KR101674048B1 - 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템 - Google Patents

다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 중의 유해 화학물질을 검출하기 위한 가스센서 플랫폼에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 제한된 특정 화학물질의 검출만이 가능하고 네트워크를 통한 연동기능이 없으면서도 고가격으로 인해 유해 화학물질 누출에 대비한 사회 안전망을 구축하기 어려웠던 종래기술의 가스감지기들의 문제점을 해결하여, 짧은 분석시간을 가지고 다양한 유해물질에 대하여 실시간으로 검출 및 감시가 가능하며, 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파가 가능한 동시에, 저렴한 가격으로 구현 가능하여 유해 화학물질 누출에 대비한 재난경보 시스템을 효율적으로 구축할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템이 제공된다.

Description

다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템{Gas sensor platform for real-time detection of various toxic chemicals and emergency alert system using thereof}
본 발명은 여러 가지 유해 화학물질을 검출할 수 있도록 구성되는 가스센서 플랫폼에 관한 것으로, 더 상세하게는, 다종의 유해 화학물질을 실시간으로 모니터링 하는데 더하여, 유해 화학물질의 유출과 같은 사고 발생시 네트워크와 연동하여 신속하게 감지 및 경보를 전파할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼을 이용하여, 유해 화학물질의 누출과 같은 사고발생시 신속하게 이를 감지하고 경보를 전파하여 즉각적으로 해당 지역의 인명을 대피시킬 수 있도록 구성되는 재난경보 시스템에 관한 것이다.
최근, 산업화가 진행됨에 따라 대도시나 공장 등이 밀집한 산업단지뿐만 아니라 농촌 등에서도 다양한 유해물질이 생성되고 그로 인해 환경오염이 증가하여 사회적인 문제로 대두되고 있다.
또한, 이러한 환경오염에 더불어, 인체에 유해한 화학물질을 다루는 공장 등에서 유해물질이 누출되거나, 공정 중에 발생하는 유해가스가 누출되어 인명피해가 발생하는 사고도 빈번하게 일어나고 있으며, 더욱이, 최근에는, 급변하는 국제 정세의 변화로 인해 화학무기에 의한 테러발생의 위협도 증가하고 있다.
따라서 이와 같이 예기치 못한 사고나 테러 등에 의한 인명 및 재산피해를 방지하기 위하여는, 공기 중의 유해물질 여부 및 농도를 항시 감시하고 유해가스의 발생시 이를 신속히 감지하여 즉시 인명을 대피시키는 조기 대응이 매우 중요하다.
여기서, 상기한 바와 같이 공기 중의 유해물질을 검출하기 위한 가스감지 센서에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1131958호에 제시된 바와 같은 "가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치"가 있다.
더 상세하게는, 상기한 등록특허공보 제10-1131958호에 제시된 가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치는, 가스센서; 상기 가스센서에 가스를 공급하는 가스투입장치; 상기 가스센서에 무취공기를 공급하는 무취공기 투입장치; 및 상기 가스센서에서 측정된 측정값으로부터 상기 가스센서에 탈부착된 가스의 양을 산정하는 가스량 측정부; 상기 가스량 측정부로부터 산정된 가스량으로부터, 상기 가스의 농도를 계산하는 농도연산부를 포함하여, 측정 가스 주입 전에 무취공기를 주입함으로써 센서에 부착된 가스를 제거하여 보다 정확하게 가스 농도를 측정할 수 있도록 구성되는 가스 농도 측정방법 및 이에 사용되는 가스 농도 측정장치에 관한 것이다.
또한, 상기한 바와 같이 공기 중의 유해물질을 검출하기 위한 가스감지 센서에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-0537093호에 제시된 바와 같은 "MEMS 구조물을 이용한 탄소나노튜브 가스센서 및 그 제작방법" 및 한국 등록특허공보 제10-0618627호에 제시된 바와 같은 "마이크로 가스센서 어레이 및 그 제조방법"가 있다.
더 상세하게는, 먼저, 상기한 등록특허공보 제10-0537093호에 제시된 MEMS 구조물을 이용한 탄소나노튜브 가스센서 및 그 제작방법은, 마이크로머시닝(microelectromechanical system, MEMS) 기술로 제작된 구조물 위에 탄소나노튜브를 직접 성장시켜 탄소나노튜브를 가스센서의 감응물질로 적용함으로써, 고민감도이고, 상온 동작이 가능하며, 소형화, 집적화 및 전력소모를 줄일 수 있도록 구성되는 탄소나노튜브 가스센서 및 그 제작방법에 관한 것이다.
아울러, 상기한 등록특허공보 제10-0618627호에 제시된 마이크로 가스센서 어레이 및 그 제조방법은, 실리콘 기판에 증착되는 제1절연막; 산화성 가스와 환원성 가스를 각각 감지하기 위해 상기 제1절연막 상에 패턴 형성되는 2쌍의 감지 전극; 상기 감지 전극들로 열을 전달하기 위해 상기 제1절연막 상에 패턴 형성되는 히터전극; 상기 전극들 상에 증착되되, 상기 전극들에 와이어 본딩과 감지막 형성을 위해 필요한 만큼의 노출 홈이 식각 처리되어 있는 제2절연막; 상기 감지 전극 상의 노출 홈에 드롭(drop) 되어 가스와 화학 반응하는 감지막이 형성됨으로써, 산화성 가스와 환원성 가스를 감지하기 위한 각각의 마이크로 가스센서를 단일소자로 구성하여 공정의 단순화와 실장 밀도를 향상시킬 수 있도록 구성되는 마이크로 가스센서 어레이 및 그 제조방법에 관한 것이다.
상기한 바와 같이, 종래, 유해가스를 검출하기 위한 가스센서에 대한 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 가스감지기들은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.
즉, 일반적으로, 유해 화학물질의 검출을 위한 종래의 가스감지기는, 대부분 특정 유해가스를 대상으로 하는 전기화학식 또는 반도체식 가스 센싱소자를 적용한 핸드 헬드(Hand held)형 또는 고정 설치형 단말기가 해당하는 위험물 취급 사업장에 제한적으로 설치 운영되고 있는 점에서 효율적인 유해가스 탐지 및 유해가스 누출과 같은 사고발생시 신속한 대처에 한계가 있는 것이었다.
더 상세하게는, 종래의 가스감지기는, 예를 들면, 암모니아, 염소 가스 등과 같이 제한된 특정 화학물질의 검출기능만을 가지는 것이 대부분으로, 다른 종류의 유해물질에 대하여는 누출사고가 발생하여도 전혀 검출이 되지 않아 인명 및 재산피해를 방지할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 가스감지기는, 네트워크를 통한 연동기능이 없음으로 인해 유해가스가 검출되어도 해당 가스감지기에서 떨어진 위치에서는 유해가스의 누출 여부를 알기 어렵고, 그로 인해 사고발생시 신속한 대피 등이 이루어지지 못하여 인명이나 재산피해가 발생하게 되는 문제점도 있는 것이었다.
아울러, 종래의 가스감지기는, 상기한 바와 같이 그 기능이 매우 제한적이면서도 상당히 고가로 판매되므로, 이러한 이유들로 인해 넓은 지역에 걸쳐 복수 개의 가스감지기를 설치하여 유해 화학물질 누출에 대비한 대규모의 재난경보 시스템을 구축하는 데 활용되기 어려운 문제점도 있는 것이었다.
따라서 상기한 바와 같이, 제한된 특정 화학물질의 검출만이 가능하고 네트워크를 통한 연동기능이 없음으로 인해 유해가스의 누출과 같은 사고발생시 신속한 대피 등이 이루어지지 못하여 인명이나 재산피해가 발생하게 되는 문제점에 더하여, 고가격으로 인한 비용문제로 유해 화학물질 누출에 대비한 사회 안전망을 구축하기 어려운 문제점도 있었던 종래기술의 가스감지기들의 문제점을 해결하기 위하여는, 다양한 유해물질의 검출이 가능하고, 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파가 가능한 동시에, 저렴한 가격으로 구현 가능하여 유해 화학물질 누출에 대비한 재난경보 시스템을 효율적으로 구축할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
1. 한국 등록특허공보 제10-1131958호 (2012.03.23.) 2. 한국 등록특허공보 제10-0537093호 (2005.12.09.) 3. 한국 등록특허공보 제10-0618627호 (2006.08.24.) 4. 한국 등록특허공보 제10-1186523호 (2012.09.21.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 제한된 특정 화학물질의 검출기능만을 구비함으로 인해 다른 종류의 유해물질에 대하여는 누출사고가 발생하여도 인명 및 재산피해를 방지할 수 없는 문제점이 있었던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결하여, 짧은 분석시간을 가지고 다양한 유해물질을 검출 가능하여 다종 유해 화학물질에 대한 실시간 감시가 가능하도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 유해가스가 검출되어도 해당 가스감지기에서 떨어진 위치에서는 유해가스의 누출 여부를 알기 어렵고, 그로 인해 사고발생시 신속한 대피 등이 이루어지지 못하여 인명이나 재산피해가 발생하게 되는 문제점이 있었던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결하여, 다양한 유해물질을 검출 가능한 동시에, 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파 및 조기대응을 통해 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 기능이 매우 제한적이면서도 고가로 판매되어 유해 화학물질 누출에 대비한 사회안전망의 구축이 어려운 문제가 있었던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결하여, 다양한 유해물질을 검출 가능하고 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파가 가능한 동시에, 저렴한 가격으로 구현 가능하여 광범위한 지역에 걸쳐 유해 화학물질 누출에 대비한 재난경보 시스템을 저비용으로 효율적으로 구축할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 다종의 유해물질을 검출 가능한 동시에, 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파 및 조기대응을 통해 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼에 있어서, 다종의 유해가스를 선택적으로 검출할 수 있도록 복수의 센서들을 포함하여 구성되는 센서 어레이부; 외부로부터 유입되는 유해가스를 농축하여 상기 센서 어레이부에서의 검출을 보다 정확하고 용이하도록 하기 위한 전처리부; 상기 가스센서 플랫폼이 설치된 설치위치의 온도, 습도, 풍향, 풍속을 포함하는 외부환경에 대한 정보를 수집하고 제공하기 위한 환경센서부; 외부 장치와의 통신을 위한 무선통신 모듈을 포함하여 구성되는 통신부; 상기 센서 어레이부의 검출 결과 및 상기 가스센서 플랫폼의 동작 상태를 표시하기 위한 디스플레이부; 동작 또는 제어 명령이나 설정을 입력하기 위한 입력부; 및 상기 가스센서 플랫폼의 전체적인 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스센서 플랫폼이 제공된다.
여기서, 상기 가스센서 플랫폼은, 상기 전처리부와 상기 센서 어레이부 및 상기 제어부가, 각각 전처리모듈, 센서 어레이 모듈 및 제어모듈로서 모듈화되어 단일의 케이스 내에 설치되고, 상기 제어모듈에 상기 무선통신 모듈을 함께 내장하여 상기 제어부와 상기 통신부가 일체로 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 환경센서부는, 온도센서, 습도센서, 풍향/풍속센서를 포함하는 복수의 센서를 포함하여 이루어지는 환경센서 모듈을 상기 케이스의 일측면에 설치하는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 디스플레이부 및 상기 입력부는, 상기 케이스의 일측에 터치스크린을 설치하는 것에 의해 일체로 구현되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 전처리 모듈은, 외부 유해가스를 흡입하기 위한 펌프(mini-pump); 온도를 일정하게 유지하기 위한 제 1 히터(pre-heater); 가스 흡착에 의해 상기 유해가스의 농도를 농축하기 위한 농축기(pre-concentrator); 흡착가스의 배출을 위한 제 2 히터(heater); 및 상기 전처리 모듈의 전체적인 동작을 제어하기 위한 제어수단(MCU)을 포함하여 구성됨으로써, 외부로부터 유입되는 저농도의 상기 유해가스를 농축, 고농도화 하는 것에 의해 상기 센서 어레이 모듈에서 상기 유해가스의 검출이 보다 신속하고 정확하게 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서 어레이 모듈은, 다종의 유해물질에 대하여 각각 복수의 센서 어레이 모듈을 미리 준비해 두고, 필요에 따라 상기 센서 어레이 모듈만을 교체하여 사용하도록 구성됨으로써, 검출하고자 하는 유해물질에 따라 검출장치 전체를 교체하거나 복수의 검출장비를 준비할 필요 없이 다종의 유해물질에 대한 감지가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제어모듈은, 상기 센서 어레이 모듈에 의해 유해가스 검출시, 검출된 상기 유해가스에 대한 정보와 함께 상기 환경센서 모듈에 의해 수집된 주변환경에 대한 정보를 상기 무선통신 모듈을 통해 원격 위치의 서버나 중앙 제어국으로 송신하도록 구성됨으로써, 사고발생시 즉각적으로 사고발생 사실을 전파하는 것에 의해 인명 및 재산피해를 최소화할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 다종의 유해물질을 검출 가능한 동시에, 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파 및 조기대응을 통해 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있도록 구성되는 재난경보 시스템에 있어서, 상기에 기재된 가스센서 플랫폼을 이용하여 구성되는 유해물질 감지부; 상기 유해물질의 누출사고 발생시 사고발생에 대한 경보 및 대피명령을 전파하기 위한 경보알림부; 및 각각의 상기 유해물질 감지부로부터 송신된 신호를 수신하여 상기 유해물질에 대한 누출사고 발생 여부를 판단하고, 사고가 발생한 것으로 판단되면 해당 지역의 상기 경보알림부를 통하여 사고발생에 대한 경보를 전파하고 대피명령을 전달하도록 하는 처리를 수행하도록 구성되는 중앙처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 재난경보 시스템이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 짧은 분석시간을 가지고 다양한 유해물질을 검출 가능하여 다종 유해 화학물질에 대한 실시간 감시가 가능하도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템이 제공됨으로써, 제한된 특정 화학물질의 검출기능만을 구비함으로 인해 다른 종류의 유해물질에 대하여는 누출사고가 발생하여도 인명 및 재산피해를 방지할 수 없는 문제점이 있었던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 다양한 유해물질을 검출 가능한 동시에, 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파 및 조기대응을 통해 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템이 제공됨으로써, 네트워크를 통한 연동기능이 없음으로 인해 유해가스가 검출되어도 해당 가스감지기에서 떨어진 위치에서는 유해가스의 누출 여부를 알기 어렵고, 그로 인해 사고발생시 신속한 대피 등이 이루어지지 못하여 인명이나 재산피해가 발생하게 되는 문제점이 있었던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 다양한 유해물질을 검출 가능하고 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파가 가능한 동시에, 저렴한 가격으로 구현 가능하여 광범위한 지역에 걸쳐 유해 화학물질 누출에 대비한 재난경보 시스템을 저비용으로 효율적으로 구축할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템이 제공됨으로써, 기능이 매우 제한적이면서도 고가로 판매되어 유해 화학물질 누출에 대비한 사회안전망의 구축이 어려웠던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼에 설치되는 전처리모듈의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼에 설치되는 센서 어레이 모듈의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼에 설치되는 제어모듈의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼에 설치되는 환경센서 모듈의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼의 실제 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 제한된 특정 화학물질의 검출기능만을 구비함으로 인해 다른 종류의 유해물질에 대하여는 누출사고가 발생하여도 인명 및 재산피해를 방지할 수 없는 문제점이 있었던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결하여, 짧은 분석시간을 가지고 다양한 유해물질을 검출 가능하여 다종 유해 화학물질에 대한 실시간 감시가 가능하도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 유해가스가 검출되어도 해당 가스감지기에서 떨어진 위치에서는 유해가스의 누출 여부를 알기 어렵고, 그로 인해 사고발생시 신속한 대피 등이 이루어지지 못하여 인명이나 재산피해가 발생하게 되는 문제점이 있었던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결하여, 다양한 유해물질을 검출 가능한 동시에, 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파 및 조기대응을 통해 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 기능이 매우 제한적이면서도 고가로 판매되어 유해 화학물질 누출에 대비한 사회안전망의 구축이 어려운 문제가 있었던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결하여, 다양한 유해물질을 검출 가능하고 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파가 가능한 동시에, 저렴한 가격으로 구현 가능하여 광범위한 지역에 걸쳐 유해 화학물질 누출에 대비한 재난경보 시스템을 저비용으로 효율적으로 구축할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템에 관한 것이다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)은, 크게 나누어, 외부 유해가스를 흡입하기 위한 초소형 펌프, 농축기, 초소형 밸브로 구성되어 저농도의 유해가스를 농축, 고농도화함으로써 센서단에서의 검출을 보다 정확하고 용이하게 하기 위한 전처리부(11)와, 다종의 유해가스를 선택적으로 검출할 수 있는 센서들을 포함하여 구성되는 센서 어레이부(12) 및 가스센서 플랫폼(10)의 전체적인 동작을 통합 제어하도록 이루어지는 제어부(13)를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 상기한 가스센서 플랫폼(10)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 가스센서 플랫폼(10)이 설치된 설치위치의 온도, 습도, 풍향, 풍속 등을 포함하는 외부환경에 대한 정보를 수집하고 제공하기 위한 환경센서부(14)와, 외부와의 통신을 위한 무선통신 모듈을 포함하여 구성되는 통신부(15)와, 센서 어레이부(12)를 통한 검출 결과 및 가스센서 플랫폼(10)의 동작 상태를 표시하기 위한 디스플레이부(16) 및 동작에 대한 제어명령이나 설정 등을 입력하기 위한 입력부(17)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
아울러, 도 2를 참조하면, 도 2는 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)의 실제 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)은, 단일의 케이스(21) 내에 상기한 전처리부(11)와 센서 어레이부(12) 및 제어부(13)가 각각 모듈화되어 전처리모듈(22), 센서 어레이 모듈(23) 및 제어모듈(24)로서 각각 설치되고, 이때, 제어모듈(24)에는, 예를 들면, 지그비(Zigbee)나 블루투스(Bluetooth) 등과 같이, 적어도 한 가지의 무선통신 모듈을 함께 내장하도록 하여 상기한 제어부(13)와 통신부(15)를 일체로 형성하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 다종의 유해물질에 대하여 각각 복수의 센서 어레이 모듈(23)을 미리 준비해 두고, 필요에 따라 센서 어레이 모듈(23)만을 적절하게 교체하여 사용함으로써, 검출하고자 하는 유해물질에 따라 장치 전체를 교체하거나 복수의 장비를 준비할 필요 없이 저렴한 비용으로 용이하게 다양한 유해물질에 대한 감시가 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 케이스(21)의 일측면에, 예를 들면, 온도센서, 습도센서, 풍향/풍속센서 등과 같은 각종 센서를 포함하여 이루어지는 환경센서 모듈(25)을 설치하여 상기한 환경센서부(14)를 구성할 수 있으며, 아울러, 터치스크린(26)을 이용하여 상기한 디스플레이부(16) 및 입력부(17)를 동시에 구현함으로써, 보다 간단하고 저렴한 구성으로 가스센서 플랫폼(10)을 구현할 수 있다.
더 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)에 설치되는 전처리모듈(22)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 전처리 모듈(22)은, 외부 유해가스를 흡입하기 위한 초소형 펌프(mini-pump), 온도를 일정하게 유지하기 위한 전처리히터(pre-heater), 가스 흡착에 의해 유해가스 농도를 농축하기 위한 농축기(pre-concentrator), 흡착가스의 배출을 위한 히터(heater), 초소형 밸브 및 전처리 모듈(22)의 전체적인 동작을 제어하기 위한 MCU를 포함하여, 외부로부터 유입되는 저농도의 유해가스를 농축, 고농도화함으로써 센서 어레이 모듈(23)에서의 유해가스 검출이 보다 정확하고 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
여기서, 상기한 전처리 모듈의 더욱 구체적인 내용은, 예를 들면, 본 발명자들에 의해 출원된 한국 등록특허공보 제10-1186523호에 제시된 바와 같은 "휴대용 가스분석 시스템을 위한 마이크로 전농축기" 등을 참조하여 구성할 수 있으므로, 여기서는, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 전처리 모듈(22)의 구체적인 동작원리에 대한 상세한 설명은 생략하였음에 유념해야 한다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)은, 상기한 바와 같이 전처리 모듈(22)을 통해 외부 공기를 농축하여 감지함으로써, 전처리 모듈(22)이 구비되지 않은 종래의 가스센서들에 비하여 낮은 농도에서도 빠르게 유해가스의 감지가 가능하여, 보다 신속하고 정확한 유해가스 감지가 가능하게 된다.
계속해서, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)에 설치되는 센서 어레이 모듈(23)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 센서 어레이 모듈(23)은, 유해가스를 감지하기 위한 센서 어레이와, 각각의 센서들로부터의 신호를 처리하기 위한 신호처리기 및 MCU를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 센서 어레이 모듈(23)은, 감지하고자 하는 물질의 종류에 따라 서로 다른 센서 어레이를 가지는 복수의 센서 어레이 모듈(23)을 미리 준비하여 두고 필요에 따라 적절히 센서 어레이 모듈(23)만을 교체함으로써, 다종 유해물질에 대한 감지를 위하여는 감지하고자 하는 물질에 따라 장치 전체를 교체하거나 복수의 장치를 별도로 각각 설치해야 했던 기존의 방식에 비해 보다 저렴하고 용이하게 다종 유해물질에 대한 감지를 수행할 수 있다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)에 설치되는 제어모듈(24)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)에 설치되는 환경센서 모듈(25)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기한 제어모듈(24)은, 무선통신 모듈과 전원공급 모듈 및 MCU를 포함하여 구성되며, 환경센서 모듈(25)은, 예를 들면, 온도센서, 습도센서, 풍향/풍속 센서 등과 같이, 외부 환경에 대한 정보를 수집할 수 있는 복수의 센서들을 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)은, 단순히 유해가스를 검출하는 기능만을 가지는데 그쳤던 종래의 가스센서들과 달리, 외부 장치와의 통신이 가능하도록 구성되는 무선통신 모듈 및 외부 환경에 대한 정보를 수집할 수 있는 복수의 센서들을 포함하여 구성됨으로써, 유해가스 검출시 검출된 유해가스에 대한 정보 및 해당 시점에서 가스센서 플랫폼(10)이 설치된 환경에 대한 정보를 함께 서버나 중앙 제어국으로 송신하여 유해가스 누출과 같은 사고발생시 즉각적으로 사고발생 사실을 전파할 수 있도록 구성된다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)을 이용하면, 유해가스 누출과 같은 사고발생시 응급 구조기관이나 책임기관 등에서 즉각적으로 사고발생 사실을 파악할 수 있으며, 그것에 의해, 사고발생시 신속하게 인명 대피 및 사고대응이 가능하여 인명 및 재산피해를 최소화할 수 있는 유해물질 감시시스템 및 재난경보 시스템을 보다 저렴한 비용으로 용이하게 구축할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)을 구현할 수 있다.
즉, 도 7을 참조하면, 도 7은 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼(10)의 실제 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
따라서 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼에 따르면, 짧은 분석시간을 가지고, 하나의 시스템 내에 다종의 유해 화학물질을 검출해 낼 수 있는 센서 어레이 구조를 지니는 저가, 초소형, 실시간 감지 시스템이 제공됨으로써, 산업 현장이나 공공장소, 공기 중 다종 유해 화학물질의 상시 모니터링 비용을 절감할 수 있어 화학물질 폭발사고, 유해 화학물질 유출사고, 공기 중의 유해 가스 및 독극물에 의한 테러 등과 같은 재난에 조기 대응이 가능하여 인명 피해와 재산 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼에 따르면, 다종의 유해화학 물질을 실시간으로 감지하여 중앙통제 센터에 상황을 전달하고, 누출사고시 조기에 경보를 전파함으로써, 각종 건물, 작업장, 플랜트 시설물 등에서의 대형 인명피해와 재산손실 최소화할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼에 따르면, 대형 밀집 시설물의 화재 전조 모니터링용 센서 플랫폼으로 활용될 수 있으며, 테러와 관련된 화학, 생물학 작용제의 조기 감지 및 조기 경보를 통한 인명피해를 최소화할 수 있는 대테러용 센서 플랫폼으로도 확대 적용 가능하다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 가스센서 플랫폼을 이용한 재난경보 시스템은, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 가스센서 플랫폼을 원하는 지역에 일정 간격으로 복수 개 설치하여 이루어지는 유해물질 감지부와, 각각의 유해물질 감지부의 가스센서 플랫폼들로부터 송신된 신호를 수신하여 유해물질에 대한 누출사고 발생 여부를 판단하고, 사고가 발생한 것으로 판단되면 해당 지역에 대하여 사고발생 경보를 전파하고 대피명령을 전달하는 처리를 수행하도록 구성되는 중앙처리부 및 중앙처리부의 제어에 따라 사고발생에 대한 경보 및 대피명령을 전파하기 위한 경보알림부를 포함하여 구성됨으로써, 사고발생시 신속한 전파 및 조기대응을 통해 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있도록 구성되는 재난경보 시스템을 구현할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 유해물질 감지부와 경보알림부를 각각의 지역마다 설치하고, 중앙처리부를 국가의 재난관리 본부에 설치하여 각 지역을 실시간으로 감시하도록 구성함으로써, 전국 규모의 유해물질 감시 및 재난경보 시스템도 용이하게 구축할 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템을 구현할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 짧은 분석시간을 가지고 다양한 유해물질을 검출 가능하여 다종 유해 화학물질에 대한 실시간 감시가 가능하도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템이 제공됨으로써, 제한된 특정 화학물질의 검출기능만을 구비함으로 인해 다른 종류의 유해물질에 대하여는 누출사고가 발생하여도 인명 및 재산피해를 방지할 수 없는 문제점이 있었던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 다양한 유해물질을 검출 가능한 동시에, 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파 및 조기대응을 통해 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템이 제공됨으로써, 네트워크를 통한 연동기능이 없음으로 인해 유해가스가 검출되어도 해당 가스감지기에서 떨어진 위치에서는 유해가스의 누출 여부를 알기 어렵고, 그로 인해 사고발생시 신속한 대피 등이 이루어지지 못하여 인명이나 재산피해가 발생하게 되는 문제점이 있었던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 다양한 유해물질을 검출 가능하고 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파가 가능한 동시에, 저렴한 가격으로 구현 가능하여 광범위한 지역에 걸쳐 유해 화학물질 누출에 대비한 재난경보 시스템을 저비용으로 효율적으로 구축할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템이 제공됨으로써, 기능이 매우 제한적이면서도 고가로 판매되어 유해 화학물질 누출에 대비한 사회안전망의 구축이 어려웠던 종래기술의 가스센서들의 문제점을 해결할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼 및 이를 이용한 재난경보 시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. 가스센서 플랫폼 11. 전처리부
12. 센서 어레이부 13. 제어부
14. 환경센서부 15. 통신부
16. 디스플레이부 17. 입력부
21. 케이스 22. 전처리모듈
23. 센서 어레이 모듈 24. 제어모듈
25. 환경센서 모듈 26. 터치스크린

Claims (8)

  1. 다종의 유해물질을 검출 가능한 동시에, 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파 및 조기대응을 통해 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있도록 구성되는 다종 유해 화학물질의 실시간 감지를 위한 가스센서 플랫폼에 있어서,
    다종의 유해가스를 선택적으로 검출할 수 있도록 복수의 센서들을 포함하여 구성되는 센서 어레이부;
    외부로부터 유입되는 유해가스를 농축하여 상기 센서 어레이부에서의 검출을 보다 정확하고 용이하도록 하기 위한 전처리부;
    상기 가스센서 플랫폼이 설치된 설치위치의 온도, 습도, 풍향, 풍속을 포함하는 외부환경에 대한 정보를 수집하고 제공하기 위한 환경센서부;
    외부 장치와의 통신을 위한 무선통신 모듈을 포함하여 구성되는 통신부;
    상기 센서 어레이부의 검출 결과 및 상기 가스센서 플랫폼의 동작 상태를 표시하기 위한 디스플레이부;
    동작 또는 제어 명령이나 설정을 입력하기 위한 입력부; 및
    상기 가스센서 플랫폼의 전체적인 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성되고,
    상기 가스센서 플랫폼은,
    상기 전처리부와 상기 센서 어레이부 및 상기 제어부가, 각각 전처리모듈, 센서 어레이 모듈 및 제어모듈로서 모듈화되어 단일의 케이스 내에 설치되고, 상기 제어모듈에 상기 무선통신 모듈을 함께 내장하여 상기 제어부와 상기 통신부가 일체로 형성되도록 구성되며,
    상기 환경센서부는,
    온도센서, 습도센서, 풍향/풍속센서를 포함하는 복수의 센서를 포함하여 이루어지는 환경센서 모듈을 상기 케이스의 일측면에 설치하는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 가스센서 플랫폼.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 디스플레이부 및 상기 입력부는,
    상기 케이스의 일측에 터치스크린을 설치하는 것에 의해 일체로 구현되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스센서 플랫폼.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전처리 모듈은,
    외부 유해가스를 흡입하기 위한 펌프(mini-pump);
    온도를 일정하게 유지하기 위한 제 1 히터(pre-heater);
    가스 흡착에 의해 상기 유해가스의 농도를 농축하기 위한 농축기(pre-concentrator);
    흡착가스의 배출을 위한 제 2 히터(heater); 및
    상기 전처리 모듈의 전체적인 동작을 제어하기 위한 제어수단(MCU)을 포함하여 구성됨으로써,
    외부로부터 유입되는 저농도의 상기 유해가스를 농축, 고농도화 하는 것에 의해 상기 센서 어레이 모듈에서 상기 유해가스의 검출이 보다 신속하고 정확하게 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스센서 플랫폼.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 센서 어레이 모듈은,
    다종의 유해물질에 대하여 각각 복수의 센서 어레이 모듈을 미리 준비해 두고, 필요에 따라 상기 센서 어레이 모듈만을 교체하여 사용하도록 구성됨으로써, 검출하고자 하는 유해물질에 따라 검출장치 전체를 교체하거나 복수의 검출장비를 준비할 필요 없이 다종의 유해물질에 대한 감지가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스센서 플랫폼.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 센서 어레이 모듈에 의해 유해가스 검출시, 검출된 상기 유해가스에 대한 정보와 함께 상기 환경센서 모듈에 의해 수집된 주변환경에 대한 정보를 상기 무선통신 모듈을 통해 원격 위치의 서버나 중앙 제어국으로 송신하도록 구성됨으로써, 사고발생시 즉각적으로 사고발생 사실을 전파하는 것에 의해 인명 및 재산피해를 최소화할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스센서 플랫폼.
  8. 다종의 유해물질을 검출 가능한 동시에, 네트워크를 통한 연동기능을 구비하여 사고발생시 신속한 전파 및 조기대응을 통해 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있도록 구성되는 재난경보 시스템에 있어서,
    청구항 1항, 청구항 4항 내지 7항 중 어느 한 항에 기재된 가스센서 플랫폼을 이용하여 구성되는 유해물질 감지부;
    상기 유해물질의 누출사고 발생시 사고발생에 대한 경보 및 대피명령을 전파하기 위한 경보알림부; 및
    각각의 상기 유해물질 감지부로부터 송신된 신호를 수신하여 상기 유해물질에 대한 누출사고 발생 여부를 판단하고, 사고가 발생한 것으로 판단되면 해당 지역의 상기 경보알림부를 통하여 사고발생에 대한 경보를 전파하고 대피명령을 전달하도록 하는 처리를 수행하도록 구성되는 중앙처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 재난경보 시스템.
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