염도는 공기의 온도, 습도 및 이물질의 포함정도가 고려된 수치이다.
도 3 은 상기 실외 오염도 추정부의 구성을 상세히 나타낸 블록도로서, 상기 실외 오염도 추정부(200)는 운행에 따른 속도, 가감속, 중력 가속도, 연료소비 등을 포함하는 차량의 주행 특성을 검출하는 주행 특성 검출부(210)와, 상기 주행 특성 검출부에서 검출된 차량의 주행 특성 및 GPS를 통한 현재 위치 정보를 기반으로 교통량, 밀도, 지역정보(도심지, 교외, 산간지역 등) 등의 주변 환경 정보를 검출하는 주변 환경 검출부(220)와, 상기 주행 특성 검출부(210)에서 검출된 주행 특성을 기반으로 차량의 배출 오염량을 추정하는 배출 오염량 추정부(230)와, 상기 주변 환경 검출부(220)에서 검출된 주변 환경 정보를 기반으로 주변 공기 오염도를 추정하는 주변 공기 오염도 추정부(240)와, 상기 배출 오염량 추정부(230)에서 추정된 차량의 배출 오염량을 상기 주변 환경 검출부(220)에서 검출된 주변 환경 정보에 적용하여 실외 오염도를 산출하는 실외 오염도 산출부(250)를 포함한다. 이때, 상기 주변 환경 검출부(220)는 상기 주행 특성 검출부(210)에서 검출되는 차량의 주행 특성을 이용하여 교통량, 밀도 등의 주변 환경 정보를 검출한다.
상기 배출 오염량 추정부(230)는 다음 수학식 1을 통해 산출된 차량출력비를 주행 중인 차량의 속도에 적용하여 차량의 배출 오염량이 산출된다.
Figure 112013036163726-pat00008
이때, 상기
Figure 112013036163726-pat00009
는 차량의 시간 t일 때의 차량출력비(VSP, KW/tonne)이고, 상기 t는 대상시간(set)을, 상기
Figure 112013036163726-pat00010
는 속도(m/s)를, 상기
Figure 112013036163726-pat00011
는 가속도(
Figure 112013036163726-pat00012
)를 각각 나타낸다. 그리고 상기 m은 질량(mass)(tonne), 상기 A는 주행저항(rolling resistance)(KW-sec/m), 상기 B는 선회저항(rotational resistance)(
Figure 112013036163726-pat00013
), 상기 C는 공기 저항(aerodynamic drag)(
Figure 112013036163726-pat00014
)를 각각 나타낸다.
또한 상기 주변 공기 오염도 추정부(240)는 다음 수학식 2를 통해 교통량, 밀도를 통한 교통상황을 반영하여 주변 공기 오염도를 산출하거나, 또는 다음 수학식 3, 4를 통해 차량 간의 이격거리에 따라 추정된 확산 계수를 통해 주변 공기의 오염물질의 농도를 산출한다. 이때, 수학식 2를 통해 추정되는 교통상황을 반영한 대기오염물질 발생량이나, 수학식 3, 4를 통해 추정되는 확산 계수를 통한 오염물질의 농도는 적어도 하나의 오염도를 통해 주변 공기 오염도를 추정하고 있지만, 경우에 따라서는 둘 다의 오염도를 적용하여 주변 공기 오염도를 추정할 수도 있다.
Figure 112013036163726-pat00015
이때, 상기
Figure 112013036163726-pat00016
는 시간 T 동안의 교통류 조건(교통상황)을 반영한 발생 오염물질 총량(g-sec)이고, 상기
Figure 112013036163726-pat00017
는 특정 Mode인 t시간 동안의 교통량을, 상기
Figure 112013036163726-pat00018
는 특정 Mode인 시간(set)을, 상기
Figure 112013036163726-pat00019
는 Mode의 오염물질별 배출계수를 각각 나타낸다.
Figure 112013036163726-pat00020
이때, 상기
Figure 112013036163726-pat00021
는 확산계수(
Figure 112013036163726-pat00022
)를 나타내고, 상기 d는 거리(m)를 나타낸다.
예를 들어, F(d)가 아래식과 같다면,
Figure 112013036163726-pat00023
도로 상의 농도를 추정하는 확산계수는 d=6을 대입하면, DFd =168.8의 값을 갖는다.
이때, 상기 DFd는 확산계수(
Figure 112013036163726-pat00024
)를 나타내고, 상기 d는 거리(m)를 나타낸다. 참고로, 확산 계수는 도로 상의 농도만을 추정함으로 d=6을 대입하면, DFd =168.8의 값을 갖는다.
Figure 112013036163726-pat00025
이때, 상기 C는 오염물질 농도(
Figure 112013036163726-pat00026
)를, 상기 CB는 배경농도 측정값인 상수항(
Figure 112013036163726-pat00027
)을, 상기 E는 배출량(g/sec)을, 상기
Figure 112013036163726-pat00028
는 확산계수(
Figure 112013036163726-pat00029
)를 나타낸다. 참고로, 단위의 환산계수(
Figure 112013036163726-pat00030
)는
Figure 112013036163726-pat00031
=0.000532이고, CO=0.000873이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 주행 특성 및 주행 환경에 따른 배출 오염량 추정을 이용한 차량 실내 환기 시스템의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 내지 도 3과 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 주행 특성 및 주행 환경에 따른 배출 오염량 추정을 이용한 차량 실내 환기 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 먼저 탑승자 개인의 건강 정보를 입력받아 미리 저장된 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도를 기반으로 개인 건강 영향도를 산출한다(S10).
이때, 입력되는 개인의 건강 정보는 나이, 심장폐질환여부, 천식 등 호흡기 질환여부, 심혈관 질환여부 등 개인별 가지고 있는 질병을 포함하며, 이는 차량 내부에 설치된 디스플레이를 통해 미리 설정되어 있는 정보를 제공하고, 제공된 선택창을 통해 탑승자가 직접 해당되는 사항을 선택하는 것으로 개인의 건강 정보를 입력받도록 한다. 그러나 이는 하나의 바람직한 실시예일 뿐, 공지되어 있는 다양한 실시예로 입력 가능하며, 또한 한번 입력된 정보는 저장되어 사용자 고유정보의 입력을 통해 설정, 변경, 추가, 삭제 등이 가능하다.
또한 상기 개인 건강 영향도는 건강 영향도 검출부(400)를 통해 상기 표 1에서 도시하고 있는 것과 같이 환경부 통합대기환경 지수를 통한 개별 오염원별 건강에 영향을 미치는 건강 영향도를 기반으로 입력된 탑승자 건강정보를 대입하여 각각의 오염원별 건강 영향도인 좋음(A), 보통(B), 민감군영향(C), 나쁨(D), 매우나쁨(E), 위험(F)을 결정하는 기준 농도를 변경하여 탑승자 개인별 건강 영향도로 변경하여 산출한다. 일 예로서, 탑승자의 나이가 많거나 심장질환이 있는 경우에는 이산화탄소 등의 농도에 따른 기준치를 일반 기준치보다 더 낮게 설정하여 건강 영향도를 산출하고, 탑승자가 폐질환이나 호흡기 질환이 있는 경우에는 미세먼지 등의 농도에 따른 기준치를 일반 기준치보다 더 낮게 설정하여 건강 영향도를 산출한다. 이처럼 탑승자 개인의 건강 상태에 따라 개별 오염원의 기준치의 변경은 환경부의 건강영향조사 및 보건 복지부의 정책에 따라, 또는 계절별, 시간별(새벽, 정오 등)로 변경이 이루어질 수 있다. 따라서 변경되는 기준치는 상황에 따라 변경되는 값으로 한정된 값이 아님에 주의하여야 한다.
이어 실내 오염도 검출부(100)를 통해 차량 내부의 실내공기의 오염물질의 농도(추정값), 온도, 습도 등의 오염원을 기준으로 실내 오염도를 검출한다(S20).
상기 실내 오염도를 검출하는 과정을 좀 더 상세히 설명하면, 차량 내부에 설치된 실내 오염원 측정 센서부(110)를 통해 차량 내부의 실내공기의 CO, CO2, NOx, PM10, PM2 .5, SO2 등의 오염물질 농도(추정값), 온도, 습도 등의 오염원 농도(오염도)를 감지한다. 그리고 실내 오염도 산출부(120)를 통해 상기 감지된 오염도를 저장부(600)에 미리 저장된 기준치와 비교하여 기준치 초과 여부를 통해 실내 공기 오염도를 산출한다.
또한, 실외 오염도 추정부(200)를 통해 차량의 주행 특성(연료소비, 속도, 가감속 등) 및 주변 환경(교통량, 밀도 등)을 기반으로 차량 주변의 실외 오염도를 추정한다(S30).
상기 차량 주변의 실외 오염도를 추정하는 과정을 좀 더 상세히 설명하면, 주행 특성 검출부(210)를 통해 운행에 따른 속도, 가감속, 중력 가속도, 연료소비 등을 포함하는 차량의 주행 특성을 검출한다. 이어 주변 환경 검출부(220)는 상기 검출된 차량의 주행 특성 및 GPS를 통한 현재 위치 정보를 기반으로 교통량, 밀도, 위치정보(도심지, 교외, 강가, 산간지역 등) 등의 주변 환경 정보를 검출한다. 그리고 상기 추정된 차량의 배출 오염량을 상기 추정된 주변 환경 정보에 적용하여 실외 오염도(주변 공기 오염도)를 산출한다.
이때, 상기 차량의 배출 오염량은 상기 수학식 1을 이용하여 추정하며, 도 5에서 도시하고 있는 것과 같이 주행속도별로 수학식 1에서 산출된 차량출력비에 대응하는 차량의 출력을 미리 데이터베이스화하여 저장함으로써, 주행속도 및 차량출력비에 상응하는 차량의 출력을 검색하여 설정한다. 이후, 도 6에서 도시하고 있는 것과 같이, 설정된 차량의 출력별로 배출 오염량을 미리 데이터베이스화하여 저장함으로써, 상기 배출 오염량 추정부(230)는 설정된 차량의 출력에 상응하는 차량의 배출 오염량을 검색하여 설정한다.
그리고 상기 실외 오염도는 상기 수학식 2를 통해 교통량, 밀도를 통한 교통상황을 반영하여 주변 공기 오염도를 산출하거나, 또는 다음 수학식 3, 4를 통해 차량 간의 이격거리에 따라 추정된 확산 계수를 통해 주변 공기의 오염물질의 농도(실외 오염도)를 산출한다. 이때, 상기 실외 오염도는 위에서도 설명하고 있지만 수학식 2를 통해 추정되는 교통상황을 반영한 대기오염물질 발생량이나, 수학식 3, 4를 통해 추정되는 확산 계수를 통한 오염물질의 농도는 적어도 하나의 오염도를 통해 주변 공기 오염도를 추정하고 있지만, 경우에 따라서는 둘 다의 오염도를 적용하여 주변 공기 오염도를 추정할 수도 있다.
위와 같은 과정을 통해, 탑승자 개인 건강 영향도, 실내 오염도, 실외 오염도의 수치가 모두 설정되면, 먼저 건강 영향도와 실내 오염도를 서로 비교하는 제 1 비교과정을 수행한다(S40). 이때, 건강 영향도 및 실내 오염도는 공기의 온도, 습도 및 오염원의 포함정도가 고려된 수치로서 서로 간의 크기의 비교가 가능하다.
상기 제 1 비교과정 결과(S40), 건강 영향도보다 실내 오염도가 큰 경우에는 현재 차량의 실내 오염도가 탑승자의 건강에 영향을 줄 수 있을 정도로 높은 것으로 환기가 필요한 것으로 판단하게 되며, 또한 건강 영향도보다 실내 오염도가 작은 경우에는 현재 차량의 실내 오염도는 탑승자의 건강에 영향을 줄 정도로 그리 높지 않은 것으로 환기가 필요없는 것으로 판단하게 된다.
그리고 상기 제 1 비교과정 결과(S40), 건강 영향도보다 실내 오염도가 큰 것으로 비교되어 환기가 필요한 것으로 판단되면, 다시 실외 오염도와 실내 오염도를 서로 비교하는 제 2 비교과정을 수행한다(S50).
상기 제 2 비교과정 결과(S50), 실외 오염도가 실내 오염도보다 작으면 공기 조화 제어부(500)를 통해 공조 장치의 구동을 제어하여 실외 공기가 실내로 유입되도록 하여 차량 실내공기를 환기시킨다(S60).
그리고 상기 제 2 비교과정 결과(S50), 실외 오염도가 실내 오염도보다 크면 공기 조화 제어부(500)를 통해 공조 장치의 구동을 제어하여 실외 공기가 실내로 유입되는 것을 차단하고 환기가 필요함을 차량 내부에 설치된 공기 모니터링 표출부에 표시 및 알람을 통해 알리도록 제어한다(S80). 이는 현재 차량 실내 공기의 오염도가 높아 환기가 필요한 상태이지만 실외 오염도가 실내 오염도보다 높은 경우에 실외 공기가 실내로 유입되게 되면 실내 공기를 더욱 오염시킬 수 있기 때문에 실외 공기가 실내로 유입되는 것을 차단한 채, 현재 실내 공기의 오염도가 높은 것을 탑승자에게 알려 실내 환기 여부를 사용자가 제어할 수 있도록 제공한다.
또한 상기 제 1 비교과정 결과(S40), 건강 영향도보다 실내 오염도가 작은 것으로 비교되어 환기가 필요없는 것으로 판단되면, 다시 실외 오염도와 실내 오염도를 서로 비교하는 제 3 비교과정을 수행한다(S70).
그리고 상기 제 3 비교과정 결과(S60), 실외 오염도가 실내 오염도보다 작으면, 현재 차량 실내 공기보다 실외 공기가 더 오염도가 적으므로 실외 공기가 실내로 유입되게 되면 차량 실내 공기를 쾌적한 상태로 유지시킬 수 있으므로 현재 실외 공기의 오염도가 매우나쁨(E)이라고 차량 내부에 설치된 공기 모니터링 표출부에 표시 및 알람을 통해 탑승자에게 알려 실내 환기 여부를 사용자가 제어할 수 있도록 제공한다(S80).
한편, 상기 제 3 비교과정 결과(S60), 실외 오염도가 실내 오염도보다 높으면 종료한다. 이는 현재 실내 공기의 환기도 필요치 않은 상태에서 실외의 오염도가 높은 경우이므로 당연히 실내 공기 환기에 따른 별도의 동작은 불필요하다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 차량 내부의 실내공기의 오염원을 기준으로 실내 오염도를 검출하는 실내 오염도 검출부와,
    차량의 주행 특성 및 주변 환경을 기반으로 차량 주변의 실외 오염도를 추정하는 실외 오염도 추정부와,
    상기 실내 오염도 검출부에서 검출된 실내 오염도와 상기 실외 오염도 추정부에서 추정된 실외 오염도를 서로 비교하는 비교부와,
    미리 저장된 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도를 기반으로 입력된 탑승자 건강정보를 대입하여 탑승자의 건강 영향도를 검출하는 건강 영향도 검출부와,
    상기 비교부에서 비교된 실내 오염도 및 실외 오염도와 탑승자의 건강 영향도를 기반으로 실외공기 유입 여부를 판단하여 공조 장치의 구동을 제어하는 공기 조화 제어부와,
    오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도 정보, 탑승자가 입력한 자신의 건강정보, 주행 특성 및 주변 환경에 따른 배출 오염량 정보를 저장하는 저장부를 포함하여 구성되고,
    상기 실외 오염도 추정부는
    운행에 따른 속도, 가감속, 중력 가속도, 연료소비를 포함하는 차량의 주행 특성을 검출하는 주행 특성 검출부와,
    상기 주행 특성 검출부에서 검출된 차량의 주행 특성 및 GPS를 통한 현재 위치 정보를 기반으로 교통량, 밀도, 위치정보를 포함하는 주변 환경 정보를 검출하는 주변 환경 검출부와,
    상기 주행 특성 검출부에서 검출된 주행 특성을 기반으로 차량의 배출 오염량을 추정하는 배출 오염량 추정부와,
    상기 주변 환경 검출부에서 검출된 주변 환경 정보를 기반으로 주변 공기 오염도를 추정하는 주변 공기 오염도 추정부와,
    상기 배출 오염량 추정부에서 추정된 차량의 배출 오염량을 상기 주변 환경 검출부에서 검출된 주변 환경 정보에 적용하여 실외 오염도를 산출하는 실외 오염도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주행 특성은 속도, 가감속, 중력 가속도, 연료소비를 포함하고, 상기 주변 환경은 교통량, 밀도, 현재 위치정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 조화 제어부는 현재 실내 공기의 환기 필요여부를 알리는 알림 서비스를 위해 차량 내부에 구성된 공기 모니터링 표출부의 표시를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 건강 영향도 검출부는
    환경부 통합대기환경 지수를 통한 아황산가스(
    Figure 112013036163726-pat00032
    ), 이산화질소(
    Figure 112013036163726-pat00033
    ), 일산화탄소(
    Figure 112013036163726-pat00034
    ), 미세먼지(
    Figure 112013036163726-pat00035
    ), 이산화탄소(
    Figure 112013036163726-pat00036
    )를 포함하는 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도인 좋음(A), 보통(B), 민감군영향(C), 나쁨(D), 매우나쁨(E), 위험(F)을 기반으로 입력된 탑승자 건강정보를 대입하여 탑승자의 건강 영향도를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 실내 오염도 검출부는
    차량 내부의 실내공기의 오염원 농도(오염도)를 감지하는 실내 오염원 측정 센서부와,
    상기 실내 오염원 측정 센서부에서 감지된 오염도를 미리 정의된 기준치와 비교하여 기준치 초과 여부를 통해 실내 공기 오염도를 산출하는 실내 오염도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 공기 오염도 추정부는 교통량, 밀도를 통한 교통상황을 반영하여 주변 공기 오염도를 산출하거나, 또는 차량 간의 이격거리에 따라 추정된 확산 계수를 통해 주변 공기의 오염물질의 농도를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 시스템.
  8. (A) 탑승자 개인의 건강 정보를 입력받아 미리 저장된 오염원이 건강에 영향을 미치는 건강 영향도를 기반으로 개인 건강 영향도를 산출하는 단계와,
    (B) 차량 내부의 실내공기의 오염원을 기준으로 실내 오염도를 검출하는 단계와,
    (C) 차량의 주행 특성 및 주변 환경을 기반으로 차량 주변의 실외 오염도를 추정하는 단계와,
    (D) 상기 탑승자 개인 건강 영향도와 실내 오염도를 서로 비교하는 제 1 비교 단계와,
    (E) 상기 제 1 비교 결과, 건강 영향도보다 실내 오염도가 큰 경우는 실외 오염도와 실내 오염도를 서로 비교하는 제 2 비교 단계와,
    (F) 상기 제 2 비교 결과, 실외 오염도가 실내 오염도보다 작으면 공기 조화 제어부를 통해 공조 장치의 구동을 제어하여 실외 공기가 실내로 유입시키는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 (C) 단계는
    운행에 따른 속도, 가감속, 중력 가속도, 연료소비 중 적어도 하나를 포함하는 차량의 주행 특성을 검출하는 단계와,
    상기 검출된 차량의 주행 특성 및 GPS를 통한 현재 위치 정보를 기반으로 교통량, 밀도, 위치정보를 포함하는 주변 환경 정보를 검출하는 단계와,
    상기 추정된 차량의 배출 오염량을 상기 추정된 주변 환경 정보에 적용하여 실외 오염도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (A) 단계에서 입력되는 개인의 건강 정보는 나이 및 개인별 가지고 있는 질병을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 건강 영향도는 환경부 통합대기환경 지수를 통한 개별 오염원별 건강에 영향을 미치는 건강 영향도인 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 (B) 단계는
    차량 내부에 설치된 실내 오염원 측정 센서부를 통해 차량 내부의 실내공기의 CO, CO2, NOx, PM10, PM2 .5, SO2 중 적어도 하나 이상의 오염물질의 농도(추정값), 온도, 습도를 포함하는 오염원 농도(오염도)를 감지하는 단계와,
    상기 감지된 오염도를 미리 저장된 기준치와 비교하여 기준치 초과 여부를 통해 실내 공기 오염도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 방법.
  12. 삭제
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 차량의 배출 오염량은 주행속도 및 차량출력비에 상응하는 차량의 출력을 미리 저장하고 있는 주행속도별 차량의 출력정보를 통해 검색하여 설정하고, 상기 설정된 차량의 출력에 상응하는 차량의 배출 오염량을 미리 저장하고 있는 차량의 출력별로 미리 저장하고 있는 배출 오염량 정보를 통해 검색하여 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 실외 오염도는 교통량, 밀도를 통한 교통상황을 반영하여 주변 공기 오염도를 산출하거나, 또는 차량 간의 이격거리에 따라 추정된 확산 계수를 통해 주변 공기의 오염물질의 농도(실외 오염도)를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 방법.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 비교과정 결과, 실외 오염도가 실내 오염도보다 크면 공기 조화 제어부를 통해 공조 장치의 구동을 제어하여 실외 공기가 실내로 유입되는 것을 차단하고 환기가 필요함을 차량 내부에 설치된 공기 모니터링 표출부에 표시 및 알람을 통해 탑승자가 인지되도록 제어하는 단계와,
    상기 제 1 비교과정 결과, 건강 영향도보다 실내 오염도가 작은 경우는 실외 오염도와 실내 오염도를 서로 비교하는 제 3 비교 단계와,
    상기 제 3 비교과정 결과, 실외 오염도가 실내 오염도보다 작으면, 현재 실외 공기의 오염도가 매우나쁨(E)이라고 차량 내부에 설치된 공기 모니터링 표출부에 표시 및 알람을 통해 탑승자가 인지되도록 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 실내 환기 방법.
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