KR101762770B1 - 독성가스 용기 추적 안전관리 시스템 - Google Patents

독성가스 용기 추적 안전관리 시스템 Download PDF

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송보희
송정화
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한국가스안전공사
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Abstract

본 발명의 독성가스 용기 추적 안전관리 시스템은, 소정의 위험물을 충전할 수 있고, 일정한 영역에 전자태그가 부착된 용기; 및 각각의 외부 기관에서 상기 용기에 대하여 일정한 작업을 수행 후 획득한 정보를 상기 외부 기관으로부터 각각 전송받고, 이를 등록, 관리 및 전송하는 업무를 수행하며, 상기 용기의 유통과정에서 비정상적인 상황이 존재한다고 판단한 경우 알람(alarm)을 발생시키고, 가스 용기 용량별 최대피해거리 및 임계거리 분석을 수행하는 용기 이력관리 및 안전관리 서버를 구비하는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

독성가스 용기 추적 안전관리 시스템{SAFETY MANAGEMENT SYSTEM BY TRACKING TOXIC-GAS CYLINDER}
본 발명은 독성가스 용기 추적 안전관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 RFID가 부착된 위험물 운반 용기에 대해 외부 기관에서 처리한 위험물 운반 용기에 대한 유통이력정보, 충전정보, 소유권정보, 제조현황정보, 판매현황정보, 재검상황정보 및 폐기상황정보를 전송받아 이를 등록, 관리 및 전송하는 업무를 수행하며, 또한 상기 용기의 유통과정에서 비정상적인 상황이 존재한다고 판단한 경우 알람(alarm)을 발생시키고, 가스 용기 용량별 최대피해거리 및 임계거리 분석을 수행하는 용기 이력관리 및 안전관리 서버를 구비함으로, 불량용기 유통근절, 관리책임의 명확화, 관리비용 투명성, 신뢰성 확보 및 통계정보 확보 등의 이점을 제공할 뿐 만 아니라, 안전관리 어플리케이션을 통한 독성가스 사고로 인한 인명피해를 감소시킬 수 있는, 독성가스 용기 추적 안전관리 시스템에 관한 것이다.
정보통신 기술의 비약적인 발전에 따라 장소나 시간에 구애받지 않고 자연스럽고 편리하게 정보통신 기기들을 실생활에 적용할 수 있는 소위 유비쿼터스(Ubiquitous) 환경을 조성하고자 하는 노력들이 이루어지고 있다.
이러한 유비쿼터스 환경을 조성하기 위해서는 정보통신 기기 간에 원격에서 효과적으로 서로를 감지 및 인식할 수 있는 무선 인식 기술이 필수적이고, 그 대표적인 무선 인식 기술로서 전자식별(RFID: Radio Frequency Identification, 이하, 'RFID'라 함) 기술, NFC 기술이 주목받고 있다.
이와 같은 무선 인식 기술은 바코드, 마그네틱 센서, IC 카드 등과 같은 자동 인식 기술의 한 분야로 초단파나 장파를 이용하여 마이크로칩에 저장된 데이터를 무선으로 인식하는 기술로, 물체에 부착된 태그(Tag)를 리더에서 인식할 수 있다.
최근 RFID 기술 또는 NFC 기술의 발전으로 태그가 부착된 물체들이 기하급수적으로 보급되고 있으며, 사용자는 리더 기능이 있는 단말을 이용하여 손쉽게 태그 정보를 획득할 수 있으나, 대부분 태그가 부착된 물체에 대한 단순 정보를 제공받는 수준이다.
한편, 최근 뉴스 보도에 따르면, 위험물 관련 뉴스 이를 테면, 위험물(가스 등) 관련 인명피해 사고가 잇달아 발생하고 있어 국민들의 불안감이 증대되고 있는데, 이와 같은 위험물(가스 등)관련 사고는 배관망을 통해 공급되는 도시가스와 달리 위험물(가스 등)를 직접 용기에 담아 유통되고 있는 특성에 기인한다.
하지만, 종래에는 위험물 운반 용기를 전자 추적하여 이를 실시간 자동으로 관리하는 시스템이 없어서, 위험물(가스 등) 관련 사고를 줄이거나 효율적으로 예방할 수 있는 실정이 되지 못하였다.
따라서, 위험물(가스 등)이 충진 된 용기에 최근 널리 활용되고 있는 RFID 등의 전자태그를 부착하고, 유통 단계별로 이를 추적하고 관리 할 수 있는 시스템을 개발하여, 불법 충전, 무허가 충전, 불량용기 유통, 전문검사기관의 부실 검사, 사용자의 용기에 대한 정보부족 등의 문제를 해결할 필요성이 대두되고 있다.
또한 종래에는 독성가스가 충진된 용기의 유통과정에서 비정상적인 상황이 발생하더라도 이를 알리는 수단이 없을 뿐만 아니라, 용기의 파손 등으로 독성가스가 외부로 누출된 경우, 안전거리 및 피해 규모를 예측할 수 있는 안전관리 어플리케이션을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0105146호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, RFID가 부착된 위험물 운반 용기에 대해 외부 기관에서 처리한 위험물 운반 용기에 대한 유통이력정보, 충전정보, 소유권정보, 제조현황정보, 판매현황정보, 재검상황정보 및 폐기상황정보를 전송받아 이를 등록, 관리 및 전송하는 업무를 수행하며, 또한 상기 용기의 유통과정에서 비정상적인 상황이 존재한다고 판단한 경우 알람(alarm)을 발생시키고, 가스 용기 용량별 최대피해거리 및 임계거리 분석을 수행하는 용기 이력관리 및 안전관리 서버를 구비함으로, 불량용기 유통근절, 관리책임의 명확화, 관리비용 투명성, 신뢰성 확보 및 통계정보 확보 등의 이점을 제공할 뿐 만 아니라, 안전관리 어플리케이션을 통한 독성가스 사고로 인한 인명피해를 감소시킬 수 있는, 독성가스 용기 추적 안전관리 시스템을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 독성가스 용기 추적 안전관리 시스템은, 소정의 위험물을 충전할 수 있고, 일정한 영역에 전자태그가 부착된 용기; 및 각각의 외부 기관에서 상기 용기에 대하여 일정한 작업을 수행 후 획득한 정보를 상기 외부 기관으로부터 각각 전송받고, 이를 등록, 관리 및 전송하는 업무를 수행하며, 상기 용기의 유통과정에서 비정상적인 상황이 존재한다고 판단한 경우 알람(alarm)을 발생시키고, 가스 용기 용량별 최대피해거리 및 임계거리 분석을 수행하는 용기 이력관리 및 안전관리 서버를 구비하는 기술을 제공한다.
본 발명은 위험물 운반 용기에 대한 불량용기 유통근절, 관리책임의 명확화, 관리비용 투명성, 신뢰성 확보 및 통계정보 확보 등을 제공할 뿐만 아니라, 안전관리 어플리케이션을 통한 독성가스 사고로 인한 인명피해를 감소시킬 수 있는, 기술적 효과가 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 용기 이력관리 및 안전관리 서버와 위험물(가스 등) 판매소, 용기 제조사, 용기 충전소, 전문검사기관, 용기 사용자, 공공기관 및 보험회사 간의 데이터 처리 과정을 간단히 나타낸 것이다.
도 1b는 도 1a의 구성 중 위험물(가스 등) 판매소, 용기 제조사, 용기 충전소, 전문검사기관, 용기 사용자 간의 상호 데이터 처리 과정을 상세히 나타낸 것이다.
도 1c는 본 발명에 따른 위험물(가스 등) 생산업체, 위험물(가스 등) 유통업체, 위험물(가스 등) 인증협회, 소비자 간 RFID를 이용한 위험물 운반용기의 취급 및 데이터 흐름을 일 실시예로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1a의 구성 중 용기 이력관리 및 안전관리 서버의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 3a는 본 발명에 따른 일 실시예로, 용기 제조사의 RFID를 이용한 위험물 운반 용기를 처리하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명에 따른 일 실시예로, 용기 충전소의 RFID를 이용한 위험물 운반 용기를 처리하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3c는 본 발명에 따른 일 실시예로, 위험물(가스 등) 판매소의 RFID를 이용한 위험물 운반 용기를 처리하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3d는 본 발명에 따른 일 실시예로, 전문검사기관의 RFID를 이용한 위험물 운반 용기를 처리하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3e는 본 발명에 따른 일 실시예로, 용기 사용자의 스마트 폰을 이용하여 RF 태그가 부착된 위험물 운반 용기에 대한 이력을 조회하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3f는 본 발명에 따른 일 실시예로, 공공기관의 RF 태그가 부착된 위험물 운반 용기에 대한 이력을 조회하여 불량, 불법 용기를 단속하는 과정을 나타낸 것이다.
도 4a는 본 발명에 따른 제1 실시예로, 가스 사용 후 용기가 공급처로 입고 될 경우 안전 체크부에 의한 처리 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
도 4b는 본 발명에 따른 제2 실시예로, 독성가스가 충전된 용기가 출고 될 경우 안전 체크부에 의한 처리 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
도 4c는 본 발명에 따른 제3 실시예로, 해외에서 용기가 수입될 경우 안전 체크부에 의한 처리 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
도 5a는 본 발명의 안전거리 분석부에 의한 독성가스 누출 최대피해거리 및 임계거리를 비교한 그래프를 나타낸 것이다.
도 5b는 본 발명의 안전거리 분석부에 의한 대기 안정도가 임계거리에 미치는 영향을 그래프로 나타낸 것이다.
도 5c는 본 발명의 안전거리 분석부에 의한 대기 안정도등급 A에서 침투율/풍속이 변화할 경우 독성가스 누출 총량에 대한 임계거리를 그래프로 나타낸 것이다.
도 5d는 본 발명의 안전거리 분석부에 의한 최악의 시나리오일 경우 방출된 독성가스에 대한 임계거리를 그래프로 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
우선 본 발명에서 취급하는 위험물은 산안법 안전규칙(제254조 별표1)에서 분류된 폭발성물질, 발화성물질, 산화성물질, 인화성물질, 가연성가스, 부식성물질, 독성물질 등을 포함하며, 이들은 위험물 운반 용기에 저장되어 각각 운반, 취급된다.
도 1a는 본 발명에 따른 용기 이력관리 및 안전관리 서버와 위험물(가스 등) 판매소, 용기 제조사, 용기 충전소, 전문검사기관, 용기 사용자, 공공기관 및 보험회사 간의 데이터 처리 과정을 간단히 나타낸 것이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 용기 이력관리 및 안전관리 서버(100)는 위험물(가스 등) 판매소(200)로부터 위험물(가스 등) 판매 현황보고를 제공받고, 용기 제조사(300)로부터 제조, 판매 내역보고를 제공받으며, 용기 충전소(400)로부터 충전결과, 재검, 기한보고를 제공받고, 전문 조사기관(500)으로부터 재검 결과보고를 제공받아, 용기 사용자(600)에게 용기정보를 제공하고, 공공기관(700)에게 위험물(가스 등) 통계정보를 제공하며, 필요시 보험회사(800)에게 위험물(가스 등) 판매소(200)의 보험가입 정보 조회를 의뢰한다.
도 1b는 도 1a의 구성 중 위험물(가스 등) 판매소, 용기 제조사, 용기 충전소, 전문검사기관, 용기 사용자 간의 상호 데이터 처리 과정을 상세히 나타낸 것이다.
도 1b를 참조하면, 우선 용기 사용자(600)는 위험물(가스 등) 판매소(200)로 위험물(가스 등) 공급을 주문하면, 위험물(가스 등) 판매소(200)는 용기 제조사(300)로부터 제공된 위험물 운반 용기가 있는 경우, 충전 완료된 위험물 운반 용기를 용기 사용자(600)에게 배송하고, 용기 사용자(600)가 이미 사용한 위험물 운반 용기를 수거한다.
만일 위험물(가스 등) 판매소(200)에 있는 위험물 운반 용기가 충전이 되어 있지 않은 경우, 위험물(가스 등) 판매소(200)는 거래소로 위험물 운반 용기의 충전을 주문하면, 주문 받은 거래소는 우선 위험물 운반 용기의 검사 연한이 초과 되었는지를 판단한다.
이 경우 거래소에서 위험물 운반 용기의 검사 연한이 초과되었다고 판단한 경우(예), 전문검사기관(500)으로 위험물 운반 용기의 검사를 의뢰하면, 의뢰받은 전문검사기관(500)에서 검사를 실시한 결과 안전에 문제가 없다고 판단한 경우 즉 검사 적합이라고 판단한 경우(예), 검사 완료된 위험물 운반 용기에 RF 태그부착, 소유권 등록 및 용기 충전정보를 등록한 후 용기 충전소(400)로 보낸다.
만일 전문검사기관(500)에서 위험물 운반 용기를 검사한 결과 안전에 문제가 있다고 판단한 경우 즉 검사가 적합하지 않다고 판단한 경우(아니오), 부적합 판정된 위험물 운반 용기를 폐기 처분시키도록 한다.
한편 주문 받은 거래소에서 위험물 운반 용기의 검사 연한이 초과되었다고 판단하지 않은 경우(아니오), 별도로 위험물 운반 용기에 대한 안전 검사를 실시할 필요가 없으므로, 곧바로 충전 의뢰받은 위험물 운반 용기를 용기 충전소(400)로 보낸다.
용기 충전소(400)는 거래소로부터 충전 의뢰받은 위험물 운반 용기 및 검사 적합 판정을 받고 전문검사기관(500)으로부터 제공받은 위험물 운반 용기에 위험물(가스 등)를 충전한 후 이를 위험물(가스 등) 판매소(200)로 제공한다.
도 1c는 본 발명에 따른 위험물(가스 등) 생산업체, 위험물(가스 등) 유통업체, 위험물(가스 등) 인증협회, 소비자 간 RFID를 이용한 위험물 운반용기의 취급 및 데이터 흐름을 일 실시예로 나타낸 것이다.
도 1c를 참조하면, 위험물(가스 등) 생산업체는 위험물(가스 등)생산등록 관리단말, 용기등록 관리단말, 용기유통 관리단말을 포함하고, 위험물(가스 등)유통업체는 소비자등록 관리단말, 용기입고 관리단말, 용기출고 관리단말을 포함하며, 위험물(가스 등)인증협회는 용기등록인증 관리단말, 위험물(가스 등)인벤토리 관리단말, 용기폐기 관리단말, 용기유통오류 검정단말, 현장확인 관리단말 및 이들을 관리하는 용기이력 관리서버를 포함한다.
여기서 위험물(가스 등)인벤토리 관리단말은 위험물(가스 등)유통업체, 위험물(가스 등)생산업체, 소비자로부터 수신된 데이터를 이용하여 위험물 운반 용기 내 잔량, 위험물 운반 보유량, 물질의 물성정보, 판매량, 재고량 등을 관리하는 단말을 의미한다.
용기유통오류 검정단말은 위험물 운반 용기의 일반적인 유통과정 중 발생할 수 있는 오류를 검정하는 단말로, 이를테면 입고된 위험물 운반 용기의 수와 출고된 위험물 운반 용기의 수의 차이가 발생했는지 또는 a물질을 보내야 하는데 b 물질을 보냈는지 등 오류를 검정한다.
위험물(가스 등)생산업체, 위험물(가스 등)유통업체, 위험물(가스 등)인증협회 및 수요자는 도 1c에 도시된 바대로, RFID 태그를 통해 위험물 운반용기에 대해 각각 처리된 데이터를 송수신한다.
도 2는 도 1a의 구성 중 용기 이력관리 및 안전관리 서버의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 용기 이력관리 및 안전관리 서버(100)는 통신모듈(110), 용기 관리부(120), 안전 체크부(130), 안전거리 분석부(140), 안전 통제부(150), 저장부(160) 및 제어부(170)를 포함하여 구성된다.
통신모듈(110)은 외부 기관 (이를테면, 위험물(가스 등) 판매소(200), 용기 제조사(300), 용기 충전소(400), 전문검사기관(500), 용기 사용자(600), 공공기관(700), 보험회사(800) 등)과 무선통신 또는 인터넷을 구현한다.
이 경우 무선통신을 수행하기 위한 무선 통신망으로 이를테면, 지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 등을 사용할 수 있다.
용기 관리부(120)는 용기 유통이력관리부(121), 용기 충전이력관리부(122), 용기 소유권관리부(123), 용기 재검사이력관리부(124) 및 용기 폐기관리부(125)를 포함하여 구성된다.
용기 유통이력관리부(121)는 위험물 운반 용기에 부착된 RFID 태그 인식을 통한 유통 이력정보 및 위험물 운반 용기의 소비자 공급이력정보를 등록하고 관리하며, 필요시 위험물(가스 등) 판매소(200), 용기 충전소(400), 전문검사기관(500), 용기 사용자(600), 공공기관(700) 등에게 웹기반의 용기 유통이력에 관한 조회 서비스를 제공한다.
여기서 유통 이력정보는 이를테면, 위험물(가스 등) 판매소(200), 용기 충전소(400), 전문 조사기관(500) 등에서 처리한 용기의 입고, 출고, 재고 상황에 대한 정보를 의미한다.
이 경우 RFID(Radio Frequency IDentification)는 인식 내구성, 인식 효율, 인식 보안성, 인식 정확성 및 경제성에 최적합 결과를 보이는 극초단파(UHF) 대역(860 ~ 960MHz)을 사용하였다.
이로 인해 RFID(Radio Frequency IDentification)는 10m 까지 장거리 인식이 가능하고, 저가, 능동, 수동형, 다중 태그 인식에 우수한 성능을 나타내어 유통, 물류 분야에 다양하게 응용될 수 있다.
용기 충전이력관리부(122)는 용기 충전소(400)에서 RFID 태그가 부착된 위험물 운반 용기에 대해 처리한 충전소, 충전량, 충전일자, 충전기한 등의 충전정보를 전송받아 이를 등록하고 관리한다.
용기 소유권관리부(123)는 RFID 태그가 부착된 위험물 운반 용기의 소유권 보존, 소유권 이전, 양도 정보 및 관리자 정보 등을 포함하는 소유권정보를 위험물(가스 등) 판매소(200), 용기 충전소(400), 전문검사기관(500) 등으로부터 전송받아 이를 등록하고 관리한다.
용기 재검사이력관리부(124)는 전문검사기관(500)으로부터 RFID 태그가 부착된 위험물 운반 용기에 대한 재검사 적합여부 결과정보, 재검사 정보(이를테면, 재검일자, 재검장소, 재검수행자 등) 등을 전송받아 이를 등록하고 관리한다.
용기 폐기관리부(125)는 RFID 태그가 부착된 위험물 운반 용기에 대해 재검사 결과 부적합 판정을 받아 폐기 처리된 폐기상황정보를 전문검사기관(500)으로부터 전송받아 이를 등록하고 관리한다.
안전 체크부(130)는 독성가스가 충진 된 용기가 입고, 출고 또는 해외에서 수입 되는 경우, 이들 각각에 대한 비정상적인 상황이 존재한다고 판단한 경우 알람(alarm)을 발생시키는 데, 이에 대한 구체적인 내용은 도 4a ~ 도 4c에서 후술한다.
안전거리 분석부(140)는 독성가스가 누출될 경우 인명 피해를 최소화하기 위해, 가스 용기 용량별 최대피해거리 및 임계거리 분석을 수행하는데, 이에 대한 구체적인 내용은 도 5a ~ 도 5d에서 후술한다.
안전 통제부(150)는 안전거리 분석부(140)에서 분석한 가스 용기 용량별 최대피해거리 및 임계거리 정보를 토대로, 해당 위험지역으로 독성가스 용기가 유통될 때 독성가스의 충진 용량을 통제하는 용량통제신호를 자동으로 안전관리자의 단말로 전송한다.
저장부(160) 는 상기 용기 유통이력관리부(121), 용기 충전이력관리부(122), 용기 소유권관리부(123), 용기 재검사이력관리부(124), 용기 폐기관리부(125), 안전 체크부(130), 안전거리 분석부(140) 및 안전 통제부(150)에서 처리한 각종 데이터를 저장하며, 이 경우 저장매체로 플래시 메모리 등의 비휘발성 메모리를 사용할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(170)는 통신모듈(110), 용기 관리부(120), 안전 체크부(130), 안전거리 분석부(140), 안전 통제부(150) 및 저장부(160) 각각을 제어한다.
도 3a는 본 발명에 따른 일 실시예로, 용기 제조사의 RFID를 이용한 위험물 운반 용기를 처리하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3a를 참조하면, 용기 제조사(300)는 우선 위험물 운반 용기(10)에 RFID 태그(11)를 부착시키고, 용기 무게 측정, 용기 제원 입력 등의 제1 작업(그림 (a) 참조)을 수행한다.
여기서 RFID 태그(11)는 ISO/IEC 15693 표준 준용으로 금속에 부착하여 인식(이를테면, 수 cm ~ 수 m 정도) 가능한 태그(tag)로서, 인식률을 높이기 위해 스마트폰의 NFC 안테나(21) 위치를 고려하여 위험물 운반 용기(10)의 상부 면에 부착된다.
다음으로, 용기 제조사(300)는 위험물 운반 용기(10)를 도색하고, 상부에 밸브를 부착시키는 제2 작업(그림 (b) 참조)을 수행한다.
다음으로, 용기 제조사(300)는 생산 완료된 복수개의 위험물 운반 용기(10)를 창고에 입고시키는 제3 작업(그림 (c) 참조)을 수행한다.
마지막으로, 용기 제조사(300)는 위험물(가스 등) 판매소(200)의 주문에 따라 창고에 있는 위험물 운반 용기(10)를 출고 시키는 제4 작업(그림 (d) 참조)을 수행한다.
상기 제1 작업 ~ 제4 작업에서 수행된 위험물 운반 용기(10) 생산 현황정보 및 출고, 입고, 재고 등의 정보는 각각의 RFID 리더(20)를 통해 입력되고, 입력된 정보는 무선 중계기(30)를 통해 제조사 단말(310)로 전송되며, 제조사 단말(310)은 전송받은 정보를 다시 외부의 용기이력 관리 서버(100)로 전송한다.
도 3b는 본 발명에 따른 일 실시예로, 용기 충전소의 RFID를 이용한 위험물 운반 용기를 처리하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3b를 참조하면, 우선 용기 충전소(400)는 RFID 태그(11)가 부착된 위험물 운반 용기(10)를 입고시키고, 용기입고 대장작성, 용기무게 측정, 미검사용기 색출, 불량용기 색출 등의 제1 작업(그림 (a) 참조)을 수행한다.
다음으로, 용기 충전소(400)는 미검사용기 및 불량용기를 제외한 위험물 운반 용기(10)에 위험물(가스 등)를 충전시키는 제2 작업(그림 (b) 참조)을 수행한다.
마지막으로, 용기 충전소(400)는 충전완료 된 위험물 운반 용기(10), 재검용기, 불량용기를 구별하는 제3 작업(그림 (c) 참조) 및 구별된 각각의 용기를 위험물(가스 등) 판매소(200), 전문검사기관(500), 폐기처리장으로 각각 출고시키는 제4 작업(그림 (d) 참조)을 수행한다.
상기 제1 작업 ~ 제4 작업에서 수행된 위험물 운반 용기(10)에 대한 입고현황, 충전현황, 출고 및 재고현황 등의 정보는 각각의 RFID 리더(20)를 통해 입력되고, 입력된 정보는 무선 중계기(30)를 통해 충전소 단말(410)로 전송되며, 충전소 단말(410)은 전송받은 정보를 다시 외부의 용기이력 관리 서버(100)로 전송한다.
도 3c는 본 발명에 따른 일 실시예로, 위험물(가스 등) 판매소의 RFID를 이용한 위험물 운반 용기를 처리하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3c를 참조하면, 우선 위험물(가스 등) 판매소(200)는 충전이 완료된 RFID 태그(11)가 부착된 위험물 운반 용기(10)를 입고시키고, 용기입고 대장작성(이를테면, 입고날짜, 수량 등)을 작성하는 제1 작업(그림 (a) 참조)을 수행한다.
다음으로, 위험물(가스 등) 판매소(200)는 용기 사용자(600)로부터 가스공급 요청 접수를 받는 제2 작업(그림 (b) 참조)을 수행한다.
다음으로, 위험물(가스 등) 판매소(200)는 접수된 용기 사용자(600)에게 위험물(가스 등)을 공급하는 제3 작업(그림 (c) 참조) 및 수용가의 위험물(가스 등) 안전점검을 실시하여 소비시설 점검표를 작성하는 제4 작업(그림 (d) 참조)을 수행한다.
마지막으로, 위험물(가스 등) 판매소(200)는 용기 사용자(600)가 이미 사용한 위험물 운반 용기(10)를 수거하고, 수거된 위험물 운반 용기(10)에 대해 용기충전기한 도래 여부확인, 재검대상용기 분리 등을 수행하는 제5 작업(그림 (e) 참조)을 수행한다.
상기 제1 작업 ~ 제5 작업에서 수행된 위험물 운반 용기(10)에 대한 용기입고 현황, 위험물(가스 등)판매 현황, 수용가 정보, 용기회수 및 출고현황은 스마트 폰(40)을 통해 판매소 단말(210)로 전송되며, 판매소 단말(210)은 전송받은 정보를 다시 외부의 용기 이력관리 및 안전관리 서버(100)로 전송한다.
이 경우 스마트 폰(40)은 NFC(Near Field Communication) 기능을 통해 위험물 운반 용기(10)에 부착된 RFID 태그(11)의 정보를 수 cm 이내의 거리에서 인식할 수 있게 된다.
도 3d는 본 발명에 따른 일 실시예로, 전문검사기관의 RFID를 이용한 위험물 운반 용기를 처리하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3d를 참조하면, 우선 전문검사기관(500)은 검사할 RFID 태그(11)가 부착된 위험물 운반 용기(10)를 입고시키고, 용기입고 대장작성(이를테면, 용기번호, 입고수량, 입고일자 등)을 작성하는 제1 작업(그림 (a) 참조)을 수행한다.
다음으로, 전문검사기관(500)은 검사할 위험물 운반 용기(10)에 대해 밸브 제거 및 잔여 위험물(가스 등)를 회수하는 제2 작업(그림 (b) 참조)을 수행한다.
다음으로, 전문검사기관(500)은 검사할 위험물 운반 용기(10)에 대해 내압 검사를 실시한 후, 만일 불합격으로 판정된 경우 불합격 용기(15)의 내부를 천공시켜 폐기시키는 제3 작업(그림 (c) 참조)을 수행한다.
다음으로, 전문검사기관(500)은 내압 검사를 실시하여 합격으로 판정된 위험물 운반 용기(10)에 대해 도색을 제거하는 제4 작업(그림 (d) 참조)을 수행한다.
다음으로, 전문검사기관(500)은 도색 제거된 위험물 운반 용기(10)에 대해 분체도장, 합격용기 타각, 충전기한, 위험물(가스 등)종류 신규 인쇄, 밸브 장착 등의 작업을 통해 검사합격 용기를 제공하는 제5 작업(그림 (e) 참조)을 수행한다.
마지막으로, 전문검사기관(500)은 검사합격 용기를 용기 충전소(400) 등으로 출고시키는 제6 작업(그림 (f) 참조)을 수행한다.
상기 제1 작업 ~ 제6 작업에서 수행된 위험물 운반 용기(10)에 대한 용기입고 현황, 용기검사 현황, 용기출고 현황 등의 정보는 각각의 RFID 리더(20)를 통해 입력되고, 입력된 정보는 무선 중계기(30)를 통해 검사기관 단말(510)로 전송되며, 검사기관 단말(510)은 전송받은 정보를 다시 외부의 용기이력 관리서버(100)로 전송한다.
도 3e는 본 발명에 따른 일 실시예로, 용기 사용자의 스마트 폰을 이용하여 RF 태그가 부착된 위험물 운반 용기에 대한 이력을 조회하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3e를 참조하면, 용기 사용자(600)는 스마트 폰(40) 또는 사용자 단말(610)을 통해 수용가에 설치된 RFID 태그(11)가 부착된 위험물 운반 용기(10)의 정보 및 수용가 정보를 용기 이력관리 및 안전관리 서버(100)로 조회를 요청할 수 있다.
도 3f는 본 발명에 따른 일 실시예로, 공공기관의 RF 태그가 부착된 위험물 운반 용기에 대한 이력을 조회하여 불량, 불법 용기를 단속하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3f를 참조하면, 공공기관(700)은 스마트 폰(40) 또는 공공기관 단말(720)을 통해 RFID 태그(11)가 부착된 위험물 운반 용기(10)의 정보를 가스안전공사 단말(710)과 연계되어 운용되는 용기 이력관리 서버(100)로 조회 요청한 후, 조회된 위험물(가스 등) 용기 이력관리 정보를 실시간 현장에서 체크함으로써, 운송중인 위험물 운반 용기(10)가 불량, 불법용기 인지를 단속할 수 있게 된다.
여기서 위험물(가스 등) 용기 이력관리 정보는 용기번호, 제조일자, 소유자, 충전기한, 충전소, 충전일자, 판매소, 판매일자, 검사장, 검사일자 및 정상유통용기 여부 등에 대한 정보를 포함한다.
도 4a는 본 발명에 따른 제1 실시예로, 가스 사용 후 용기가 공급처로 입고 될 경우 안전 체크부에 의한 처리 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
도 4a를 참조하면, 우선 공급처로 회수된 용기를 RFID 리더(Reader)를 통해 RFID 태깅(tagging) 정보를 읽는 제1 단계(S110)를 갖는다.
다음으로, 회수된 용기의 tag ID를 용기 이력관리 및 안전관리 서버(100)로 전송하는 제2 단계(S120)를 갖는다.
다음으로, 용기 이력관리 및 안전관리 서버(100)의 안전 체크부(130)를 통해 용기 내에 독성가스가 부존재 하는지를 판단하는 제3 단계(S130)를 갖는다.
만일 제3 단계(S130)에서 용기 내에 독성가스가 부존재 하지 않는다고 판단한 경우(아니오), 용기에 잔존하는 독성가스를 안전한 장소에서 처리하도록 안전관리자의 단말로 명령을 보내는 제4 단계(S140)를 갖는다.
만일 제3 단계(S130)에서 용기 내에 독성가스가 부존재 한다고 판단한 경우(예), 용기에 대한 정기검사 기간이 도래 했는지를 판단하는 제5 단계(S150)를 갖는다.
이 경우 독성가스가 충진 된 용기의 정기검사는 고압가스안전관리법에 의하여 규칙적으로 검사를 받도록 규정되어 있다.
만일 제5 단계(S150)에서 용기에 대한 정기검사 기간이 도래했다고 판단한 경우(예), 정기검사 만료일로부터 일정 기간 전(이를테면, 일주일 전)에 안전관리자의 단말로 안전검사 요청 명령을 보내는 제6 단계(S160)를 갖는다.
만일 제5 단계(S150)에서 용기에 대한 정기검사 기간이 도래하지 않았다고 판단한 경우(아니오), 마지막 단계로 빈 용기에 독성가스를 충진 하고, 사용자에게 공급하는 제7 단계(S170)를 갖는다.
도 4b는 본 발명에 따른 제2 실시예로, 독성가스가 충전된 용기가 출고 될 경우 안전 체크부에 의한 처리 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
도 4b를 참조하면, 우선 출고될 용기를 RFID 리더(Reader)를 통해 RFID 태깅(tagging) 정보를 읽는 제1 단계(S210)를 갖는다.
다음으로, 출고될 용기의 tag ID를 용기 이력관리 및 안전관리 서버(100)로 전송하는 제2 단계(S220)를 갖는다.
다음으로, 용기 이력관리 및 안전관리 서버(100)의 안전 체크부(130)를 통해 출고될 용기가 배송 지연 상태 인지를 판단하는 제3 단계(S230)를 갖는다.
만일 제3 단계(S230)에서 출고될 용기가 배송 지연 상태에 있다고 판단한 경우(예), 용기에 대한 배송지연 상태를 알리는 알람 신호를 안전관리자의 단말로 전송하는 제4 단계(S240)를 갖는다.
만일 제3 단계(S230)에서 출고될 용기가 배송 지연 상태에 있지 않다고 판단한 경우(아니오), 배송 지역이 위험지역 인지를 체크하는 제5 단계(S250)를 갖는다.
여기서 위험지역(hazard area)은 이를테면, 학교, 병원처럼 독성가스가 누출될 경우 피해가 대량 속출할 수 있는 취약시설이 위치한 지역을 의미한다.
마지막으로, 위험지역(hazard area)에 따른 용기의 독성가스 충진 량의 감소를 제안하는 신호를 안전관리자의 단말로 전송하는 제6 단계(S260)를 갖는다.
이 경우 상기 안전 통제부(150)를 통해, 안전거리 분석부(140)에서 분석한 가스 용기 용량별 최대피해거리 및 임계거리 정보를 토대로, 해당 위험지역으로 독성가스 용기가 유통될 때 독성가스의 충진 용량을 통제하는 용량통제신호를 안전관리자의 단말로 전송할 수 있다.
도 4c는 본 발명에 따른 제3 실시예로, 해외에서 용기가 수입될 경우 안전 체크부에 의한 처리 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
도 4c를 참조하면, 우선 해외로부터 수입된 용기를 RFID 리더(Reader)를 통해 RFID 태깅(tagging) 정보를 읽는 제1 단계(S310)를 갖는다.
다음으로, 수입된 용기의 tag ID를 용기 이력관리 및 안전관리 서버(100)로 전송하는 제2 단계(S320)를 갖는다.
다음으로, 용기 이력관리 및 안전관리 서버(100)의 안전 체크부(130)를 통해 수입된 용기의 회수기간이 도래 하였는지를 판단하는 제3 단계(S330)를 갖는다.
이 경우 고압가스안전관리법은 가스를 수입할 목적으로 해외에서 들어온 독성가스 용기는 6개월 내에 회수되어야 한다고 규정하고 있다.
만일 제3 단계(S330)에서 수입된 용기의 회수기간이 도래했다고 판단한 경우(예), 회수기간 만료일로부터 일정 기간 전(이를테면, 일주일 전)에 안전관리자의 단말로 회수 요청 명령을 보내는 제4 단계(S340)를 갖는다.
만일 제3 단계(S330)에서 수입된 용기의 회수기간이 도래하지 않았다고 판단한 경우(아니오), 마지막 단계로 회수된 용기에 독성가스를 충진 하고, 사용자에게 공급하는 제5 단계(S350)를 갖는다.
도 5a는 본 발명의 안전거리 분석부에 의한 독성가스 누출 최대피해거리 및 임계거리를 비교한 그래프를 나타낸 것이다.
이하 안전거리 분석부(140)에서 분석되는 유효거리, 임계거리 및 파스길_기포드 안정도 등급정수에 대해 간단히 설명한다.
우선 유효거리는 멀리 떨어져 있는 사람에게 독성 효과가 나타나는 최대피해거리(hazard distance, Xhazard)로 정의할 수 있고, 이 경우 독성가스가 지면높이에서 순간적으로 누출되는 경우 건물 외부에 있는 사람의 유효거리는 가우시안 퍼프 모델(Gaussian puff model)을 사용해 보수적으로 계산되며, 하기 수학식1로 표현된다.
Figure 112016040732412-pat00001
여기서, Q는 누출된 독성가스의 총 질량, Ccr는 독성가스의 치사농도이다.
임계거리(critical distance, Xcr)는 바람과 같은 방향의 건물 내부에 있는 사람에게 어떠한 상황이든 독성 효과가 나타나는 거리로 정의할 수 있으며, 하기 수학식2로 표현된다.
Figure 112016040732412-pat00002
여기서, Q는 누출된 독성가스의 총 질량, Ccr는 독성가스의 치사농도,
Figure 112016040732412-pat00003
는 환기율, Uw 는 풍속을 나타낸다.
도 5a를 참조하면, 염소 가스의 누출로 인한 최대피해거리(hazard distance, Xhazard) 및 임계거리(critical distance, Xcr)는 수학식1, 수학식2 및 염소가스의 총 누출량으로 계산되며, 이 결과를 그래프로 나타내었다.
이 경우 염소 누출로부터의 최대피해거리(hazard distance, Xhazard)는 수 만 킬로미터에 달할 수 있으므로, 최대피해거리를 학교나 병원과 같은 1종 보호시설로의 접근에 대해 염소가스 용기의 통제 매개변수로 적용하는 것은 너무 보수적일 수 있다.
임계거리와 최대피해거리 내에 있는 사람의 경우, 건물 문이 밀폐되어 있고 창문 자재가 젖은 상태이며 독성가스가 사라질 때까지 기다리면 안전할 수 있으므로, 임계거리는 안전 통제 매개변수로 사용하는 것이 합당하다.
도 5b는 본 발명의 안전거리 분석부에 의한 대기 안정도가 임계거리에 미치는 영향을 그래프로 나타낸 것이다.
도 5b를 참조하면, 누출된 염소가스 총량과 연관된 임계거리는 대기안정도 등급이 A(극도로 불안정)일 때 수 십 미터 미만부터, 대기안정도 등급 E(극도로 안정)일 때 1천 미터 이상까지 그 범위가 다양하게 분포됨을 알 수 있다.
도 5c는 본 발명의 안전거리 분석부에 의한 대기 안정도등급 A에서 침투율/풍속이 변화할 경우 독성가스 누출 총량에 대한 임계거리를 그래프로 나타낸 것이다.
도 5c를 참조하면, 대기 안정도등급 A에서 침투율/풍속의 값이 0.5 --> 1--->1.5--->2 증가하면 할수록 독성가스 누출 총량에 대한 임계거리도 점차 증가하는 값을 갖는 것을 알 수 있다.
도 5d는 본 발명의 안전거리 분석부에 의한 최악의 시나리오일 경우 방출된 독성가스에 대한 임계거리를 그래프로 나타낸 것이다.
각각의 시나리오에 대한 임계거리는 상기 수학식 2를 이용하여 하기 수학식 3, 4로 표시된다.
Figure 112016040732412-pat00004
Figure 112016040732412-pat00005
수학식3의 경우 염소가스 사고가 발생하면, 이 거리 내에 있는 사람은 항상 생명의 위협을 받게 될 것이지만, 수학식4의 경우 염소가스 사고가 발생하면, 사고의 결과가 대기안정도에 따라 달라짐을 예측할 수 있다.
상기 수학식3 및 수학식4는 각각 염소가스 용기와 거주구역, 염소가스 용기와 1종 보호시설 간의 최소 이격거리 설정에 사용할 수 있는데, 이하 도 2의 안전거리 분석부(140) 및 안전 통제부(150) 관련하여 설명한다.
이를테면, 염소가스 용기에는 두 가지 유형이 있는데, 이 경우 소형 용기는 무게가 150lb 이고, 대형 용기는 1ton 이다.
이 경우 안전거리 분석부(140)는 염소 용기의 심각한 고장과 연관된 안전거리를 수학식3 및 수학식4를 사용해 계산할 수 있는데, 최악의 제1 시나리오의 경우(수학식3) 안전거리는 소형용기의 경우 1.27m, 대형 용기의 경우 6.36m 이고, 최악의 제2 시나리오의 경우(수학식4) 안전거리는 소형용기의 경우 2,108m, 대형 용기의 경우 12,653m 이다.
이와 같이 안전거리 분석부(140)를 통해 염소 용기의 유형에 따른 안전거리가 분석되면, 안전 통제부(150)는 분석된 안전거리 정보를 토대로, 이를테면 최악의 제1 시나리오의 경우(수학식3), 1ton 염소용기가 1종 보호시설로부터 6.36m 미만인 근접 거리에서 인근 최종 사용자에게 운반된 경우, 안전개선을 위해 1ton 짜리 염소용기를 여러 개의 150lb 용기로 대체해야 함을 알리는 용량통제신호를 안전관리자의 단말로 자동 전송한다.
한편 최악의 제2 시나리오의 경우(수학식4) 이를테면, 용기가 1ton인 경우에는 12,653m, 150lb인 경우에는 2,108m 거리에 건물이 있다면, 이 건물은 염소용기의 심각한 고장으로부터 사람을 보호하는 피난처로 사용될 수 없을 것이다.
이러한 경우에는 고장 빈도수나 고장으로 인한 피해를 허용수준까지 줄이는 것으로 문제를 해결해야 하는데, 고장으로 인한 피해는 스크러버가 장착된 2차 차폐시스템과 염소가스 액화를 통해, 고장 빈도는 용기를 자주 확인 및 검사하는 것으로 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
100 : 용기 이력관리 및 안전관리 서버
110 : 통신모듈
120 : 용기 관리부 121 : 용기 유통이력관리부
122 : 용기 충전이력관리부 123 : 용기 소유권관리부
124 : 용기 재검사이력관리부 125 : 용기 폐기관리부
130 : 안전 체크부 140 : 안전거리 분석부
150 : 안전 통제부 160 : 저장부
170 : 제어부
200 : 위험물(가스 등) 판매소 300 : 용기 제조사 400 : 용기 충전소
500 : 전문검사기관 600 : 용기 사용자 700 : 공공기관
800 : 보험회사
10 : 위험물 운반 용기 11 : RFID 태그
21 : 안테나 20 : RFID 리더
30 : 무선 중계기 40 : 스마트 폰
210 : 판매소 단말
310 : 제조사 단말
410 : 충전소 단말
510 : 검사기관 단말 610 : 사용자 단말 710 : 가스안전공사 단말 720 : 공공기관 단말

Claims (6)

  1. 소정의 위험물을 충전할 수 있고, 일정한 영역에 전자태그가 부착된 용기; 및
    각각의 외부 기관에서 상기 용기에 대하여 일정한 작업을 수행 후 획득한 정보를 상기 외부 기관으로부터 각각 전송받고, 이를 등록, 관리 및 전송하는 업무를 수행하며,
    상기 용기의 유통과정에서 비정상적인 상황이 존재한다고 판단한 경우 알람(alarm)을 발생시키고, 가스 용기 용량별 최대피해거리 및 임계거리 분석을 수행하는 용기 이력관리 및 안전관리 서버를 구비하며,
    상기 용기 이력관리 및 안전관리 서버는,
    상기 용기의 유통과정에서 비정상적인 상황이 존재한다고 판단한 경우 알람(alarm) 신호를 안전관리자의 단말로 자동 전송하는 안전 체크부;
    독성가스 누출로 인한 가스 용기 용량별 최대피해거리 및 임계거리를 계산하여 안전거리 정보를 제공하는 안전거리 분석부; 및
    상기 안전거리 분석부에서 분석된 안전거리 정보를 토대로, 위험지역으로 독성가스 용기가 유통될 때 독성가스의 용량을 통제하는 용량통제신호를 자동으로 안전관리자의 단말로 전송하는 안전 통제부를 포함하되,
    상기 비정상적인 상황은,
    독성가스가 충진 된 용기의 정기검사 도래 상태, 배송 지연 상태, 수입된 독성가스 용기의 회수기간 도래 상태 또는 상기 임계거리 내에 보호시설이 존재할 경우 사고 발생시를 포함하고,
    상기 최대피해거리(Xhazard)는,
    하기 수학식1로
    Figure 112017057483694-pat00026

    (여기서, Q는 누출된 독성가스의 총 질량, Ccr는 독성가스의 치사농도를 나타냄) 표현되며,
    상기 임계거리(Xcr)는,
    하기 수학식2로
    Figure 112017057483694-pat00027

    (여기서, Q는 누출된 독성가스의 총 질량, Ccr는 독성가스의 치사농도,
    Figure 112017057483694-pat00028
    는 환기율, Uw 는 풍속을 나타냄) 표현되는 것을 특징으로 하는 독성가스 용기 추적 안전관리 시스템.
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