KR101926368B1 - 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템 - Google Patents
유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 산업시설에서 유해 화학물질이 누출되었을 때 또는 유해 화학물질의 운반 이동 시에 누출되었을 때 주변의 토지 피복도와 지형고도 및 실시간 기상조건에 따른 유해 화학물질 누출 분산 모델링을 수행하여 피해가 예상되는 누출영역에 대한 격자별 유해 화학물질 누출 농도를 산출하고, 피해가 예상되는 누출영역에 대한 인구 통계 데이터를 토대로 노출 피해 예상 인원 및 노출 피해 등급별 면적을 구하여 유해 화학물질 누출 시 인명 및 시설 피해를 신속하게 예방할 수 있는 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 유해 화학물질의 노출 농도와 노출 시간을 고려하여 인체에 영향을 미치는 등급을 산출하여 적용함으로써, 피해가 예상되는 누출영역에 대해 격자별 노출 피해 예상인원 및 노출 피해 등급별 면적을 산출할 수가 있으며, 이를 통해 정확한 피해 인원 및 피해 면적을 예상할 수가 있어 사고 예방에 신속하게 대응할 수가 있다.
본 발명에 따르면, 유해 화학물질의 노출 농도와 노출 시간을 고려하여 인체에 영향을 미치는 등급을 산출하여 적용함으로써, 피해가 예상되는 누출영역에 대해 격자별 노출 피해 예상인원 및 노출 피해 등급별 면적을 산출할 수가 있으며, 이를 통해 정확한 피해 인원 및 피해 면적을 예상할 수가 있어 사고 예방에 신속하게 대응할 수가 있다.
Description
본 발명은 사업장에서 유해 화학물질 누출 사고가 발생하였을 때 및 유해 화학물질 이동 운반 시에 유해 화학물질이 누출되었을 때, 주변의 지형이나 실시간 기상 조건에 따라 피해의 방향, 범위, 피해노출면적, 유해 화학물질 노출농도 등을 예측하여 인적 피해를 최소화 할 수 있는 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 화학 공장, 제조 공장, 제철 공장 등의 산업시설을 가동하는 과정에서 필연적으로 유해화학물질을 사용하게 된다.
이러한 유해화학물질은 다양한 유해 물질, 수분 그리고 유분 등이 포함되어 있을 수 있으며, 독립적인 공간에 마련된 챔버에 저장 및 관리되어 사용 또는 처리될 수 있다.
전술한 유해화학물질은 챔버 외부로의 누출에 의한 인적 피해 및 환경 파괴 등의 문제점을 야기할 수 있으며, 심각한 경우에는 폭발에 의한 대형 사고로 이어질 수 있다.
따라서, 산업시설에서 유해 화학물질의 누출 시 실시간으로 피해를 예측함으로써, 인명 피해를 최소화 하는 것이 매우 중요하다.
이에 관련된 등록특허 제10-1692926호(유해 화학물질 누출 감지 및 대응 시스템 및 방법)는 유해화학물질을 운반하는 이동체에서 누출되는 유해화학물질을 감지하여 대응하기 위한 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템으로서, 상기 유해화학물질을 운반하는 이동체에 설치되어 설치 영역으로부터 일정 범위에 이내의 유해화학물질의 존재여부 및 농도를 감지하는 하나 이상의 센서유닛; 및 상기 센서유닛으로부터 감지된 정보를 전송받아 해당 센서유닛이 설치된 주변의 유해화학물질의 누출을 분석하는 서버;를 포함하며, 상기 서버는, 상기 통신모듈과 통신하며, 상기 센서유닛의 위치 정보에 대한 주변 지리 정보 및 기상 정보 전송 요청을 관계 기관으로 전송하는 통신부; 상기 관계 기관으로부터 전송된 상기 주변 지리 정보 및 기상 정보와 상기 센서유닛으로부터 전송된 유해화학물질의 누출 정보를 분석 및 처리하여 유해화학물질의 배출량 농도를 연산하여 유해화학물질 확산모델링을 수행하는 제1처리부; 및 상기 제1처리부에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과를 지도상에 등농도곡선으로 도식화하여 디스플레이에 출력시키는 제2처리부; 를 포함하며, 상기 통신부는 상기 제1, 2처리부에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과 및 위치 정보가 포함된 유해화학물질의 누출 정보를 대응 기관으로 전송하는 것을 특징으로 합니다.
상기와 같은 종래의 기술은 유해 화학물질 확산 모델링 결과를 지도상에 등농도곡선으로 도식화하여 출력할 수는 있으나, 격자별로 유해 화학물질 노출 농도를 분석하지 못하고, 격자별로 인구 밀집 정도를 반영하지 못하기 때문에 격자별 유해 화학물질의 노출 농도와 인구 밀집 정도를 고려한 피해 예상인원 및 피해 정도의 정확한 산출이 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기의 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 산업시설에서 유해 화학물질이 누출되었을 때 또는 유해 화학물질의 운반 이동 시에 누출되었을 때 주변의 토지 피복도와 지형고도 및 실시간 기상조건에 따른 유해 화학물질 누출 분산 모델링을 수행하여 피해가 예상되는 누출영역에 대한 격자별 유해 화학물질 누출 농도를 산출하고, 피해가 예상되는 누출영역에 대한 인구 통계 데이터를 토대로 노출 피해 예상 인원 및 노출 피해 등급별 면적을 구하여 유해 화학물질 누출 시 인명 및 시설 피해를 신속하게 예방할 수 있는 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템은, 유해 화학물질 누출지점과 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역을 설정하고, 피해가 예상되는 누출영역의 토지 피복도와 지형고도를 격자별로 생성하며, 피해가 예상되는 누출영역에서 가까운 순서로 복수 개의 기상대를 자동으로 설정하는 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부; 상기 복수 개의 기상대로부터 일정 시간 단위로 기상 데이터를 반복적으로 수집하며, 상기 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역의 인구 통계 데이터를 수집하여 피해가 예상되는 누출영역의 총인구, 평균나이, 인구밀도, 노령화지수, 총가구수, 총주택수, 총사업체수, 노약자 인구, 유형별 주택수, 유형별 사업체 수 및 종사자 수를 분석하고, 피해가 예상되는 누출영역의 지역별 인구 분포를 분석하는 유관기관 데이터 분석부; 상기 피해가 예상되는 누출영역에 대한 유해 화학물질의 종류와 누출총량, 노출농도, 누출면적, 누출온도, 누출속도, 누출시간을 포함하는 누출정보를 설정하는 유해 화학물질 누출량 설정부; 상기 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부로부터 격자별로 생성된 토지 피복도와 지형고도를 수신하고, 상기 유관기관 데이터 분석부로부터 기상 데이터를 수신하고, 상기 유해 화학물질 누출량 설정부로부터 유해 화학물질 누출정보를 수신하여 바람장 모델링을 통해 3차원 격자 모델링 실시간/예측 바람장 정보를 생성하고, 생성된 3차원 격자 모델링 실시간/예측 바람장 정보를 가지고 대기질 모델링을 수행하여 3차원 격자 모델링 실시간/예측 대기질 정보를 생성하는 유해 화학물질 누출 분산 모델링부; 상기 유해 화학물질 누출 분산 모델링부가 생성한 3차원 격자 모델링 실시간/예측 대기질 정보를 이용하여 피해가 예상되는 누출영역에 대한 격자별 유해 화학물질 누출 농도와 격자별 유해 화학물질 누적 농도를 산출하여 저장하는 유해 화학물질 격자별 누출 농도 산출부; 및 상기 유해 화학물질 격자별 누출 농도 산출부가 산출한 격자별 유해 화학물질 누출 농도와 격자별 유해 화학물질 누적 농도를 수신하고, 상기 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부가 설정한 격자 정보와 상기 유관기관 데이터 분석부가 상기 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역에서 수집한 인구 통계 데이터를 토대로 격자별 노출 피해 예상 인원 및 격자별 누적 농도 등급에 따른 노출 피해 등급별 면적을 산출하는 유해 화학물질 누출 분산 모니터링부;를 포함하되, 상기 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부는, 사업장 및 도로 이동 시의 유해 화학물질 누출지점과 누출지점을 중심으로 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역의 좌표를 생성하는 누출영역 설정 모듈; 누출영역의 토지 피복도와 지형 고도를 격자별로 생성하고, 격자별로 누출지점과의 거리를 생성하는 지형 생성 모듈; 및 누출영역 내의 기상대는 기상대 DB에서 검색하여 자동으로 설정하고, 누출영역 외의 기상대는 누출지점에서 가까운 순서로 3군데의 기상대를 기상대 DB에서 검색하여 자동으로 설정하는 기상대 생성 모듈;을 구비하고, 상기 유관기관 데이터 분석부는, 상기 기상대 생성 모듈에서 설정한 복수 개의 기상대로부터 1분 단위로 AWS(Automatic Weather System, 자동기상관측시스템) 측정정보와 동네예보자료를 수집하여 기상정보 DB에 저장하는 누출영역 기상정보 수집 모듈; 상기 누출영역 설정 모듈에서 생성된 누출영역 내의 인구 통계 데이터를 API를 이용하여 유관기관으로부터 수집하는 누출영역 인구통계 수집 모듈; 상기 누출영역 인구통계 수집 모듈이 수집한 인구 통계 데이터를 이용하여 피해가 예상되는 누출영역의 총인구, 평균나이, 인구밀도, 노령화지수, 총가구수, 총주택수, 총사업체수, 노약자 인구, 유형별 주택수, 유형별 사업체 수 및 종사자 수를 분석하는 누출영역 인구통계 관리 모듈; 및 상기 누출영역 인구통계 관리 모듈의 분석을 토대로 피해가 예상되는 누출영역에 속하는 격자별 인구 분포 특성을 분석하여 주거지역인지, 학교지역인지, 위험시설물지역인지를 분석하고, 격자별 요일 및 시간대에 따른 인구분포를 분석하는 누출영역 인구통계 분석 모듈;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따른 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템에 의하면, 유해 화학물질에 의한 피해가 예상되는 지역의 인구 통계 정보를 토대로 격자별 피해 예상인원을 산출할 수가 있으며, 격자별 유해 화학물질의 누적 농도를 토대로 격자별 누적 농도 등급에 따른 노출 피해 등급별 면적을 산출할 수가 있다.
구체적으로는, 유해 화학물질의 노출 농도와 노출 시간을 고려하여 인체에 영향을 미치는 등급을 산출하여 적용함으로써, 피해가 예상되는 누출영역에 대해 격자별 노출 피해 예상인원 및 노출 피해 등급별 면적을 산출할 수가 있으며, 이를 통해 정확한 피해 인원 및 피해 면적을 예상할 수가 있어 사고 예방에 신속하게 대응할 수가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템의 구성도
도 2는 도 1에 포함되는 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부의 구성도
도 3은 도 1에 포함되는 유관기관 데이터 분석부의 구성도
도 4는 도 1에 포함되는 유해 화학물질 누출 분산 모니터링부의 구성도
도 5는 ERPG 유해물질 등급 기준표와 AEGLs 유해물질 등급 기준표
도 6은 유해 화학물질별 ERPG 독성 노출 등급 기준표
도 7은 본 발명에 따라 시간(분단위)에 따른 유해 화학물질 누출 피해 범위를 시각적으로 보여주는 예시도
도 2는 도 1에 포함되는 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부의 구성도
도 3은 도 1에 포함되는 유관기관 데이터 분석부의 구성도
도 4는 도 1에 포함되는 유해 화학물질 누출 분산 모니터링부의 구성도
도 5는 ERPG 유해물질 등급 기준표와 AEGLs 유해물질 등급 기준표
도 6은 유해 화학물질별 ERPG 독성 노출 등급 기준표
도 7은 본 발명에 따라 시간(분단위)에 따른 유해 화학물질 누출 피해 범위를 시각적으로 보여주는 예시도
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템(1000)은 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부(100), 유관기관 데이터 분석부(200), 유해 화학물질 누출량 설정부(300), 유해 화학물질 누출 분산 모델링부(400), 유해 화학물질 격자별 누출 농도 산출부(500) 및 유해 화학물질 누출 분산 모니터링부(600)를 포함한다.
유해 화학물질 누출영역 설정 관리부(100)는 유해 화학물질 누출지점과 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역을 설정하고, 피해가 예상되는 누출영역의 토지 피복도와 지형고도를 격자별로 생성하며, 피해가 예상되는 누출영역에서 가까운 순서로 복수 개의 기상대를 자동으로 설정한다.
구체적으로, 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부(100)는 누출영역 설정 모듈(110), 지형 생성 모듈(120), 기상대 생성 모듈(130) 및 기상대 DB(135)를 구비한다.
누출영역 설정 모듈(110)은 사업장 및 차량의 도로 이동 시 유해 화학물질 누출지점과 누출지점을 중심으로 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역의 좌표를 생성한다.
지형 생성 모듈(120)은 누출영역의 토지 피복도와 지형 고도를 격자별로 생성하고, 격자별로 유해 화학물질 누출지점과의 거리를 생성한다.
본 발명에서 누출지점은 유해 화학물질의 누출 또는 폭발 지점을 말하며, 누출영역은 유해 화학물질의 누출로 인해 피해가 예상되는 영역을 말한다.
기상대 생성 모듈(130)은 누출영역 내의 기상대는 기상대 DB(135)에서 검색하여 자동으로 설정하고, 누출영역 외의 기상대는 누출지점에서 가까운 순서로 3군데의 기상대를 기상대 DB(135)에서 검색하여 자동으로 설정한다.
지방기상청 소속 각 기상대는 관할지역에 대한 기상관측, 기상예보, 기후자료통계, 기상에 관한 증명 및 상담업무 등을 수행한다. 기상대는 기압, 기온, 풍향, 풍속, 습도, 강수량(0.1㎜, 0.5㎜), 강수유무, 일사량, 일조시간, 지면온도, 초상온도 등을 종관기상관측장비(ASOS)로 자동 관측한다.
기상대 DB(135)에는 우리나라 450개의 기상대 정보 및 각 기상대의 좌표가 들어있다. 기상대의 좌표 정보를 이용하여 누출지점에서 가까운 순서로 3군데의 기상대를 검색하여 자동으로 설정할 수 있다.
유관기관 데이터 분석부(200)는 복수 개의 기상대로부터 일정 시간 단위로 기상 데이터를 반복적으로 수집하며, 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역의 인구 통계 데이터를 수집하여 피해가 예상되는 누출영역의 총인구, 평균나이, 인구밀도, 노령화지수, 총가구수, 총주택수, 총사업체수, 노약자 인구, 유형별 주택수, 유형별 사업체 수 및 종사자 수를 분석하고, 피해가 예상되는 누출영역의 지역별 인구 분포를 분석한다.
구체적으로, 유관기관 데이터 분석부(200)는 기상정보 DB(205), 누출영역 기상정보 수집 모듈(210), 누출영역 인구통계 수집 모듈(220), 누출영역 인구통계 관리 모듈(230) 및 누출영역 인구통계 분석 모듈(240)을 구비한다.
누출영역 기상정보 수집 모듈(210)은 기상대 생성 모듈(130)에서 설정한 복수 개의 기상대로부터 1분 단위로 AWS(Automatic Weather System, 자동기상관측시스템) 측정정보와 동네예보자료를 수집하여 기상정보 DB(205)에 저장한다.
기상정보 DB(205)에 저장되는 기상청 AWS 측정정보는 풍향, 풍속, 대기 온도, 습도, 강우량 등의 정보를 포함하며, 매 1분 마다 수신할 수 있다.
누출영역 인구통계 수집 모듈(220)은 누출영역 설정 모듈(110)에서 설정된 누출영역 내의 인구 통계 데이터를 API(Application Programming Interface)를 이용하여 유관기관으로부터 수집한다.
누출영역 인구통계 관리 모듈(230)은 누출영역 인구통계 수집 모듈(220)이 수집한 인구 통계 데이터를 이용하여 피해가 예상되는 누출영역의 총인구, 평균나이, 인구밀도, 노령화지수, 총가구수, 총주택수, 총사업체수, 노약자 인구, 유형별 주택수(다세대, 단독주택, 아파트, 연립주택, 영업용 건물 내 주택 등), 유형별 사업체 수 및 종사자 수를 분석한다.
누출영역 인구통계 분석 모듈(240)은 누출영역 인구통계 관리 모듈(230)의 분석을 토대로 피해가 예상되는 누출영역에 속하는 격자별 인구 분포 특성을 분석하여 주거지역인지, 학교지역인지, 위험시설물지역인지를 분석하고, 격자별 요일 및 시간대에 따른 인구분포를 분석한다.
자세하게는, 인구밀집지역인 아파트, 상가, 학교, 체육시설, 교통시설, 역 등의 위치 및 인구를 분석한다. 노출취약지역인 유치원, 어린이집, 초등학교, 노인정, 병원 등의 위치 및 인구를 분석한다. 그리고 위험시설지역인 에너지 취급 사업장, 유해물질 취급 사업장 등의 위치 및 인구를 분석한다.
이러한 분석을 통해 해당 지역의 요일 및 시간대 별로 인구분포를 분석할 수 있다. 예를 들어, 학교시설은 월~금요일 오전부터 오후 시간까지 인구가 밀집되어 있을 것이다. 그리고 아파트는 저녁시간 대에 인구가 밀집되어 있을 것이다. 요일 및 시간대에 따른 인구분포를 분석하면 현재 누출되는 유해 화학물질에 따른 피해정도를 정확하게 산출할 수가 있다.
이러한 요일 및 시간대에 따른 인구분포 분석 결과는 하기의 유해 화학물질 누출 분산 모니터링부(600)에 적용됨으로써 노출 피해 예상인원을 정확하게 산출할 수가 있다.
유해 화학물질 누출량 설정부(300)는 피해가 예상되는 누출영역에 대한 유해 화학물질의 종류와 누출총량, 노출농도, 누출면적, 누출온도, 누출속도, 누출시간을 포함하는 누출정보를 설정한다.
유해 화학물질 누출 분산 모델링부(400)는 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부(100)로부터 격자별로 생성된 토지 피복도와 지형고도를 수신하고, 유관기관 데이터 분석부(200)로부터 기상 데이터를 수신하고, 유해 화학물질 누출량 설정부(300)로부터 유해 화학물질 누출정보를 수신하여 바람장 모델링을 통해 3차원 격자 모델링 실시간/예측 바람장 정보를 생성하고, 생성된 3차원 격자 모델링 실시간/예측 바람장 정보를 가지고 대기질 모델링을 수행하여 3차원 격자 모델링 실시간/예측 대기질 정보를 생성한다.
구체적으로, 유해 화학물질 누출 분산 모델링부(400)의 바람장 실시간/예측 모듈(미도시)은 토지 피복도와 지형고도 및 기상 데이터를 가지고 바람장 모델링을 수행하여 3차원 격자 모델링 실시간/예측 바람장 정보를 생성한다.
유해 화학물질 누출 분산 모델링부(400)의 대기질 실시간/예측 모듈(미도시)은 유해 화학물질 누출정보와 바람장 실시간/예측 모듈에서 생성한 3차원 격자 모델링 실시간/예측 바람장 정보를 가지고 대기질 모델링을 수행하여 3차원 격자 모델링 실시간/예측 대기질 정보를 생성한다.
유해 화학물질 격자별 누출 농도 산출부(500)는 유해 화학물질 누출 분산 모델링부(400)가 생성한 3차원 격자 모델링 실시간/예측 대기질 정보를 이용하여 피해가 예상되는 누출영역에 대한 격자별 유해 화학물질 누출 농도와 격자별 유해 화학물질 누적 농도를 산출하여 저장한다.
유해 화학물질 누출 분산 모니터링부(600)는 유해 화학물질 격자별 누출 농도 산출부(500)가 산출한 격자별 유해 화학물질 누출 농도와 격자별 유해 화학물질 누적 농도를 수신하고, 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부(100)가 설정한 격자 정보와 유관기관 데이터 분석부(200)가 상기 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역에서 수집한 인구 통계 데이터를 토대로 격자별 노출 피해 예상 인원 및 격자별 누적 농도 등급에 따른 노출 피해 등급별 면적을 산출한다.
구체적으로, 유해 화학물질 누출 분산 모니터링부(600)는 격자별 유해 화학물질별 독성 노출 등급 생성 모듈(610), 격자별 유해 화학물질 노출 농도 결과값 분석 모듈(620) 및 유해 화학물질 독성 노출 피해 범위 모니터링 모듈(630)을 구비한다.
격자별 유해 화학물질별 독성 노출 등급 생성 모듈(610)은 격자별 좌표, 유해 화학물질 격자별 누출 농도 산출부(500)가 산출한 격자 및 시간대별 유해 화학물질 누출 농도, 유해 화학물질 누적 농도를 기초로 노출시간에 따라 인체에 영향을 미치는 정도를 판단하여 독성 노출 등급을 생성한다.
도 5(a)를 참고하면, 유해 화학물질이 대기 중에 확산되어 근로자, 인근 주민 등에 노출되는 경우 유해물질의 농도 및 노출시간에 따른 인체에 미치는 영향을 판단할 수 있는 기준은 “P-91-2012 화학물질 폭로 영향지수 산정에 관한 기술지침”에서 규정하는 EPRG-2 농도(mg/L 또는 ppm)에 도달할 수 있는 거리로 평가한다.
ERPG(Emergency Response Planning Guideline)는 미국산업위생협회(AIHA)에서 제시하는 기준으로 누출시 확산지역의 파악 및 지역사회의 비상대응계획을 수립하는데 사용하며 Table 1과같이 3가지 농도 범위를 제시하고 있다.
도 5(b)를 참고하면, IDHL(Immediately Dangerous to Life or Health)은 건강한 남성 근로자가 최고 30분 동안 노출될 수 있으며 생명 손실 또는 장기 계통 손상을 입지 않고 탈출할 수 있는 물질의 대기 중 최대 농도를 의미하며, AEGLs(Acute Exposure Guidline Levels)는 미국 국립연구회(National Reserch Counsil's National Advisory Committee)에서 제시하는 기준으로 단기간 노출에 10분, 30분, 1시간, 4기간, 8시간 동안의 임계노출한계를 나타내는 대기상의 물질농도를 의미하며 Table 2와 같이 3가지 농도범위를 제시하고 있다.
도 6을 참고하면, 황화수소, 이소부틸니트릴, 이산화황, 페놀, 브롬화수소, 시안화수소, 포름알데히드 등과 같은 유해 화학물질의 노출농도와 노출시간에 따라 ERPG 유해물질 등급이 ERPG-1 등급, ERPG-2 등급, ERPG-3 등급으로 나뉘어 지는 것을 볼 수가 있다.
격자별 유해 화학물질별 독성 노출 등급 생성 모듈(610)은 격자별 좌표, 유해 화학물질 격자별 누출 농도 산출부(500)가 산출한 격자 및 시간대별 유해 화학물질 누출 농도, 유해 화학물질 누적 농도를 기초로 노출시간에 따라 인체에 영향을 미치는 정도를 판단하여 위와 같은 ERPG-1, ERPG-2, ERPG-3 독성 노출 등급을 생성할 수 있다.
격자별 유해 화학물질 노출 농도 결과값 분석 모듈(620)은 누출영역 인구통계 분석 모듈(240)이 분석한 격자별 요일 및 시간대에 따른 인구분포를 이용하여 격자별 요일 및 시간대에 따른 노출 피해 예상 인원을 분석하고, 격자별 유해 화학물질별 독성 노출 등급 생성 모듈(610)에서 생성된 격자별 독성 노출 등급과 격자 크기를 이용하여 등급별 노출 피해 면적을 산출한다.
즉, 격자별로 요일 및 시간대에 따른 인구분포를 알고 있기 때문에 해당 요일 및 시간에 해당하는 노출 피해 예상 인원을 알 수가 있으며, 격자별 독성 노출 등급 ERPG-1, ERPG-2, ERPG-3, AEGL-1. AEGL-2, AEGL-3 중 어디에 해당하는지 그리고 격자 크기를 이용하여 독성 노출 등급별 노출 피해 면적을 산출할 수가 있다.
ERPG-3 등급에 해당하는 노출 피해 면적을 산출할 수가 있고, AEGL-3 등급에 해당하는 노출 피해 면적을 산출할 수가 있으며, 독성 노출 등급이 높은 격자에 해당하고, 해당 누출영역이 초등학교, 중학교, 노인정 등 노출 취약지역이며 해당 요일 및 낮 시간대에 인구분포가 밀집되어 있어 노출 피해 예상인원이 큰 것으로 분석할 수 있다. 그러나 독성 노출 등급이 높은 격자에 해당하고, 해당 누출 영역이 초등학교, 중학교, 노인정 등 노출 취약지역이고 해당 요일 및 저녁 시간대에 해당하여 인구분포가 밀집되어 있지 않은 것으로 판단되는 경우는 노출 피해 예상인원이 낮은 것으로 분석할 수 있다.
각 격자별로 좌표값, 피복도, 고도, 유해 화학물질 누출지점으로부터의 거리, 누출 농도, 누적 농도, 인구 통계 정보를 가지고 있다.
각 격자의 크기를 알고 있기 때문에 격자 내에 독성 누적 농도가 일정 등급 이상인 것만을 더하여 노출 피해 등급별 면적을 산출할 수가 있다.
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유해 화학물질 독성 노출 피해 범위 모니터링 모듈(630)은 격자별 유해 화학물질 노출 농도 결과값 분석 모듈(620)의 산출 결과를 이용하여 시간 단위별로 독성 노출 등급에 해당하는 피해 범위를 색상으로 표시하고, 노출 피해 예상 인원을 표시한다.
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도 7을 참고하면, 독성 노출 등급기준으로 색상을 다르게 표시하고 있으며, 좌측의 메인 뷰에는 현재 누출영역을 모사하고, 우측에는 시간대별(1분 단위)로 6분전까지의 누출영역을 모사하고 있다. 누출 모사별 최대 노출 농도, 평균 농도, 풍속, 풍향을 표시하고, 노출 피해 예상인원, 노약자 피해 예상 인원을 표시한다.
시간대별 노출취약지점(유치원, 어린이집, 초등학교, 노인정, 병원)에 대한 누출농도 및 누적노출농도 그래프를 표시하고, 시간대별 최대노출농도, 평균농도, 인체 유해 등급별 면적, 거리, 총인원, 노약자인원 그래프를 표시한다.
또한, 격자별 유해 화학물질 노출 농도 결과값 분석 모듈(620)은 격자별 시간대별 독성 노출 등급과 격자별 요일 및 시간대에 따른 노출 피해 예상 인원을 이용하여 해당 격자 내에 독성 누적 농도가 일정 등급 이상일 때만 노출 피해 예상 인원 산정에 반영하고, 격자 내 독성 누적 농도가 일정 등급 이하일 때는 노출 피해 예상 인원 산정에서 배제시킬 수 있다.
즉, 평일, 낮 시간에 해당하고 누출영역이 유치원, 어린이집, 초등학교, 노인정 등이 분포한 노출취약지역인 경우 해당 격자 내에 독성 누적 농도가 ERPG-1 등급에 해당하여 독성 누적 농도가 일정 등급 이하일 때에는 해당 누출영역에 대해 노출 피해 예상인원 산정에서 배제시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 유해 화학물질에 의한 피해가 예상되는 지역의 인구 통계 정보를 토대로 격자별 피해 예상인원을 산출할 수가 있으며, 격자별 유해 화학물질의 누적 농도를 토대로 격자별 누적 농도 등급에 따른 노출 피해 등급별 면적을 산출할 수가 있다.
본 발명은 상기한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 되는 것임은 자명하다.
100: 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부
110: 누출영역 설정 모듈
120: 지형 생성 모듈
130: 기상대 생성 모듈
135: 기상대 DB
200: 유관기관 데이터 분석부
205: 기상정보 DB
210: 누출영역 기상정보 수집 모듈
220: 누출영역 인구통계 수집 모듈
230: 누출영역 인구통계 관리 모듈
240: 누출영역 인구통계 분석 모듈
300: 유해 화학물질 누출량 설정부
400: 유해 화학물질 누출 분산 모델링부
500: 유해 화학물질 격자별 누출농도 산출부
600: 유해 화학물질 누출 분산 모니터링부
610: 격자별 유해 화학물질별 독성 노출 등급생성 모듈
620: 격자별 유해 화학물질 노출 농도 결과값 분석 모듈
630: 유해 화학물질 독성 노출 피해범위 모니터링 모듈
1000: 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템
110: 누출영역 설정 모듈
120: 지형 생성 모듈
130: 기상대 생성 모듈
135: 기상대 DB
200: 유관기관 데이터 분석부
205: 기상정보 DB
210: 누출영역 기상정보 수집 모듈
220: 누출영역 인구통계 수집 모듈
230: 누출영역 인구통계 관리 모듈
240: 누출영역 인구통계 분석 모듈
300: 유해 화학물질 누출량 설정부
400: 유해 화학물질 누출 분산 모델링부
500: 유해 화학물질 격자별 누출농도 산출부
600: 유해 화학물질 누출 분산 모니터링부
610: 격자별 유해 화학물질별 독성 노출 등급생성 모듈
620: 격자별 유해 화학물질 노출 농도 결과값 분석 모듈
630: 유해 화학물질 독성 노출 피해범위 모니터링 모듈
1000: 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템
Claims (5)
- 유해 화학물질 누출지점과 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역을 설정하고, 피해가 예상되는 누출영역의 토지 피복도와 지형고도를 격자별로 생성하며, 피해가 예상되는 누출영역에서 가까운 순서로 복수 개의 기상대를 자동으로 설정하는 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부;
상기 복수 개의 기상대로부터 일정 시간 단위로 기상 데이터를 반복적으로 수집하며, 상기 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역의 인구 통계 데이터를 수집하여 피해가 예상되는 누출영역의 총인구, 평균나이, 인구밀도, 노령화지수, 총가구수, 총주택수, 총사업체수, 노약자 인구, 유형별 주택수, 유형별 사업체 수 및 종사자 수를 분석하고, 피해가 예상되는 누출영역의 지역별 인구 분포를 분석하는 유관기관 데이터 분석부;
상기 피해가 예상되는 누출영역에 대한 유해 화학물질의 종류와 누출총량, 노출농도, 누출면적, 누출온도, 누출속도, 누출시간을 포함하는 누출정보를 설정하는 유해 화학물질 누출량 설정부;
상기 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부로부터 격자별로 생성된 토지 피복도와 지형고도를 수신하고, 상기 유관기관 데이터 분석부로부터 기상 데이터를 수신하고, 상기 유해 화학물질 누출량 설정부로부터 유해 화학물질 누출정보를 수신하여 바람장 모델링을 통해 3차원 격자 모델링 실시간/예측 바람장 정보를 생성하고, 생성된 3차원 격자 모델링 실시간/예측 바람장 정보를 가지고 대기질 모델링을 수행하여 3차원 격자 모델링 실시간/예측 대기질 정보를 생성하는 유해 화학물질 누출 분산 모델링부;
상기 유해 화학물질 누출 분산 모델링부가 생성한 3차원 격자 모델링 실시간/예측 대기질 정보를 이용하여 피해가 예상되는 누출영역에 대한 격자별 유해 화학물질 누출 농도와 격자별 유해 화학물질 누적 농도를 산출하여 저장하는 유해 화학물질 격자별 누출 농도 산출부; 및
상기 유해 화학물질 격자별 누출 농도 산출부가 산출한 격자별 유해 화학물질 누출 농도와 격자별 유해 화학물질 누적 농도를 수신하고, 상기 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부가 설정한 격자 정보와 상기 유관기관 데이터 분석부가 상기 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역에서 수집한 인구 통계 데이터를 토대로 격자별 노출 피해 예상 인원 및 격자별 누적 농도 등급에 따른 노출 피해 등급별 면적을 산출하는 유해 화학물질 누출 분산 모니터링부;를 포함하되,
상기 유해 화학물질 누출영역 설정 관리부는,
사업장 및 도로 이동 시의 유해 화학물질 누출지점과 누출지점을 중심으로 유해 화학물질로 인해 피해가 예상되는 누출영역의 좌표를 생성하는 누출영역 설정 모듈;
누출영역의 토지 피복도와 지형 고도를 격자별로 생성하고, 격자별로 누출지점과의 거리를 생성하는 지형 생성 모듈; 및
누출영역 내의 기상대는 기상대 DB에서 검색하여 자동으로 설정하고, 누출영역 외의 기상대는 누출지점에서 가까운 순서로 3군데의 기상대를 기상대 DB에서 검색하여 자동으로 설정하는 기상대 생성 모듈;을 구비하고,
상기 유관기관 데이터 분석부는,
상기 기상대 생성 모듈에서 설정한 복수 개의 기상대로부터 1분 단위로 AWS(Automatic Weather System, 자동기상관측시스템) 측정정보와 동네예보자료를 수집하여 기상정보 DB에 저장하는 누출영역 기상정보 수집 모듈;
상기 누출영역 설정 모듈에서 생성된 누출영역 내의 인구 통계 데이터를 API를 이용하여 유관기관으로부터 수집하는 누출영역 인구통계 수집 모듈;
상기 누출영역 인구통계 수집 모듈이 수집한 인구 통계 데이터를 이용하여 피해가 예상되는 누출영역의 총인구, 평균나이, 인구밀도, 노령화지수, 총가구수, 총주택수, 총사업체수, 노약자 인구, 유형별 주택수, 유형별 사업체 수 및 종사자 수를 분석하는 누출영역 인구통계 관리 모듈; 및
상기 누출영역 인구통계 관리 모듈의 분석을 토대로 피해가 예상되는 누출영역에 속하는 격자별 인구 분포 특성을 분석하여 주거지역인지, 학교지역인지, 위험시설물지역인지를 분석하고, 격자별 요일 및 시간대에 따른 인구분포를 분석하는 누출영역 인구통계 분석 모듈;을 구비하는 것을 특징으로 하는 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템.
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- 제1항에 있어서,
상기 유해 화학물질 누출 분산 모니터링부는,
격자별 좌표, 상기 유해 화학물질 격자별 누출 농도 산출부가 산출한 격자 및 시간대별 유해 화학물질 누출 농도, 유해 화학물질 누적 농도를 기초로 노출시간에 따라 인체에 영향을 미치는 정도를 판단하여 독성 노출 등급을 생성하는 격자별 유해 화학물질별 독성 노출 등급 생성 모듈;
상기 누출영역 인구통계 분석 모듈이 분석한 격자별 요일 및 시간대에 따른 인구분포를 이용하여 격자별 요일 및 시간대에 따른 노출 피해 예상 인원을 분석하고, 상기 격자별 유해 화학물질별 독성 노출 등급 생성 모듈에서 생성된 격자별 독성 노출 등급과 격자 크기를 이용하여 등급별 노출 피해 면적을 산출하는 격자별 유해 화학물질 노출 농도 결과값 분석 모듈; 및
상기 격자별 유해 화학물질 노출 농도 결과값 분석 모듈의 산출 결과를 이용하여 시간 단위별로 독성 노출 등급에 해당하는 피해 범위를 색상으로 표시하고, 노출 피해 예상 인원을 표시하는 유해 화학물질 독성 노출 피해 범위 모니터링 모듈;을 구비하는 것을 특징으로 하는 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 격자별 유해 화학물질 노출 농도 결과값 분석 모듈은 격자별 시간대별 독성 노출 등급과 격자별 요일 및 시간대에 따른 노출 피해 예상 인원을 이용하여 해당 격자 내에 독성 누적 농도가 일정 등급 이상일 때만 노출 피해 예상 인원 산정에 반영하고, 격자 내 독성 누적 농도가 일정 등급 이하일 때는 노출 피해 예상 인원 산정에서 배제시키는 것을 특징으로 하는 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020180065891A KR101926368B1 (ko) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180065891A KR101926368B1 (ko) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101926368B1 true KR101926368B1 (ko) | 2018-12-07 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180065891A KR101926368B1 (ko) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 유해 화학물질 누출 시 실시간 피해 예측 모니터링 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101926368B1 (ko) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102011427B1 (ko) * | 2019-07-03 | 2019-08-16 | 한국원자력안전기술원 | 국가 방사능 데이터 통합관리시스템 |
| KR102081261B1 (ko) | 2019-11-04 | 2020-02-25 | 윤정희 | 사내 ep망을 이용한 유해화학물질 실시간 누출 감지시스템 |
| KR102151272B1 (ko) * | 2020-01-07 | 2020-09-02 | 한국토지주택공사 | 예측모델 학습을 통한 데이터 분석 방법, 장치 및 컴퓨터프로그램 |
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