KR101639796B1 - 가스센서를 이용한 악취측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대류에 의해 확산된 가스 내 악취발생물질의 종류별 농도와 설치 위치에 따른 기상정보를 관제서버에 제공하는 악취측정 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 악취측정 장치가 대기에서 상대적으로 높은 밀도를 가지는 악취발생물질의 농도 측정을 위해, 대류 현상에 의해 확산되어 함체 하부방향을 통과하는 가스 내 악취발생물질 농도를 측정하기 때문에, 사람이 후각을 통해 인지할 수 있는 악취정도와 근접한 악취발생물질의 농도 측정이 가능하고, 자연 확산된 악취발생물질의 농도와 측정 위치의 온도 및 습도를 측정하고, 측정 위치의 풍향 및 풍속 측정이 가능함에 따라, 악취의 발생근원지 추적이 가능하고, 악취의 예상확산경로 예측이 가능하며, 함체 외부의 기상정보와 함체 내부공간의 온도 및 습도를 확인하여, 함체 내부공간의 온도 및 습도를 각 모듈의 최적 동작 온도 및 습도로 유지시킴에 따라, 온도 변화 및 습도에 따른 각 모듈의 오작동 및 고장발생을 방지하여, 각 모듈의 내구성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 악취측정 장치가 대기에서 상대적으로 높은 밀도를 가지는 악취발생물질의 농도 측정을 위해, 대류 현상에 의해 확산되어 함체 하부방향을 통과하는 가스 내 악취발생물질 농도를 측정하기 때문에, 사람이 후각을 통해 인지할 수 있는 악취정도와 근접한 악취발생물질의 농도 측정이 가능하고, 자연 확산된 악취발생물질의 농도와 측정 위치의 온도 및 습도를 측정하고, 측정 위치의 풍향 및 풍속 측정이 가능함에 따라, 악취의 발생근원지 추적이 가능하고, 악취의 예상확산경로 예측이 가능하며, 함체 외부의 기상정보와 함체 내부공간의 온도 및 습도를 확인하여, 함체 내부공간의 온도 및 습도를 각 모듈의 최적 동작 온도 및 습도로 유지시킴에 따라, 온도 변화 및 습도에 따른 각 모듈의 오작동 및 고장발생을 방지하여, 각 모듈의 내구성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 가스센서를 이용한 악취측정 장치에 관한 것이다.
화학 약품이 사용되는 공정에서, 공정의 부산물로 다양한 화학물질을 포함하는 가스가 발생된다.
이렇듯, 화학물질이 함유된 가스에는 인체 유해성이 높은 화학물질과 비교적 인체유해성이 낮은 화학물질이 혼합되어 발생되기 때문에, 공정에서 발생한 배출가스에 대한 규제 내에서 배출 허용기준을 초과하지 않도록 후단의 정화공정이 추가적으로 이루어지게 된다.
하지만, 배출가스 내에는 인체의 유해성과는 별개로 악취를 발생시키는 물질이 포함될 수 있고, 악취발생물질이 포함된 배출가스가 대기 중에 확산될 시에, 대기 중에 확산된 악취발생물질의 농도에 따라 가수가 배출된 지역의 인접지역에도 악취가 발생될 수 있어, 배출가스 내의 악취발생물질의 농도를 확인하는 기술이 절실히 요구되어 왔다.
이러한 기술의 일환으로, 대한민국 등록특허공보 제10-1131958호(출원일 : 2009. 10. 22, 등록일 : 2012. 03. 29, 이하, ‘종래기술’이라 함.)에서는 다수의 측정 가스 샘플에 측정된 흡착량과 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 측정 가스의 농도를 측정하는 기술이 제시된 바 있다.
하지만, 종래기술은 펌프를 통해 특정 영역의 가스를 흡입하여, 흡입된 가스로부터 악취발생물질의 농도를 측정하기 때문에, 종래기술은 측정위치에 따란 상이한 농도가 측정될 수 있고, 측정된 가스 내 악취발생물질의 농도는 대기 중에 확산되어 사람의 후각으로 인지되는 악취정도와는 차이가 있을 수 있으며, 악취 발생근원지 추적 및 악취 예상확산경로를 예측이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사람의 후각을 통해 인지될 수 있는 악취발생물질 농도 측정이 가능하고, 악취 발생근원지 추적 및 악취 예상확산경로 예측이 가능한 악취측정 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치는, 일면이 개방되어 내부공간을 가지는 하우징과 상기 하우징의 내부공간을 개폐하는 도어가 구비되며, 하우징의 저면에 상기 하우징의 외부와 내부공간이 연통되는 적어도 하나 이상의 유입구가 형성되며, 상기 하우징의 하부에 부착되는 복수의 레그가 구비된 함체; 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 관제서버와 통신하고, 상기 관제서버로부터 제어신호를 수신하는 통신모듈; 상기 함체 내부의 온도 및 습도를 측정하고, 상기 함체 내부의 온도 및 습도를 조절하는 온습도조절모듈; 상기 함체의 하부와 상기 레그에 의해 지지되는 지면이 이루는 이격공간의 습도 및 온도를 측정하고, 상기 이격공간을 통과하는 가스 내의 황계열 가스, 아민계열 가스 및 VOC(Volatile Organic Compound)계열 가스를 포함하는 악취발생물질의 농도를 측정하는 측정모듈; 상기 도어의 일면에 결합되어, 상기 측정모듈의 측정 결과 값과 상기 온습도조절모듈에서 측정한 온도 및 습도 값을 포함하는 정보를 출력하는 디스플레이모듈; 및 상기 통신모듈에서 상기 관제서버로부터 수신한 제어신호를 통해, 상기 통신모듈, 온습도조절모듈, 측정모듈 및 디스플레이모듈을 제어하고, 상기 통신모듈을 통해 상기 측정모듈의 측정 결과 값에 따른 측정정보를 상기 관제서버에 제공하는 제어모듈;을 포함하며, 상기 통신모듈은, 유선 이더넷망을 통해 상기 관제서버와 통신하는 유선통신부; 및 무선 USN(Ubiquitous Sensor Network)망 또는 이동통신망을 통해 상기 관제서버와 통신하는 무선통신부;를 포함하고, 상기 통신모듈은 상기 유선통신부를 통해 상기 관제서버와 통신하되, 상기 제어모듈은 상기 통신모듈의 통신상태를 모니터링하여, 상기 유선통신부를 통한 관제서버와의 통신이 불가할 경우에 한해서, 상기 무선통신부를 통해 상기 관제서버와 통신하도록, 상기 통신모듈을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 온습도조절모듈은, 상기 함체 내부공간의 온도 및 습도를 확인하는 확인부; 상기 함체 내부공간의 공기를 외부로 배출시키는 배출부; 상기 함체 내부공간의 공기를 가열하는 히터부; 및 기준 온도 및 기준 습도 값에 따른 환경설정 값이 저장되고, 상기 확인부에서 확인된 온도 및 습도 값과 저장된 환경설정 값을 비교하여, 상기 배출부 및 히터부의 구동을 제어하는 조절제어부;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 함체는 상기 함체 외부의 공기 중에 비산먼지를 포함하는 이물질이 상기 함체 내부로 유입되는 것을 방지하는 부직포 재질의 필터가 상기 유입구와 대응되는 위치에 구비되고, 상기 배출부가 상기 함체 내부공간의 공기를 상기 함체 외부로 배출하면서 발생된 상기 함체 내부공간의 음압에 의해, 상기 함체의 하부와 상기 레그가 지지하는 지면이 이루는 이격공간을 통과하는 공기가 상기 필터를 통과하여 상기 함체의 내부공간으로 유입될 수 있다.
또한, 상기 측정모듈은, 상기 함체의 하부에 위치하고, 상기 이격공간을 통과하는 가스 내의 황계열 가스, 아민계열 가스 및 VOC(Volatile Organic Compound)계열 가스를 포함하는 악취발생물질의 농도를 측정하는 농도측정부; 상기 이격공간의 습도 및 온도를 측정하는 온습도측정부; 및 상기 농도측정부 및 온습도측정부의 측정결과 값을 수신하며, 상기 농도측정부의 영점보정(Zero calibration) 및 검출전압별 측정농도 값 조정(Span calibration)을 수행하는 보정부;를 포함하며, 상기 농도측정부는, 상기 이격공간을 통과하는 가스에 포함된 황화수소(H2S)의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 5ppm의 측정범위를 가지는 제1 센서가 구비된 제1 농도측정부분; 상기 이격공간을 통과하는 가스에 포함된 암모니아(NH3)의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 5ppm의 측정범위를 가지는 제2 센서가 구비된 제2 농도측정부분; 및 상기 이격공간을 통과하는 가스 내의 이소부틸렌을 포함하는 휘발성 유기화합물질의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 10ppm의 측정범위를 가지는 제3 센서가 구비된 제3 농도측정부분;을 포함하고, 상기 제 1 측정부분과 제 2 측정부분은 센서 내부에 사용되는 전극을 바둑판 모양의 패턴화된 형태로 제조하여 저농도의 감지가 가능한 전기화학식 가스센서로 마련되며, 상기 제 3측정부분은 광이온화식 센서로 마련될 수 있다.
덧붙여, 상기 함체의 설치 위치에 따른 풍향 및 풍속을 측정하고, 측정 결과에 따른 기상정보를 생성하는 기상정보생성모듈;을 더 포함하며, 상기 제어모듈은 상기 기상정보생성모듈로부터 생성된 기상정보를 상기 디스플레이모듈을 통해 출력하고, 상기 통신모듈을 통해 상기 제1 농도측정부분, 제2 농도측정부분 및 제3 농도측정부분에서 측정한 악취발생물질의 개별적인 농도 값, 상기 온습도측정부에서 측정한 온도 및 습도, 상기 온습도조절모듈에서 확인한 상기 함체 내부공간의 온도 및 습도와 상기 기상정보생성모듈에서 생성된 기상정보를 포함하는 측정정보를 상기 관제서버에 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 악취측정 장치가 대기에서 상대적으로 높은 밀도를 가지는 악취발생물질의 농도 측정을 위해, 대류 현상에 의해 확산되어 함체 하부방향을 통과하는 가스 내 악취발생물질 농도를 측정하기 때문에, 사람이 후각을 통해 인지할 수 있는 악취정도와 근접한 악취발생물질의 농도 측정이 가능하다.
둘째, 악취측정 장치가 자연 확산된 악취발생물질의 농도와 측정 위치의 온도 및 습도를 측정하고, 측정 위치의 풍향 및 풍속 측정이 가능함에 따라, 악취의 발생근원지 추적이 가능하고, 악취의 예상확산경로 예측이 가능하다.
셋째, 악취측정 장치가 함체 외부의 기상정보와 함체 내부공간의 온도 및 습도를 확인하여, 함체 내부공간의 온도 및 습도를 각 모듈의 최적 동작 온도 및 습도로 유지시킴에 따라, 온도 변화 및 습도에 따른 각 모듈의 오작동 및 고장발생을 방지하여, 각 모듈의 내구성을 증대시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치의 농도측정부와 온습도측정부를 개략적으로 도시한 것이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치 및 타 악취측정 장치와 관제서버 간의 통신연결을 도시한 것이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치의 농도측정부와 온습도측정부를 개략적으로 도시한 것이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치 및 타 악취측정 장치와 관제서버 간의 통신연결을 도시한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치의 농도측정부와 온습도측정부를 개략적으로 도시한 것이며, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치 및 타 악취측정 장치와 관제서버 간의 통신연결을 도시한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치(10)는 악취발생예상 구역의 경계면에 설치되어, 대류현상에 의해 대기 중으로 확산되는 가스 내 악취발생물질의 농도를 측정하고, 측정결과를 통신망을 통해 관제서버(S)에 제공할 수 있으며, 함체(100), 통신모듈(200), 온습도조절모듈(300), 측정모듈(400), 디스플레이모듈(500), 제어모듈(600) 및 기상정보생성모듈(700)을 포함할 수 있다.
함체(100)는 하우징(110), 도어(120), 레그(130) 및 하부커버(140)를 포함할 수 있다.
여기서, 하우징(110)의 내부공간에는, 후술할 통신모듈(200), 온습도조절모듈(300), 측정모듈(400), 디스플레이모듈(500), 제어모듈(600)이 실장될 수 있으며, 외측 일면에는 기상정보생성모듈(700)이 결합된 형태로 마련될 수 있다.
또한, 하우징(110)은 하우징(110)의 저면에 하우징(110)의 외부와 내부공간이 연통되는 두개의 유입구(112)가 형성될 수 있다.
이때, 함체(100)에는 유입구(112)와 대응되는 위치에는 설치되는 부직포 재질의 필터(114)가 더 포함될 수 있다.
도어(120)는 하우징(110)의 내부공간을 개폐할 수 있으며, 후술할 디스플레이모듈(500)이 결합되는 영역이 개방되거나, 투명재질의 윈도우가 형성될 수 있다.
레그(130)는 하우징(110)을 지면으로부터 이격된 상태로 지지할 수 있다.
이때, 레그(130)가 하우징(110)을 지면으로부터 이격된 상태로 하우징(110)을 지지함으로써, 레그(130)와 하우징(110)의 하부는 가스가 통과할 수 있는 이격공간(G)을 가지게 된다.
하부커버(140)는 하우징(110)의 하부 일부 영역을 감싸며 결합될 수 있다.
여기서, 하부커버(140)는 외부로부터 이격공간(G)이 직접적으로 노출되는 것을 방지하도록, 하우징(110)의 각 면과 대응되게 위치하여, 이격공간(G)을 감싸며 결합되는 복수의 판형부재로 마련될 수 있다.
또한, 하부커버(140)는 이격공간(G)으로 가스가 유입될 수 있도록, 복수개의 홀이 소정의 길이를 가지며 형성될 수 있다.
통신모듈(200)은 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 관제서버(S)와 통신할 수 있으며, 유선통신부(210) 및 무선통신부(220)를 포함할 수 있다.
유선통신부(210)는 이더넷(ethernet)망에 연결되어, 관제서버(S)와 통신할 수 있으며, 랜카드, 모뎀 등으로 마련될 수 있다.
무선통신부(220)는 무선통신 방식으로 관제서버(S)와 통신할 수 있으며, 도3을 참고하여 설명하도록 한다.
무선통신부(220)는 무선 USN(Ubiquitous Sensor Network)망 또는 이동통신망에 연결되어, Wi-fi, 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication) 등의 무선통신방식으로 관제서버(S)와 직접 또는 인접한 타 악취측정 장치(10′)와 통신할 수 있다.
이때, 무선통신부(220)는 고유한 MAC(Media Access Control)주소를 가질 수 있다.
또한, 무선통신부(220)는 GSM, CDMA, CDMA-2000, W-CDMA, HSDPA, HSPA+ 중 적어도 어느 하나 이상의 통신방식으로 관제서버(S)와 통신하는 이동통신모뎀이 포함된 형태로 마련될 수 있다.
따라서, 악취측정 장치(10)가 유선통신부(210)의 이더넷망을 통해 관제서버(S)와 통신할 수 없을 때, 무선통신부(220)의 USN망을 통해 인접한 타 악취측정 장치(10′)와 통신하여 타 악취측정 장치(10′)의 중계를 통해 관제서버(S)에 측정결과를 제공하거나, 이동통신망을 통해 직접 관제서버(S)에 측정결과를 제공할 수 있게 된다.
온습도조절모듈(300)은 함체(100) 내부의 온도 및 습도를 측정하고, 함체 내부의 온도 및 습도를 조절하며, 확인부(310), 배출부(320), 히터부(330) 및 조절제어부(340)를 포함할 수 있다.
확인부(310)는 함체(100) 내부공간의 온도 및 습도를 확인할 수 있다.
배출부(320)는 함체(100) 내부공간의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다.
여기서, 배출부(320)는 대류현상에 의해 함체(100) 내부공간의 가열된 공기가 상승하는 함체(100)의 상부 측면에 위치하여, 함체(100) 내부공간의 공기를 외부로 배출시키는 팬(Fan) 형태로 마련될 수 있다. 이때, 함체(100)는 배출부(320)와 대응되는 위치의 일면에 타공이 형성된 배출구(미도시)가 더 구비될 수 있으며, 함체(100)의 외부로 외부 공기가 배출부(320)를 통해 직접적으로 유입되는 것을 방지하기 위해, 배출구(미도시)의 위치와 대응되는 함체(110)의 외측면에 함체(110)의 하면방향으로 개방된 커버부재(미도시)가 더 구비될 수 있다.
히터부(330)는 함체(100) 내부공간의 공기를 가열할 수 있다.
조절제어부(340)는 기준 온도 및 기준 습도 값에 따른 환경설정 값이 저장되고, 확인부(310)에서 확인된 함체(100) 내부공간의 온도 및 습도와 저장된 환경설정 값을 비교하여, 배출부(320) 및 히터부(330)의 구동을 제어할 수 있다.
여기서, 조절제어부(340)에 저장되는 환경설정 값은, 통신모듈(200)이 관제서버(S)로부터 수신한 제어신호 내에 포함되는 정보일 수 있으며, 후술할 제어모듈(600)의 제어에 의해, 조절제어부(340)의 환경설정 값이 변동될 수 있다.
여기서, 확인부(310) 및 조절제어부(340)는 일체형으로 마련될 수 있다.
측정모듈(400)은 함체(100)의 하부와 레그(130)에 의해 지지되는 지면이 이루는 이격공간(G)의 습도 및 온도를 측정하고, 이격공간(G)을 통과하는 가스 내의 황계열 가스, 아민계열 가스 및 휘발성 유기화합물질(VOCs : Volatile Organic Compound)계열 가스를 포함하는 악취발생물질의 농도를 측정할 수 있으며, 농도측정부(410), 온습도측정부(420) 및 보정부(430)를 포함할 수 있다.
도2를 참조하면, 농도측정부(410)는 함체(100)의 하부에 위치하고, 이격공간(G)을 통과하는 가스 내의 황계열 가스, 아민계열 가스 및 VOC계열 가스를 포함하는 악취발생물질의 농도를 측정할 수 있으며, 제1 농도측정부분(412), 제2 농도측정부분(414), 제3 농도측정부분(416)을 포함할 수 있다.
제1 농도측정부분(412)은 이격공간을 통과하는 가스에 포함된 황화수소(H2S)의 농도를 측정할 수 있으며, 제1 몸체(412A), 제1 센서(412B), 제1 메탈필터(412C), 제1 고정너트(412D)를 포함할 수 있다.
제1 몸체(412A)는 함체(100)의 하면에 관통 결합되고, 후술할 제1 센서(412B)와 측정보정부(430)를 연결시킬 수 있다.
여기서, 제1 몸체(412A)는 케이블을 통해 측정보정부(430)와 연결되고, 내부에 제1 센서(412B)가 결합되는 소켓이 마련될 수 있다.
제1 센서(412B)는 제1 몸체(412A)의 소켓에 연결되고, 0ppm 내지 5ppm의 황화수소 측정범위를 가지며, 함체(100) 하부의 이격공간을 통과하는 가스에 포함된 황화수소의 농도를 측정할 수 있다.
여기서, 제1 센서(412B)는 이격공관(G)를 통과하는 가스 내의 황화수소 농도를 측정하는 전기화학식 가스센서로 마련될 수 있다.
이때, 제1 센서(412B)는 이격공간(G)을 통과하는 가스 내에서 황화수소을 포함하는 악취발생물질이 유입되면 작용전극(Sensing electrode)에서 산화반응, 대응전극(Counter electrode)에서 환원반응이 일어나며, 이때의 전류는 유입된 가스농도에 비례하게 되므로 전류를 측정함으로써 가스 내 황화수소의 농도를 감지할 수 있다.
이러한 원리를 바탕으로 제1 센서(412B)의 구성은 가스의 유입량을 조절하는 가스 유입구(Capillary diffusion barrier), 감지가스의 산화환원 반응이 일어나는 전극(Electrode), 전극간의 이온 이동 및 전기적 쇼트를 위한 유리섬유 분리막(Glass fiber separator) 및 전해질(Electrolyte)으로 이루어져 있다.
그리고, 제1 센서(412B)는 저 농도(ppb level)의 가스 농도에서도 높은 감지능(Sensitivity)을 가지도록 마련될 수 있다.
또한, 제1 센서(412B)의 감지능 향상을 위해서는 전극의 형성공정이 중요하며, 전극은 다공성 PTFE 막위에 촉매물질, 바인더, 용매로 구성된 슬러리를 코팅 후 열처리를 통해 제작한다. 전극 코팅을 위한 다공성 PTFE 막의 기공크기는 0.3~5㎛이고 두께가 100~300㎛인 것을 사용하며 촉매물질은 감지가스의 산화반응을 촉진할 수 있는 Pt, Pt-Ru, Au, Ag 등을 사용한다.
그리고, 함체(100) 하부를 통과하는 가스는 제1 센서(412B)의 전극 내에서 가스, 촉매물질, 전해질이 만나는 삼중점에서 산화반응이 일어난다. 동일화된 면적의 전극에서도 전극의 형상을 바둑판 모양의 패턴화된 형태로 전극을 형성할 경우 삼중점이 형성되는 표면적을 증대시킬 수 있어 전극의 촉매능을 향상시킬 수 있으며, 저 농도 가스 감지에 적합한 높은 감지능을 얻을 수 있다.
이때, 이격공간(G)을 통과하는 가스가 제1 센서(412B) 내부공간으로 유입되도록 조절하는 제1 센서(412B)에 구비되는 가스유입구(미도시)의 표면적은, 작용 전극 면적의 4~10% 사이로 하며, 바람직하게는 7~9%를 사용한다. 예를 들어 제1 센선(412B)의 작용 전극 지름이 13mm 인 경우에는 약 2.6~4.0mm 지름의 가스유입구(미도시)를 형성하며 길이는 2~4mm로 한다.
제1 메탈필터(412C)는 제1 센서(412B)의 센싱영역에 일정 입자크기 이상의 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 제1 메탈필터(412C)는 판형상을 가지고, 메쉬재질의 메탈을 압축하여 마련되는 메탈 메쉬재질의 필터가 사용될 수 있다.
이때, 제1 메탈필터(412C)는 공극을 가짐으로써, 함체(100) 하부를 통과하는 가스 내의 이물질이 제1 센서(412B)의 센싱영역에 유입되는 것을 방지하게 된다.
제1 고정너트(412D)는 제1 몸체(412A)와 결합되며, 내부에 형성된 단턱을 통해 제1 메탈필터(412C)를 지지할 수 있다.
따라서, 제1 고정너트(412D)의 결합 및 분리를 통해, 제1 센서(412B)와 제1 메탈필터(412C)의 교체가 가능해진다.
제2 농도측정부분(414)은 이격공간(G)을 통과하는 가스에 포함된 암모니아(NH3)의 농도를 측정할 수 있으며, 제2 몸체(414A), 제2 센서(414B), 제2 메탈필터(414C), 제2 고정너트(414D)를 포함할 수 있다.
여기서, 제2 몸체(414A), 제2 메탈필터(414C), 제2 고정너트(414D)의 구성은 제1 농도측정부분(412)의 각 제1 몸체(412A), 제1 메탈필터(412C), 제1 고정너트(412D)의 구성과 동일하여, 이하에서는, 제2 농도측정부분(414)의 세부 구성 설명에서는 제2 센서(414B)의 구성만을 설명하도록 한다.
제2 센서(414B)는 제2 몸체(414A)의 소켓에 연결되고, 0ppm 내지 5ppm의 암모니아 측정범위를 가지며, 함체(100) 하부의 이격공간(G)을 통과하는 가스에 포함된 암모니아의 농도를 측정할 수 있다.
여기서, 제2 센서(414B)는 이격공관(G)를 통과하는 가스 내의 암모니아 농도를 측정하는 전기화학식 가스센서로 마련될 수 있다.
이때, 제2 센서(414B)는 전극 코팅을 위한 다공성 PTFE 막의 기공크기는 0.3~5㎛이고 두께가 100~300㎛인 것을 사용하며 촉매물질은 감지가스의 산화반응을 촉진할 수 있는 Pt, Pt-Ru, Au, Carbon black 등이 사용된다.
그리고, 제2 센서(414B)의 전극 형성공정은 제1 센서(412B)와 동일한 방식으로 제조되며, 가스 유입구(미도시)의 크기는 지름 3.5~6.0mm, 길이는 2~4mm로 가공하여 적용할 수 있다.
제3 농도측정부분(416)은 이격공간을 통과하는 가스에 포함된 이소부틸렌을 포함하는 휘발성 유기화합물질의 농도를 측정할 수 있고, 제3 몸체(416A), 제3 센서(416B), 제3 메탈필터(416C), 제3 고정너트(416D)를 포함할 수 있으며, 제2 농도측정부분(414)과 마찬가지로 중복되는 설명을 피하기 위해, 제3 센서(416B)의 구성만을 설명하도록 한다.
제3 센서(416B)는 제3 몸체(414A)의 소켓에 연결되고, 0ppm 내지 10ppm의 이소부틸렌 측정범위를 가지며, 함체(100) 하부의 이격공간을 통과하는 가스에 포함된 이소부틸렌의 농도를 측정할 수 있다.
여기서, 제3 센서(416B)는 가스 내의 이소부틸렌의 농도를 측정하는 광이온화식 센서로 마련될 수 있다.
온습도측정부(420)는 이격공간(G)의 습도 및 온도를 측정할 수 있다.
측정보정부(430)는 농도측정부(410) 및 온습도측정부(420)의 측정결과 값을 수신하며, 농도측정부(420)에 구비되는 각 센서의 영점보정(Zero calibration) 및 검출전압별 측정농도 값 조정(Span calibration)을 수행할 수 있다.
디스플레이모듈(500)은 도어(120)의 일면에 결합되어, 측정모듈(400)의 측정 결과 값과 온습도조절모듈(300)에서 확인한 함체(100) 내부의 온도 및 습도 값을 포함하는 정보를 출력할 수 있으며, 각종 정보를 디스플레이하는 디스플레이장치의 형태로 마련될 수 있다.
여기서, 디스플레이모듈(500)은 함체(100)의 외부에서 디스플레이모듈(500)로부터 출력되는 정보의 확인이 가능하도록, 정보 출력영역이 함체(100) 외부 방향을 향하도록 도어(120)에 결함되어 마련될 수 있으며, 이때, 도어(120)는 디스플레이모듈(500)과 대응되는 영역이 관통되거나, 투명 재질의 윈도우가 구비된 형태로 마련될 수 있다.
또한, 디스플레이모듈(500)의 정보출력영역은 감압식 또는 정전신 터치패널이 결합된 형태로 마련될 수 있어, 함체(100)의 외부 방향에서 디스플레이모듈(500)의 터치를 통해 정보의 출력을 제어할 수 있다.
제어모듈(600)은 통신모듈(200)에서 관제서버(S)로부터 수신한 제어신호를 통해, 통신모듈(200), 온습도조절모듈(300), 측정모듈(400) 및 디스플레이모듈(500)을 제어할 수 있다.
이때, 제어모듈(600)은 통신모듈(200)이 관제서버(S)로부터 수신한 제어신호 내의 설정된 측정시간마다, 통신모듈(200), 온습도조절모듈(300), 측정모듈(400) 및 디스플레이모듈(500)을 제어하여, 함체(100) 하부의 이격공간(G)의 온도 및 습도와 이격공간(G)을 통과하는 가스 내의 악취발생물질의 농도를 측정하고, 후술할 기상정보생성모듈(700)을 통해, 함체(110)의 설치위치에 따른 기상정보를 생성하여, 농도 측정 결과 값, 이격공간(G)의 온도 및 습도와 기상정보를 포함하는 측정정보를 관제서버(S)에 송신하게 된다.
그리고, 제어모듈(600)은 측정모듈(400)로부터 측정된 각 악취발생물질 별 농도 값 및 함체(100) 하부 이격공간(G)의 온도 및 습도, 온습도조절모듈(300)로부터 확인된 함체(100) 내부의 온도 및 습도 값, 후술할 기상정보생성모듈(190)에서 생성된 기상정보를 디스플레이모듈(500)을 통해 실시간으로 출력시킬 수 있다.
또한 제어모듈(600)은, 온습도조절모듈(300) 및 측정모듈(400)을 제어하여, 온습도조절모듈(300)에서 확인한 함체(100) 내부공간의 온도 및 습도 값과 측정모듈(400)에서 측정한 이격공간(G)의 온도 및 습도를 통해, 조절제어부(340)를 통한 온습도조절모듈(300)의 배출부(320) 및 히터부(330)의 구동 제어할 수 있어, 함체(100) 내부의 온도 밋 습도를 함체(100) 내부에 실장되는 통신모듈(200), 온습도조절모듈(300), 측정모듈(400), 디스플레이모듈(500), 제어모듈(600)의 작동 최적 온도 및 습도로 유지할 수 있다.
이때, 제어모듈(600)은 관제서버(S)로부터 수신한 제어신호 내의 농도 측정시간 외에도, 온습도조절모듈(300)과 측정모듈(400)을 제어하여, 함체(100) 내부의 온도 및 습도를 조절함으로써, 함체(100) 하부를 통과하는 가스 내 악취발생물질의 농도측정 시에, 통신모듈(200), 온습도조절모듈(300), 측정모듈(400), 디스플레이모듈(500), 제어모듈(600)은 최적 작동 온도 및 습도를 유지하게 되어, 측정 결과의 정확성이 증진되고, 각 모듈의 내구성이 증대될 수 있다.
또한, 제어모듈(600)은 소형 PC 형태로 마련될 수 있으며, 경우에 따라서는, 유, 무선 및 이동통신이 가능하고, 터치 패널을 포함한 디스플레이가 포함되어, 통신모듈(200), 디스플레이모듈(500) 및 제어모듈(600)이 일체형으로 마련된 태블릿PC 의 형태로 마련될 수 있다.
기상정보생성모듈(700)은 함체의 설치 위치에 따른 풍향 및 풍속을 측정하고, 측정 결과에 따른 기상정보를 생성할 수 있다.
여기서, 기상정보생성모듈(700)은 전자식 또는 기계식의 풍량·풍속계로 마련될 수 있으며, 함체(100)의 상측면에 결합될 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 악취측정 장치(10)는, 특정 위치에서 대류에 의해 확산된 가스 내 악취발생물질의 농도를 측정할 수 있고, 악취발생 장치(10)에서 측정한 가스 내 악취발생물질의 농도, 온도 및 습도와 기상정보를 통해 관제서버(S)에서 악취의 예상 확산경로뿐만 아니라, 악취발생근원지의 추적 또한 가능해지며, 특정 구역에 복수개가 설치될 경우, 악취의 예상 확산경로 예측 결과와 악취발생근원지 추적에 높은 정확성을 제공할 수 있다.
또한, 악취측정 장치(10)는 악취발생물질이 대기 중의 타 물질에 비해 밀도가 높고 지면을 따라 낮게 확산되기 때문에, 함체(100)와 지면이 이루는 이격공간(G)을 통과하는 가스로부터 악취발생물질의 농도를 측정하므로, 악취 발생물질의 농도 측정에 높은 정확성을 가질 수 있게 된다.
결국, 본 발명은, 대기에서 상대적으로 높은 밀도를 가지는 악취발생물질의 농도 측정을 위해, 측정모듈이 대류 현상에 의해 확산되어 함체 하부방향을 통과하는 가스 내 악취발생물질 농도를 측정하기 때문에, 사람이 후각을 통해 인지할 수 있는 악취정도와 근접한 악취발생물질의 농도 측정이 가능하고, 측정모듈이 자연 확산된 악취발생물질의 농도와 측정 위치의 온도 및 습도를 측정하고, 기상정보모듈을 통해 측정 위치의 풍향 및 풍속 측정이 가능하여, 악취의 발생근원지 추적이 가능하고, 악취의 예상확산경로 예측이 가능하며, 제어모듈이 측정모듈에서 측정한 함체 외부의 기상정보와 온습도조절모듈에서 확인된 함체 내부공간의 온도 및 습도를 통해 함체 내부공간의 온도 및 습도를 각 모듈의 최적 동작 온도 및 습도로 유지시킴에 따라, 온도 변화 및 습도에 따른 각 모듈의 오작동 및 고장발생을 방지하여, 각 모듈의 내구성을 증대시킬 수 있는 악취측정 장치를 제공한다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
10 : 악취측정 장치
100 : 함체
110 : 하우징
112 : 유입구
114 : 필터
120 : 도어
130 : 레그
140 : 하부커버
200 : 통신모듈
210 : 유선통신부
220 : 무선통신부
300 : 온습도조절모듈
310 : 확인부
320 : 배출부
330 : 히터부
340 : 조절제어부
400 : 측정모듈
410 : 농도측정부
412 : 제1 농도측정부분
412A : 제1 몸체
412B : 제1 센서
412C : 제1 메탈필터
412D : 제1 고정너트
414 : 제2 농도측정부분
414A : 제2 몸체
414B : 제2 센서
414C : 제2 메탈필터
414D : 제2 고정너트
416 : 제3 농도측정부분
416A : 제3 몸체
416B : 제3 센서
416C : 제3 메탈필터
416D : 제3 고정너트
420 : 온습도측정부
430 : 측정보정부
500 : 디스플레이모듈
600 : 제어모듈
700 : 기상정보생성모듈
S : 관제서버
G : 이격공간
100 : 함체
110 : 하우징
112 : 유입구
114 : 필터
120 : 도어
130 : 레그
140 : 하부커버
200 : 통신모듈
210 : 유선통신부
220 : 무선통신부
300 : 온습도조절모듈
310 : 확인부
320 : 배출부
330 : 히터부
340 : 조절제어부
400 : 측정모듈
410 : 농도측정부
412 : 제1 농도측정부분
412A : 제1 몸체
412B : 제1 센서
412C : 제1 메탈필터
412D : 제1 고정너트
414 : 제2 농도측정부분
414A : 제2 몸체
414B : 제2 센서
414C : 제2 메탈필터
414D : 제2 고정너트
416 : 제3 농도측정부분
416A : 제3 몸체
416B : 제3 센서
416C : 제3 메탈필터
416D : 제3 고정너트
420 : 온습도측정부
430 : 측정보정부
500 : 디스플레이모듈
600 : 제어모듈
700 : 기상정보생성모듈
S : 관제서버
G : 이격공간
Claims (5)
- 일면이 개방되어 내부공간을 가지는 하우징과 상기 하우징의 내부공간을 개폐하는 도어가 구비되며, 하우징의 저면에 상기 하우징의 외부와 내부공간이 연통되는 적어도 하나 이상의 유입구가 형성되며, 상기 하우징의 하부에 부착되는 복수의 레그가 구비된 함체;
유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 관제서버와 통신하고, 상기 관제서버로부터 제어신호를 수신하는 통신모듈;
상기 함체 내부의 온도 및 습도를 측정하고, 상기 함체 내부의 온도 및 습도를 조절하는 온습도조절모듈;
상기 함체의 하부와 상기 레그에 의해 지지되는 지면이 이루는 이격공간의 습도 및 온도를 측정하고, 상기 이격공간을 통과하는 가스 내의 황계열 가스, 아민계열 가스 및 VOC(Volatile Organic Compound)계열 가스를 포함하는 악취발생물질의 농도를 측정하는 측정모듈;
상기 도어의 일면에 결합되어, 상기 측정모듈의 측정 결과 값과 상기 온습도조절모듈에서 측정한 온도 및 습도 값을 포함하는 정보를 출력하는 디스플레이모듈; 및
상기 통신모듈에서 상기 관제서버로부터 수신한 제어신호를 통해, 상기 통신모듈, 온습도조절모듈, 측정모듈 및 디스플레이모듈을 제어하고, 상기 통신모듈을 통해 상기 측정모듈의 측정 결과 값에 따른 측정정보를 상기 관제서버에 제공하는 제어모듈;을 포함하며,
상기 통신모듈은,
유선 이더넷망을 통해 상기 관제서버와 통신하는 유선통신부; 및
무선 USN(Ubiquitous Sensor Network)망 또는 이동통신망을 통해 상기 관제서버와 통신하는 무선통신부;를 포함하고,
상기 통신모듈은 상기 유선통신부를 통해 상기 관제서버와 통신하되, 상기 제어모듈은 상기 통신모듈의 통신상태를 모니터링하여, 상기 유선통신부를 통한 관제서버와의 통신이 불가할 경우에 한해서, 상기 무선통신부를 통해 상기 관제서버와 통신하도록, 상기 통신모듈을 제어하며,
상기 측정모듈은,
상기 함체의 하부에 위치하고, 상기 이격공간을 통과하는 가스 내의 황계열 가스, 아민계열 가스 및 VOC(Volatile Organic Compound)계열 가스를 포함하는 악취발생물질의 농도를 측정하는 농도측정부;
상기 이격공간의 습도 및 온도를 측정하는 온습도측정부; 및
상기 농도측정부 및 온습도측정부의 측정결과 값을 수신하며, 상기 농도측정부의 영점보정(Zero calibration) 및 검출전압별 측정농도 값 조정(Span calibration)을 수행하는 측정보정부;를 포함하며,
상기 농도측정부는,
상기 이격공간을 통과하는 가스에 포함된 황화수소(H2S)의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 5ppm의 측정범위를 가지는 제1 센서가 구비된 제1 농도측정부분;
상기 이격공간을 통과하는 가스에 포함된 암모니아(NH3)의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 5ppm의 측정범위를 가지는 제2 센서가 구비된 제2 농도측정부분; 및
상기 이격공간을 통과하는 가스 내의 이소부틸렌을 포함하는 휘발성 유기화합물질의 농도를 측정하며, 0ppm 내지 10ppm의 측정범위를 가지는 제3 센서가 구비된 제3 농도측정부분;을 포함하고,
상기 제 1 측정부분과 제 2 측정부분은 센서 내부에 사용되는 전극을 바둑판 모양의 패턴화된 형태로 제조하여 저농도의 감지가 가능한 전기화학식 가스센서로 마련되며, 상기 제 3측정부분은 광이온화식 센서로 마련되는 것을 특징으로 하는
악취측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 온습도조절모듈은,
상기 함체 내부공간의 온도 및 습도를 확인하는 확인부;
상기 함체 내부공간의 공기를 외부로 배출시키는 배출부;
상기 함체 내부공간의 공기를 가열하는 히터부; 및
기준 온도 및 기준 습도 값에 따른 환경설정 값이 저장되고, 상기 확인부에서 확인된 온도 및 습도 값과 저장된 환경설정 값을 비교하여, 상기 배출부 및 히터부의 구동을 제어하는 조절제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
악취측정 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 함체는 상기 함체 외부의 공기 중에 비산먼지를 포함하는 이물질이 상기 함체 내부로 유입되는 것을 방지하는 부직포 재질의 필터가 상기 유입구와 대응되는 위치에 구비되고, 상기 배출부가 상기 함체 내부공간의 공기를 상기 함체 외부로 배출하면서 발생된 상기 함체 내부공간의 음압에 의해, 상기 함체의 하부와 상기 레그가 지지하는 지면이 이루는 이격공간을 통과하는 공기가 상기 필터를 통과하여 상기 함체의 내부공간으로 유입되는 것을 특징으로 하는
악취측정 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 함체의 설치 위치에 따른 풍향 및 풍속을 측정하고, 측정 결과에 따른 기상정보를 생성하는 기상정보생성모듈;을 더 포함하며,
상기 제어모듈은 상기 기상정보생성모듈로부터 생성된 기상정보를 상기 디스플레이모듈을 통해 출력하고, 상기 제1 농도측정부분, 제2 농도측정부분 및 제3 농도측정부분에서 측정한 악취발생물질의 개별적인 농도 값, 상기 온습도측정부에서 측정한 온도 및 습도, 상기 온습도조절모듈에서 확인한 상기 함체 내부공간의 온도 및 습도와 상기 기상정보생성모듈에서 생성된 기상정보를 포함하는 측정정보를 상기 관제서버에 제공하는 것을 특징으로 하는
악취측정 장치.
Priority Applications (1)
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| KR1020150191555A KR101639796B1 (ko) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | 가스센서를 이용한 악취측정 장치 |
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