KR101978848B1 - 화재 검지센서 - Google Patents

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Abstract

Sensor는 Ag 기판 상에 형성되는 AgI 층; 상기 AgI 층 상에 형성되는 AgCl 층; AgCl 층에 형성된 전도성 박막 패턴; 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막; 상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함하되, 상기 전도성 박막 패턴은 감지 대상 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 하는 Sensor의 측정 데이터를 PUF 및 양자난수 보안단말기를 통하여 전송하는 것을 특징으로 하는 직접변환법을 이용한 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막 조기화재 검지센서이다.

Description

화재 검지센서{The fire sensor}
조기화재 검지센서 및 조기화재 검지센서 단말기 물건 관련 특허이다.
본 발명은 HCl 감지 센서 소자와 이를 포함하는 센서 및 이를 제조하는 제조 방법에 관한 것으로, Ag 기판 상에 Agl 층 및 AgCl 층이 형성된 HCl 감지 센서 소자로서 사고로 발생하는 HCI 감지 센서와, 화재발생 시 전기절연물 등에서 발생하는 염화수소가스(HCl)를 감지하여 전기화재의 발생을 감지하여 가스와 화재의 확산을 방지할 수 있는 HCl 감지 센서 소자와 이를 포함하는 조기화재 검지센서에 관한 것이다.
특히, HCl 가스에 반응하는 센서의 전기저항 변화를 직접변환법으로 검출 및 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막의 촉매 작용으로 고감도 빠른 반응속도의 조기화재 검지센서를 특징으로 한다.
HCl 조기화재 검지센서로부터 검지된 이벤트 데이터를 보안성 있게 효과적으로 전송하기 위한 양자보안 단말기 시스템 관련이다.
또한, 본 발명은 전기화재 조기검지 센서의 정확도를 향상하기 위한 미세먼지 지표값과 HCl 가스의 농도 지표값을 연산하여 정밀도를 높이는 것으로, 미세먼지를 이용한 전기화재 사전 감지 장치 및 동작 방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 금속함 내부에서 발열에 의해 발생하는 미세먼지 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재의 유무를 감지하는 기술에 관한 것이다.
초소형의 PUF(Phisycally Unclonable Function) Chip과 QRNG(Quantum Random Number Generator) Chip을 이용한 보안키 생성 및 분배 관련으로 반도체 제조공정상 발생하는 공정편차를 통해 PUF Chip으로 부터 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 추출하여 대칭키(복호키)를 생성하고, QRNG를 통해 발생하는 무작위 양자난수를 통해 상기 대칭키(복호키)를 암호화하여 비대칭키(암호키)를 생성한다.
HCl Sensor에서 측정되는 데이터를 비대칭키(암호키)로 암호화할 경우 대칭키(복호키)를 통해서 원래의 Sensor에서 측정되는 데이터를 복원할 수 있다.
최근 인간의 생활환경에 존재하는 유해가스, 대기환경 및 안전에 대한 관심이 고조되면서 환경유해가스를 손쉽게 감지할 수 있는 가스 센서의 필요성이 중요하게 인식되고 있다.
가스 센서는 재료의 표면에서 일어나는 chemisorption을 이용하여 가스의 종류나 농도를 검지한다. 표면에 가스가 흡착되면 표면 부근의 전기 전도도가 변하는 것을 이용하여 가스를 검지할 수 있다. 금속의 경우에는 전기 전도도의 변화가 크지 않기 때문에 잘 이용되지 않으며, 전기 전도도의 변화가 상대적으로 큰 반도체 또는 산화물 등이 널리 이용된다. 예를 들어 반도체의 표면에 기체 분자가 흡착되면 전자 또는 정공의 이동이 일어나게 되고, 이러한 표면 전하의 변화에 의하여 전기 전도도가 바뀌게 된다. 흡착된 기체 분자의 전자 친화력 A가 n형 반도체의 일함수 Ws보다 큰 경우 에너지 준위는 도1과 같다. 이때 반도체 내의 전하 재배분이 필요하게 되어 전도대(conduction band)에 있던 전자는 밴드갭(band gap) 내의 흡착분자의 낮은 에너지 준위로 이동한다. 결과적으로 전자를 받아들인 흡착분자는 음전하를 띠게 된다. 그와 동시에 반도체의 밴드 구조의 변화가 일어나고 반도체에서의 전자 농도가 감소한다. 표면 가까이에서는 전계가 형성되고 이 전계에 의해서 전자 이동이 억제된다. 반도체에서 흡착분자로 이동한 전자의 수에 비례하여 전계는 커지고 임계값을 넘어서면 전자의 이동이 저지되고 평형 상태가 된다. 평형 상태에서는 반도체 표면 부근의 페르미 준위(Fermi level)와 흡착분자의 에너지 준위가 일치하여 전자의 이동이 더 이상 일어나지 않는다. 전자가 다수 운반자인 n형 반도체에서는 전도대의 Ec의 에너지 구조가 전자의 이동에 영향을 준다. 즉, 전자 친화력이 큰 기체(A>Ws)가 n형 반도체에 흡착되면 반도체 표면에 전자의 이동을 방해하는 위치 에너지 장벽이 형성된다. 전자 친화력이 작은 기체(A<Ws)는 p형 반도체에 흡착되면 반도체 표면에 정공의 이동을 방해하는 위치 에너지 장벽이 형성되며, 결국 기체의 흡착에 의해서 표면의 전하가 흡착 전과 바뀌게 되고 이러한 표면 전자의 변화에서 기인하는 전기 전도도의 변화를 이용하여 가스 센서를 만들 수 있다.
반도체의 경우 전기 전도는 전자나 정공의 이동으로 생기지만 고체전해질(Solid electrolyte)의 경우 이온의 이동에 의해 전기 전도가 발생하며, 이러한 이온 전도성을 가스 센서에 응용할 수 있다. 대표적인 고체전해질 재료인 α-AgI의 경우 Ag+ 이온의 수가 Ag+ 이온의 격자점의 수보다 많기 때문에 Ag+ 이온의 이동도가 크다. 고체전해질의 전기전도도(도전율)는 일반적으로 금속에 비해서는 작고 Si 반도체에 비해서는 크며, 도 2에서 보는 바와 같이 온도가 증가함에 따라 기하급수적으로 증가하는 경향을 보인다.
특히, 특정 물질 감지 기술은 산업계 전반에 걸쳐서 폭넓게 응용되고 있다. 그 중에서 염화수소(HCl) 가스는 다양한 분야에서 사용되며, 노출시 환경오염, 부식성 및 인체에 유독성분으로 대기오염 방지법에 의한 배출기준 및 노동법에 의한 노출기준이 정해져 있다. 또한, 염화수소(HCl) 가스는 유기 화합물 생산 공정에서 반드시 사용되는 물질로서 공정 산출물인 유기 화합물에 소량 포함되며 유기 화합물의 열적 안정성과 밀접한 관련을 가지고 있다. 또한, 일반적으로 전자제품의 전선 및 케이블의 피복에는 폴리에틸렌이나 중간재(역청재)로 이루어져 있다. 이러한 캐이블의 외장재는 연소되면서, 염화수소가스(HCl), 일산화가스(CO), 이산화탄소(CO2) 등의 유독가스가 배출된다.
미세먼지(PM: Particulate Matter)는 입자 크기에 따라 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5) 및 극초미세먼지(PM1.0)로 구분된다. PM10은 입자의 크기가 지름 10um 이하이고, PM2.5는 지름 2.5um 이하이며, PM1.0은 지름 1.0um 이하이다.
미세먼지의 발생원은 자연적인 것과 인위적인 것으로 구분되고, 자연적 발생원은 흙먼지, 바닷물에서 생기는 소금 및 식물의 꽃가루 등이 있으며, 인위적 발생원은 보일러, 발전시설 및 자동차 배기가스 등에서 석탄 또는 석유의 화석연료를 태울 때 생기는 매연이 있다.
미세먼지는 탄소화합물(carbon compounds), 질소산화물(nitrogen oxide) 및 황산화물(sulfur oxide)을 포함하고, 대기오염의 상태를 분석하기 위해 사용된다.
고압 배전반, 저압 배전반, 동력반 또는 분전반 등 금속함의 내부는 전원을 공급하기 위한 전기설비가 포함되고, 전기적으로 절연되는 유기물을 포함한다.
유기물로 이루어진 절연물은 구조적 불량, 위치불량, 시공불량, 설비노후, 취급불량 또는 접촉불량으로 과열 시 화재위험이 존재한다.
미세먼지는 유기물이 연소될 때에도 발생한다. 유기물은 연소될 때 메탄, 알코올, 벤젠 및 페놀 등 탄소화합물 기반의 미세먼지가 발생하고, 일산화탄소, 이산화탄소, 염화수소(HCl), BHT 가스, 염소 및 에틸렌 등 가스가 발생한다.
동래의 다중센서를 이용한 화재감지시스템 및 전기설비박스에 관한 것은 온도 센서와 가스 센서를 이용하여 전기설비박스의 화재를 감시한다.
따라서, 종래에는 온도 센서 또는 가스 센서를 이용하여 전기설비박스 또는 금속함의 전기화재를 감지하는 기술들을 개시하고 있으나, 미세먼지 센서를 이용하여 전기설비박스 또는 금속함의 전기화재를 감지하는 기술을 개시하지 못하고 있다.
상기와 같이 조기화재 검지센서에서 측정된 데이터를 중간에 위변조 없이 전송하기 위한 하드웨어 보안을 위해 식별키를 생성하는 장치 및 방법에 있어서, 반도체 제조중 공정 편차를 이용하여 PUF(Physically Unclonable Function)를 구현하여 식별키를 생성하는 장치 및 방법을 적용하여 물리적 개체인증을 수행하는 기술을 적용하여 보안성을 강화한다.
IC(Integrated Circuit) 칩의 생산 공정에서 발생하는 편차를 이용한 상기 PUF를 통해 PIN(Personal Identification Number)값을 생성한 후 공인인증 플랫폼에서 보관 후 단말기에 설치된 PUF의 PIN 값을 포함하는 인증요청 키가 공인인증 플랫폼에서 수신하여 PIN 값이 일치할 경우 인증절차를 수행한다.
상기 PUF가 물리적인 단말기를 하드웨어적으로 인증한다면, 상기 PUF의 PIN 값을 1회성 양자난수 OTP(One Time Password)를 생성한 인증요청 키(암호키/복호키)를 생성하는 것은 양자난수생성기를 통해서 생성하는 것을 특징으로 한다.
양자난수생성기는 난수소스발생기, 의사난수생성기를 포함하여 구성되어, 난수소스발생기는 예측 불가한 자연현상을 이용하여 발생한 무작위 난수소스로 암호키를 생성한다.
상기 예측불가 자연현상으로는 자연광, LED(Light Emitting Diode), LD(Laser Diode), 방사선, 열잡음, 노이즈 등을 이용해 양자난수(Quantum Random Number, QRN)를 발생한다.
상기 암호키를 한 쌍의 암호키로 상호 암호통신을 위한 대칭암호키를 생성한다.
상기와 같은 양자난수와 달리 의사난수생성기(pseudorandom number generator, PRNG)를 통해 비대칭암호키를 암호화 생성한다.
본 발명의 양자난수생성기는 양자난수(Quantum Random Number, QRN) 대칭암호키와 의사난수(pseudorandom number, PRN) 비대칭암호키를 생성하는 것으로, 한 쌍의 대칭암호키를 통해 양방향 통신 및 인증이 가능하다.
상기 양자난수 대칭암호키에 의사난수생성기를 통해 다시 암호화한 비대칭암호키를 생성하는 것으로, 대칭암호키를 통해 비대칭암호키를 복호화할 수 있는 것을 특징으로 한다.
생활 속 사물들을 유무선 네트워크로 연결해 정보를 공유하는 시스템인 사물인터넷(Internet of Thing)이 보편화 되고 있다. 사물인터넷이란, 인간과 사물, 서비스 세 가지 분산된 환경 요소에 대해 인간의 명시적 개입 없이 상호 협력적으로 센싱, 네트워킹, 정보 처리 등 지능적 관계를 형성하는 사물 공간 연결망이다.
사물인터넷의 보편화에 따라 보안위협도 높아지고 있으며, 사물인터넷 보안을 위해서는 사물인터넷 기기에서부터 시스템까지 전 구간에 대한 단절 없는 보안이 필요하다. 특히 다양한 기능과 프로토콜을 가진 기기들과 통신해야 하기 때문에 개방형 표준기술을 사용해야 하므로 보안 위협에 훨씬 노출되고 있다.
한편, 소프트웨어 기반의 난수 생성 기술은 리소스를 많이 사용할 뿐 아니라 고도화된 해킹 기술을 이용하면 난수 발생 패턴을 파악할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 사물인터넷 기기간의 보안을 위해 자연현상의 무작위성에서 난수를 추출하는 자연 난수 또는 진정 난수가 요청되고 있으며, 이는 특정한 패턴이 없고 예측이 불가능한 장점이 있지만, 크기가 크고 매우 비싸며 추출장치가 필요해 소형화 장치에 적용하기 어려운 문제가 있다.
인터넷 보안 프로토콜(IP Security Protocol : IPSec)은 네트워크 통신의 패킷 처리 계층에서의 보안을 위해 개발된 프로토콜로서, 가상 사설망(Virtual Private Network : VPN)을 통하여 송수신되는 데이터를 공중망 사용자들로부터 보호하기 위하여 이용되는 프로토콜이다.
로컬 기반의 IPSec VPN 서비스는, 다양한 통신 로컬들이 별도의 VPN 설정 없이, 공중망에 연결된 VPN 로컬에 접속하여 원격지의 사설망에 접속해 VPN 트래픽을 주고 받을 수 있는 가상 사설망 서비스이다. 상술한 바와 같은 가상 사설망 서비스를 이용하기 위해 VPN 로컬은, 공중망을 통해 가상사설망게이트웨이(VPN GateWay : VPN G/W)와 IPSec 터널 생성을 위한 인증 단계를 수행하며, IPSec에서는 상기 인증을 위한 키 교환 절차로 IKE 방식을 1단계(Main Mode or Aggressive Mode)와 2단계(Quick Mode)로 나누어 진행한다. 상기 IKE의 1단계는 보안성이 없는 공중망에서 암호화된 데이터를 주고받기 위한 ISAKMP(Internet Security Association and Key Management Protocol) 단계로서, VPN 로컬과 가상 사설망 게이트웨이(VPN G/W)가 서로 사전에 공유하여 가지고 있는 사전 공유키(Pre-Shared Key)와, ISAKMP의 암호화 방법 및 해시 함수 등에 대해 서로 협상하는 단계이다. 그리고, 2단계는 실제 IPSec 터널(Tunnel)을 통해 주고 받을 데이터의 암호화 방법 및 IPSec 터널을 통해 주고 받을 트래픽의 유형 등을 협상하는 단계이다.
이러한 로컬 기반의 IPsec VPN 서비스는 유선 기반과 무선 기반으로 나눌 수 있다. 유선 기반은 상술한 VPN 로컬이 유선 네트워크를 통해 가상 사설망 게이트(VPN G/W)에 접속하는 것이고, 무선 기반은 상술한 VPN 로컬이 무선 네트워크를 통해 가상 사설망 게이트웨이(VPN G/W)에 접속하는 것이다. 유선 기반의 VPN 서비스에서, VPN 로컬과 가상 사설망 게이트웨이(VPN G/W) 사이에서 IKE 1단계 인증을 위해, VPN 로컬에 고정 IP 주소를 할당하고, VPN 로컬과 가상 사설망 게이트웨이(VPN G/W)에 미리 설정된 사전 공유키(Pre-Shared Key)를 저장한 후, 가상 사설망 게이트웨이(VPN G/W)에서 해당 사전 공유키를 가지고 있는 VPN 로컬의 IP 주소가 상기 고정으로 할당된 IP 주소인지 여부를 확인하는 방식으로 인증을 수행한다. 이 경우, 가입자의 VPN 로컬 하위에 위치하는 실제 사용자 로컬은 별도의 인증 절차 없이 VPN 로컬을 통해 원격지의 사설망에 접속할 수 있다.
인터넷을 비롯한 유무선 통신의 사용이 급속히 확대됨에 따라 통신네트워크의 보안문제는 국가, 기업, 금융상의 중요기밀 보호 및 개인의 사생활 보호 측면에서 그 중요성이 점점 더 증대되고 있다. 1970년대에 개발되어 현재 인터넷 등 통신시스템에 널리 사용되고 있는 비대칭 공개키 암호체계는 해결하기 매우 어려운 수학적인 문제를 공개키로 사용하여 정보를 암호화하고 그 해를 비밀키로 사용하여 해독하는 방식으로서 원리적으로 수학적인 “계산 복잡성”에 기초하고 있다.
대표적으로 Rivest, Shamir, Adleman 등 세 사람이 개발한 RSA 공개키 암호체계는 매우 큰 수를 소인수분해하기가 매우 난해하다는 점을 이용한다. 즉, 수학적으로 소인수분해 문제는 문제의 크기가 증가함에 따라 계산시간이 지수함수적으로 증가하게 되며 따라서 송신자와 수신자가 충분히 큰 숫자의 소인수분해 문제를 공개키로 사용하면 도청자가 암호문을 해독하기는 현실적으로 불가능 할 것이라는 점을 이용한다. 그러나, 이러한 수학적인 계산복잡성에 기초한 암호체계는 보다 정교한 알고리즘의 발전에 따라 그 안전성에 의문이 제기되고 있으며, 또한 1994년 AT&T의 Peter Shor가 양자컴퓨터를 이용한 소인수분해 알고리즘을 개발함으로써 양자컴퓨터가 개발되면 RSA 암호체계는 근본적으로 해독이 가능한 것으로 판명되고 있다.
이러한 보안문제를 해결할 대안으로 등장한 양자암호통신(quantum cryptography) 기술은 그 안전성이 수학적인 계산 복잡성이 아닌 자연의 근본 법칙인 양자역학의 원리에 기초하므로 도청 및 감청이 매우 어려워, 최근 크게 주목 받고 있다. 즉, 양자암호통신 기술은 “양자 복제불가능성”과 같은 양자물리학의 법칙에 기초해서 송신자와 수신자 사이에 암호 키(일회용 난수표)를 절대적으로 안전하게 실시간으로 분배하는 기술로서 "양자 키 분배 기술(QKD)"로도 알려져 있다.
최초의 양자 암호 프로토콜은 1984년 IBM의 C.H. Bennett과 몬트리올 대학의 G. Brassard에 의해 발표되었다.
고안자들의 이름을 따서 BB84 프로토콜로 명명된 이 프로토콜은 두 개의 기저(basis)를 이루는 네 개의 양자 상태(예를 들면, 단일광자의 편광상태)를 이용 한다.
그러나 위의 선행기술에 따르면 양자암호를 송수신하기 위해서는 통신용 영상로컬기와 서버간의 송수신 장치가 필요하며, 통신용 영상로컬기와 서버간의 송수신 장치에 대한 비용 부담이 커지는 한계가 있다.
배전반 등 내부의 화재사고로 발생하는 염화수소가스(HCl)를 감지하고 화재발생 시 전기절연물 등에서 발생하는 염화수소가스(HCl)를 감지하여 전기화재의 발생을 감지하여 가스와 화재의 확산을 방지할 수 있는 HCl 감지 센서 소자와 이를 포함하는 센서 및 이를 제조하는 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 금속함 내부에서 발열에 의해 발생하는 유기물의 미세먼지 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재의 유무를 감지하는 미세먼지를 이용한 전기화재 사전 감지 장치를 제공한다.
본 발명은 가스농도 지표값과 가스농도 임계값을 비교하여 미세먼지 센서부의 오동작을 방지하는 미세먼지를 이용한 전기화재 사전 감지 장치의 오동작 방지방법을 제공한다.
본 발명은 미세먼지 지표값과 가스농도 지표값을 동시에 측정하여 전기화재 징후에 대한 감지 정확도를 개선시키는 전기화재 사전 감지 장치의 감지방법을 제공한다.
본 발명은 전기화재 징후를 판별하기 위한 표적 가스와 전기화재 발생을 판별하기 위한 표적 가스를 구분하여 감지하는 전기화재 사전 감지 장치의 감지방법을 제공한다.
본 발명은 고감도 빠른 반응속도의 조기화재 검지센서를 제조하기 위해 HCl 가스에 반응하는 센서의 전기저항 변화를 직접변환법으로 검출하고, 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막의 촉매 작용으로 고감도 빠른 반응속도의 조기화재 검지센서를 제조한다.
또한, 물리적으로 상기 조기화재 검지센서로 부터 수집한 이벤트 데이터를 위변조 및 탈취 없이 안전하게 전송하기 위해 PUF라는 새로운 기술에 의해 장치(Device)가 스스로 패스워드를 생성하여 이를 인증에 이용함으로써, 장치들 간에 서로를 식별하고 정당한 개체인지 확인하기 위한 보안 인증을 신뢰할 수 있는 수준으로 수행하는 장치 및 방법이 제공된다.
또한, 시스템적으로 암호화 복호화를 이용한 보안 통신이 사물지능통신을 수행하는 장치나 시스템들에 적용됨에 있어서, 장치의 보안 인증 시스템에 대한 물리적 공격이나 인가되지 않은 접근(access)에 강인한 보안 인증 장치 및 방법이 제공된다.
또한, 방법적으로 1회성 양자난수 OTP(One Time Password)를 생성한 후 단방향으로만 데이터가 전송되는 키(Key) 방식은 세계 최초의 기술이다.
단순히 키(Key)를 공유하여 양방향 통신을 하거나, 로그인(Log-in) 하는 방식이 아닌 한방향으로만 데이터를 전송할 수 있는 특징을 갖는다.
본 발명은 HCl 감지 센서 소자 제조 방법에 의해 제조되는 센서 소자에 관한 것으로, Ag 기판; 상기 Ag 기판 상에 형성되는 AgI 층; 및 상기 AgI 층 상에 형성되는 AgCl 층; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
센서의 오작동을 방지하기 위해 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막의 촉매와 오차보정 그라운드 검지부를 추가한 센서를 특징으로 한다.
또한, 밀폐형 배전반의 흡기구로 인입되는 흡기가스의 성분을 측정하는 제 1 센서와 밀폐형 배전반의 배기구로 부터 배기되는 배기가스의 성분을 측정하는 제 2 센서를 비교하여 오차를 보정하는 기술을 특징으로 한다.
미세먼지를 이용한 전기화재 사전 감지 장치는, 금속함 내부에 배치되어 발열에 의해 발생하는 미세먼지를 단위시간으로 감지하고, 상기 미세먼지의 크기, 개수 및 농도 중 적어도 하나를 포함한 미세먼지 지표값을 산출하는 미세먼지 센서부 및 상기 단위시간으로 미세먼지 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재 징후를 판별하는 제어부를 포함한다.
상기 미세먼지 센서부는 광산란 방식, 베타선 흡수 방식 및 정전용량 방식 중 하나를 이용하여 미세먼지를 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 미세먼지 센서부는 피복 전선, 튜브, 단자대 및 도체 지지대 중 적어도 하나를 포함하는 유기물의 미세먼지를 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 미세먼지 센서부는 유기물에서 탄소화합물을 표적 미세먼지로 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 미세먼지 지표값과 전기화재의 지표를 나타내는 미세먼지 임계값을 비교하여 전기화재 징후를 판별하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 미세먼지 임계값은 안전, 주의, 위험 및 전원차단 임계범위로 구분되어 전기화재의 지표를 나타내고, 상기 제어부는 미세먼지 지표값과 미세먼지 임계값을 비교하여 해당되는 전기화재의 지표의 제어명령을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
미세먼지를 이용한 전기화재 사전 감지 장치는, 상기 발열에 의해 발생하는 유기물의 가스농도에 따른 가스농도 지표값을 산출하는 가스 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 가스 센서부는 전기화학식 기반으로 동작되고, 발열에 의해 발생하는 유기물의 일산화탄소, 이산화탄소, 염화수소, BHT 가스, 염소 및 에틸렌 중 적어도 하나를 표적 가스로 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 미세먼지와 가스를 서로 확인하여 전기화재 징후를 판별하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 가스 센서부는 전기화재 징후를 판별하기 위한 BHT 가스를 표적으로 감지하고, 전기화재 발생을 판별하기 위한 염화수소를 표적으로 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
미세먼지를 이용한 전기화재 사전 감지 장치의 오동작 방지방법은,
금속함 내부에 배치되는 미세먼지 센서부에서 발열에 의해 발생하는 미세먼지 지표값을 산출하는 단계; 제어부에서 단위시간으로 미세먼지 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재 징후를 판별하는 단계 및 상기 제어부에서 금속함 내부의 가스를 감지하는 가스 센서부에 의해 감지된 가스농도 지표값을 참조하여 미세먼지와 가스에 대한 전기화재 징후를 서로 확인하고, 미세먼지 센서부의 오동작을 방지하는 단계를 포함한다.
미세먼지를 이용한 전기화재 사전 감지 장치의 전기화재 감지방법은, 미세먼지 센서부에서 발열에 의해 발생하는 유기물의 미세먼지 지표값을 산출하고, 가스 센서부에서 유기물의 가스 지표값을 산출하는 단계; 제어부에서 단위시간으로 미세먼지 지표값과 가스농도 지표값을 분석하여 전기화재 징후를 판별하는 단계 및 상기 가스 센서부에서 전기화재 발생을 판별하기 위한 염화수소를 표적으로 감지하는 단계를 포함한다.
PUF(Phisycally Unclonable Function) Chip과 QRNG(Quantum Random Number Generator) Chip을 이용한 보안키 생성 및 분배 관련으로 반도체 제조공정상 발생하는 공정편차를 통해 PUF Chip으로 부터 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 추출하여 대칭키(복호키)를 생성하고, QRNG를 통해 발생하는 무작위 양자난수를 통해 상기 대칭키(복호키)를 암호화하여 비대칭키(암호키)를 생성하는 것으로 복제 불가능한 PUF의 유니트키와 양자난수를 통한 OTP로 보안성을 극대화 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 가스 센서는 기판
상에 형성된 전도성 박막 패턴, 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막 및 상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함한다.
상기 전도성 박막 패턴은 소정의 감지 대상 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 한다.
특히, HCl 가스에 반응하는 센서의 전기저항 변화를 직접변환법으로 검출 및 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막의 촉매 작용으로 고감도 빠른 반응속도의 조기화재 검지센서를 특징으로 한다.
Ag 기판 상에 Agl 및 AgCl이 형성된 센서 소자와 이를 포함하는 센서를 개발함으로써, 화재발생 시 전기절연물 등에서 발생하는 염화수소가스를 감지하여 전기화재의 발생을 감지하고 화재의 확산을 방지 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 HCl 가스 농도에 따라 그 감지 특성이 민감하게 변화하는 고체전해질 기반의 센서 소자의 상용화가 가능할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전기화재 징후를 판별하기 위한 표적(HCl) 가스와 전기화재 발생 판별 정확도를 향상하기 위하여, 본 발명은 발열에 의해 발생하는 유기물의 미세먼지를 감지하여 전기화재 징후를 판별할 수 있고, 미세먼지와 함께 발생하는 가스를 감지하여 전기화재 감지의 오동작을 방지하거나, 전기화재 감지의 정확도를 개선시킬 수 있다.
본 발명은 미세먼지와 BHT 가스를 감지하여 전기화재 징후를 1차적으로 확인하고, 염화수소를 감지하여 전기화재 발생을 2차적으로 확인함으로써, 단계 별로 전기화재를 효율적으로 감지할 수 있다.
또한, HCl 조기화재 검지센서로 부터 측정되는 데이터를 위변조 없이 전송하기 위한 대책으로 한 쌍의 VPN를 통해 전송하는 종래의 보안대책에 비해 복제 불가능한 물리적 PUF Chip의 단일 PIN 데이터와 양자난수생성기의 무작위 자연난수를 이용한 1회용 OTP 양자암호키를 통하여 단방향으로만 데이터를 전송하는 단방향 암호키 적용을 통해 보안대책을 강화하여 양자단말기와 통합제어서버 사이에만 양방향 터널링 데이터통신을 개통하는 것으로, 물리적 객체인증 PUF Chip과 자연난수를 발생하는 QRNG를 통해 생성한 OTP(One Time Password) 인증 보안은 양자컴퓨터로도 해킹이 불가능한 최고의 보안성을 갖는다.
도 1은 기체 분자의 흡착에 의한 에너지 밴드의 변화를 나타낸 그래프
도 2는 고체전해질의 도전율 온도 의존성을 나타낸 그래프
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HCl 감지 센서 소자의 모식도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 AgI/Ag 시편의 사진
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 AgI/Ag 시편의 SEM 평면 사진
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 AgI/Ag 시편의 XRD 패턴 그래프
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 AgCl/Ag 시편의 사진
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 AgCl/Ag 시편의 SEM 평면 사진
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 AgCl/Ag 시편의 XRD 패턴 그래프
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 AgCl/AgI/Ag 시편의 사진
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 AgCl/AgI/Ag 시편의 도금된 면에 Ag wire를 연결한 사진
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 AgCl/AgI/Ag 시편의 연마된 면에 Ag wire를 연결한 사진
도 13은 리드선 배치 일 실시 예
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 AgCl/AgI/Ag 시편에 대한 시간에 따른 개방회로 전압(OCV)의 변화 결과를 나타내는 그래프
도 15는 본 발명의 이해를 위한 일 실시 예
도 16은 예시적 PUF 구조를 설명하기 위한 개념도
도 17는 본 발명의 이해를 위한 블록도
도 18 ~ 28은 절연물의 열분해 가스크로마토그라피
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HCl 감지 센서 소자의 모식도이다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 HCl 감지 센서 소자는 Ag 기판 상에 AgI 층 및 AgCl 층이 적층된 구조로 구성된다. 상기 HCl 감지 센서 소자는 HCl 가스의 유입에 따라 개방회로 전압(open circuit voltage)이 변화하는 특성을 갖는 센서 소자이다.
더욱 상세하게 설명하면, Ag 기판은 센서 소자의 기판 및 전극으로서 전류를 흘려주는 역할을 하며, AgI 층 및 AgCl 층은 그 내부 및 표면에서 Ag+ 이온이 이동하고, HCl이 흡착되는 장소(site)로서 감지 물질 역할을 한다.
이러한, 상기 HCl 감지 센서 소자는 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 한 방식 또는 2이상의 방식을 통해 제작된다. 상기의 방식을 통해 제작된 센서 소자는 AgI 층의 입자의 크기가 0.3 ~ 0.6㎛ 범위이고, AgCl 층의 입자의 크기가 0.4 ~ 1.0㎛ 범위인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 HCl 감지 센서 소자를 포함하는 센서를 제작할 수도 있다.
다음으로 본 발명의 일실시예에 따른 HCl 감지 센서 소자의 제작 방법에 대해 설명한다. 상기 HCl 감지 센서 소자의 제작 방법은 전처리 단계, Ag 기판 상에 AgI 층을 형성시키는 단계 및 상기 AgI 층 상에 AgCl 층을 형성시키는 단계로 이루어진다. 또한, 상기 HCl 감지 센서 소자의 제작 방법은 열처리 단계를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.
우선, 전처리 단계는 절단기를 이용하여 Ag 판을 알맞은 크기로 절단하고, sandpaper로 연마 한 후에 trichloroethylene, 아세톤, 에틸알코올 용액에서 15분 동안 초음파 세척을 실시하고 건조하여 전처리한다.
상기 Ag 기판 상에 AgI 층을 형성시키는 단계 및 상기 AgI 층 상에 AgCl 층을 형성시키는 단계는 상기와 같은 전처리 과정을 거친 Ag 기판 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 한 방식 또는 2이상의 방식을 이용하여, AgI 층 및 AgCl 층을 적층시킨다.
다음으로 Ag 기판 상에 AgI 층이 적층된 시편에 대해 설명한다.
도 4에서 보는 바와 같이, AgI/Ag 시편은 좌측의 Ag 전극 기판과 우측의 노란색 색상을 띄는 AgI 층이 형성된 부분으로 구분된다. 도 5에서 보는 바와 같이, 전기도금으로 형성된 AgI 층의 표면형상은 Scanning electron microscopy(SEM)을 이용하여 관찰하였다. 상기 AgI 층은 입자(grain)의 크기가 0.3 ~ 0.6㎛ 범위로 구성된다. 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 AgI/Ag 시편은 x-ray diffraction(XRD) 패턴으로 피크를 비롯한 AgI에 의한 다수의 회절 피크가 관찰되었다. 이러한 XRD 결과는 Ag 전극 기판 위에 AgI 층이 용이하게 형성된다는 것을 알 수 있다.
다음으로 Ag 기판 상에 AgCl 층이 적층된 시편에 대해 설명한다. 도 7에서 보는 바와 같이, AgCl/Ag 시편은 좌측의 Ag 전극 기판과 우측의 짙은 보라색 색상을 띄는 AgCl 층이 형성된 부분으로 구분된다. 도 8에서 보는 바와 같이, AgCl 층의 표면형상은 SEM을 이용하여 관찰하였고, 상대적으로 상기 AgI 층 보다 큰 0.4 ~ 1.0㎛ 범위의 입자를 갖는 AgCl 층이 형성된다. 또한, 도 9에서 보는 바와 같이, 상기 AgCl/Ag 시편은 x-ray diffraction(XRD) 패턴으로 피크를 비롯한 AgCl에 의한 다수의 회절 피크가 관찰되었다. 이러한, XRD 결과는 Agl 층과 유사하게 Ag 전극 기판 상에 AgCl 층이 용이하게 형성된다는 것을 알 수 있다.
다음으로 Ag 기판 상에 AgI층 및 AgCl 층이 적층된 시편에 대해 설명한다.
도 10에서 보는 바와 같이, AgCl/AgI/Ag 시편은 최상부에 AgCl 층이 위치하므로 색상이 AgCl/Ag 시편과 유사하게 짙은 보라색 색상을 나타낸다.
도 11 및 12에서 보는 바와 같이, 상기 AgCl/AgI/Ag 시편을 평가하는 방법은 AgCl/AgI/Ag 시편을 제작한 후, 한 면을 sandpapaer로 연마하고, 도금된 면과 연마된 면에 Ag paste를 이용하여 Ag wire를 연결한다. 도금된 면에 2가닥의 Ag wire를 연결하고, 연마된 면에 2가닥의 Ag wire를 연결하여 센서 소자를 완성한다. Ag paste에 존재하는 solvent를 증발시키기 위하여 열처리를 실시하고, 센서 소자의 기계적인 안정성을 높이기 위하여 전기로에서 최종 열처리를 실시한다.
상기와 같은 방법으로 제작된 AgCl/AgI/Ag 센서 소자는 개방회로 전압(Open circuit voltage, OCV) 측정 시스템을 이용하여 HCl 감지 특성을 평가한다.
일 실시 예로, OCV 측정 시스템은 다채널전기화학분석기(multi channel potentiostat)와 컨트롤 용 PC로 구성된다. 또한, OCV 측정 시스템은 상기 AgCl/AgI/Ag 센서 소자에 연결된 4개의 Ag wire를 다채널전기화학분석기의 단자에 전선을 이용하여 각각 연결하고, 핫 플레이트로 가열 및 HCl 가스 공급 장치에서 HCl 공급에 따른 도금된 면과 연마된 면의 전압차 변화를 측정하여 AgCl/AgI/Ag 센서 소자가 HCl을 감지하는지 여부를 판별한다.
도 14에서 보는 바와 같이, 상기 AgCl/AgI/Ag 센서 소자를 다채널전기화학분석기에 연결하고 HCl 가스를 공급할 때, OCV를 측정 결과를 보여준다. 그 측정 결과로서 시간의 경과에 따라 센서 소자의 OCV가 변화하는 양상을 나타내고 있다. 25초 경과 후에 핫플레이트를 이용하여 센서 소자의 가열을 시작하였다. 약 51초 경과 후에 상기 AgCl/AgI/Ag 센서 소자가 충분한 온도로 가열되면, 최초 상태에 비해서 OCV가 0.2mV 증가한 값을 나타내었다. 센서 소자를 가열하는 경우에 센서 소자를 구성하는 AgI의 상(phase)이 전기전도도가 상대적으로 높은 상으로 전이(transition)되어 OCV가 변하게 되는 것이다. 그 이후에 75초 경과 후에 HCl 가스를 센서 소자에 공급하면 약 85초부터 OCV 가 0.2mV 더 증가한 값을 나타내었다. HCl 가스가 계속해서 공급되는 동안에는 약 0.2mV의 OCV가 유지되다가 HCl 가스의 공급이 차단되는 200초 이후에는 OCV가 다시 감소된다. 이러한 결과는 상기 AgCl/AgI/Ag 센서 소자에 공급되는 HCl 가스에서 발생하는 Cl2 기체가 센서 소자에 존재하는 감지 물질인 AgCl과 반응하여 기전력(electromotive force)이 변화하여 나타나는 것으로 판단된다.
따라서, 본 발명의 HCl 감지 센서 소자는 HCl에 반응하여 기전력이 변화하는 특성을 나타나며, 이러한 특성을 바탕으로 최적화를 진행하면 HCl 농도에 따라 그 감지특성이 민감하게 변화하는 상용 센서 소자를 제작할 수 있다는 결론을 내릴 수 있다.
결론적으로, 본 발명은 유기 화합물의 열적 안정성을 평가하는 요소 기술로서 염화수소(HCl)을 검출하는 기술을 개발하였다. Ag계 고체전해질을 핵심소재로 하는 센서 소자를 제작하였다. 제작된 HCl 감지 센서 소자는 고체전해질 및 전극물질을 분석하기 위하여 주사전자현미경(SEM) 및 X-선 회절기(XRD)를 사용하였다. 상기 HCl 감지 센서 소자는 열처리 온도 및 시간은 센서 소자의 기계적 안정성에 큰 영향을 미쳤다. 또한, 다채널전기화학분석기로 HCl 감지 특성 평가가 가능한 4단자 형태의 센서 소자를 제작하였다. HCl 가스 공급으로 센서 소자의 개방회로 전압을 측정한 결과로서 센서 소자는 HCl에 반응하여 기전력이 변화하는 특성을 나타내었다. 이러한 연구 결과로부터 제안된 센서 소자 구조는 HCl 감지에 적합하며, 완성된 프로토타입(prototype) 소자를 바탕으로 HCl 농도에 따라 그 감지특성이 민감하게 변화하는 고체전해질 기반의 센서 소자의 상용화가 가능하다는 결론을 얻을 수 있다.
일 실시 예로, 촉매 작용으로 고감도 빠른 반응속도의 조기화재 검지센서 제조를 위해 HCl 가스에 반응하는 센서의 전기저항 변화를 직접변환법으로 검출 및 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막을 추가한다.
일 예로, AgCl 층에 전도성 박막을 형성한 후 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막을 형성한다.
상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 상기 기판 상에 형성한다. 상기 전도성 박막 패턴은 상기 가스 감지막과 소정의 감지 대상 가스 사이의 반응을 촉진하는 촉매 역할을 한다.
일 실시 예로, Sensor는 Ag 기판 상에 형성되는 AgI 층 및 상기 AgI 층 상에 형성되는 AgCl 층을 포함하여 구성되어, AgCl 층에 형성되는 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막 촉매 박막 패턴(이하 전도성 박막 패턴)은 일례로서, 백금(Pt), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 팔라디움(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
또는 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막 촉매 박막 패턴은 일례로서, 루테늄산화물(RuO2), 이리듐산화물(IrO2), 란타늄니켈산화물(LaNiO3), 란타늄스트론튬망간산화물(La(SrMn)O3), 스트론튬루테늄산화물(SrRuO3) 또는 이들의 화합물을 포함할 수 있다.
전도성 박막 패턴은 HCl 가스에 대한 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 할 수 있다.
전도성 박막 패턴은 소정의 가스 감지막에 대해 촉매 작용을 할 수 있는 대응하는 상기의 물질이 적용될 수 있다.
전도성 박막 패턴은 전도성 박막을 형성하고 상기 전도성 박막을 패터닝((Ptterning) 형성할 수 있다.
전도성 박막 패턴은 전극 쌍과 평행하도록 배치될 수 있다.
즉, 전도성 박막 패턴은 전극 쌍 사이에서 전도길(conduction path)을 따라 전자가 전도할 때, 전자가 가스 감지막과 전도성 박막 패턴에서 번갈아 가며 전도할 수 있도록 배치될 수 있다.
가스 감지막은 전도성 박막 패턴 상에 박막의 형태로 증착되어 형성될 수 있다. 가스 감지막은 외부로부터 도입되는 산소 또는 감지 대상 가스가 가스 감지막을 통과하여 확산하여 전도성 박막 패턴에 충분히 도달할 수 있도록 두께가 결정될 수 있다.
구체적으로 전도성 박막 패턴의 상면으로부터의 가스 감지막의 높이가 충분히 얇게 조절되도록 가스 감지막의 두께를 결정할 수 있다.
가스 감지막은 일례로서, 주석산화물, 아연산화물, 티타늄산화물, 철산화물 등을 포함할 수 있다.
전극 쌍이 가스 감지막 상에 배치되어 전극 쌍은 가스 감지막에 전원을 인가하여 가스 감지막에 전위차를 발생시킬 수 있다.
전극 쌍은 공지된 상용의 전도성 물질로부터 형성될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 가스 감지막은 감지 대상 가스가 가스 감지막의 표면에 접촉했을 때 전기전도도가 변화한다.
일 실시 예로서, 가스 감지막으로 주석 산화물이 사용되는 경우, 상기 주석 산화물은 화학양론적으로 산소 원자가 부족하여, 내부에 산소 공공(Oxygen vacancy)을 포함하는 화합물일 수 있다.
이때, 외부로부터 열에너지가 가해지면 상기 주석 산화물 내 상기 산소 공공에서의 전자가 그 자신의 에너지 준위에서 전도대 에너지 준위로 이동할 수 있다. 이때, 전도대 에너지 준위로 이동한 전자는 상기 주석 산화물인 가스 감지막내에서 전도하는 전도 전자로서 작용할 수 있다.
그러므로, 상기 주석 산화물은 전자를 전도할 수 있는 N형 반도체 물질의 특성을 보유할 수 있다. 그런데, 외부로부터 산소 기체가 상기 주석 산화물에 흡착하는 경우, 상기 전도 전자는 상기 흡착된 산소 기체에 의해 포획될 수 있으며, 이로 인해 상기 주석산화물의 전기 전도도가 감소하게 된다.
가스 센서는 상기 산소가 흡착된 주석 산화물에 감지 대상 가스인 환원성 가스가 도입될 때, 상기 주석 산화물과의 표면 반응에 의해 상기 주석 산화물의 전기 전도도가 회복되는 현상을 이용한다. 상기 환원성 가스는 상기 주석 산화물에 흡착된 상기 산소를 제거할 수 있고, 이 때, 상기 산소에 포획되었던 전도 전자는 다시 주석 산화물 내부로 이동하여 전도할 수 있다. 따라서, 상기 주석 산화물의 전기 전도도는 증가할 수 있다.
가스 감지막으로서 주석 산화물은 환원성 가스가 도입되지 않았을 경우와 도입되었을 경우에 전기 전도도 차이를 발생시키며 가스 센서는 이러한 차이를 이용하여 감지 대상 가스인 환원성 가스를 감지할 수 있다.
상술한 전도성 박막 패턴은 감지 대상 가스와 가스 감지막으로서의 상기 주석 산화물 사이의 감지반응을 촉진하는 촉매 작용을 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 촉매로서의 전도성 박막 패턴은 감지 대상 가스로서의 상기 환원성 가스가 상기 주석 산화물에 도입될 때, 상기 주석 산화물과 상기 환원성 가스의 반응 속도를 증가시킬 수 있다.
일례로서, 전도성 박막 패턴 상에서 상기 환원성 가스의 분해 반응, 분해된 가스 종과 상기 주석 산화물 내 산소와의 결합 반응을 촉진시킬 수 있다.
이로써, 상기 주석 산화물로부터 상기 산소의 탈착을 증진시킬 수 있다. 결과적으로, 가스 센서의 응답속도 및 감도를 증가시킬 수 있다.
상기에서는 가스 감지막으로서 주석 산화물을 일례로 들어 설명하였지만, 상술한 바와 유사한 방식으로 전기전도도가 변화하는 다른 다양한 종류의 물질들을 가스 감지막으로 적용할 수도 있다.
본 출원의 실시 예에서는 상기 촉매를 가스 감지막 내에 분산상의 형태가 아니라, 덩어리형태(bulk)인 전도성 박막 패턴으로서 가스 감지막 내부에 배치한다.
따라서, 상기 분산상으로 존재하는 것에 비해 가스 감지막 내에서 촉매가 국부적으로 열화되는 것을 방지할 수 있다.
또, 덩어리형태(bulk)인 전도성 박막 패턴은 전극 쌍 사이에서 전하를 띤 캐리어의 빠른 전도길을 제공하게 된다.
즉, 상기 감지 대상 가스의 도입으로 말미암아 가스 감지막에서는 전하를 띤 캐리어인 전도 전자가 증가되고, 이러한 전도 전자는 전극 쌍 사이를 전도한다.
이 때, 전도성 박막 패턴은 전도성 물질로 형성되므로 상기 전도 전자는 전기 전도도가 주위보다 높은 전도성 박막 패턴을 통하여 주로 전도할 수 있다.
이러한 전도성 박막 패턴을 채용할 경우, 감지 대상 가스가 제공될 때 가스 감지막의 전기전도도를 상대적으로 크게 증가시킬 수 있으며, 감지대상 가스는 HCl 가스를 특징으로 응답속도 및 감도를 증가시킬 수 있는 전기화재 발생 전 전도체 절연물질의 열화에 따라 발생하는 HCl 가스를 검지하여 조기화재 경보하는 Sensor인 것을 특징으로 하는 직접변환법을 이용한 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막 조기화재 검지센서 및 조기화재 검지 단말기이다.
일 실시 예로 전기화재 조기검지 센서의 정확도를 향상하기 위한 미세먼지 지표값과 HCl 가스의 농도 지표값을 연산하여 정밀도를 높인다.
전기화재 사전 감지 장치는 미세먼지 센서부 및 제어부를 포함한다.
미세먼지 센서부는 금속함 내부에 배치되어 발열에 의해 발생하는 유기물의 미세먼지를 단위시간으로 감지하고, 미세먼지의 크기, 개수 및 농도 중 적어도 하나를 포함한 미세먼지 지표값을 산출한다.
금속함은 전원을 공급하는 고압 배전반, 저압 배전반, 동력반 또는 분전반 등 전기 설비를 포함할 수 있고, 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 섬유강화플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic) 재질로 이루어질 수 있다.
금속함의 내부에는 전원을 공급하기 위한 전기설비가 포함되고, 전기적으로 절연되는 유기물을 포함한다. 유기물로 이루어진 절연물은 구조적 불량, 위치불량, 시공불량, 설비노후, 취급불량 또는 접촉불량으로 과열 시 화재위험이 존재한다.
본 발명은 구조적 불량, 위치불량, 시공불량, 설비노후, 취급불량 또는 접촉불량으로 과열 시 유기물에 의한 발열이 발생하고, 온도가 상승하며, 연기가 발생하고, 연기 발생에 의해 금속함 내 미세먼지인 미세입자가 증가하므로, 미세먼지를 감지하여 전기화재 징후를 확인한다.
유기물은 연소될 때 주로 메탄, 알코올, 벤젠 및 페놀 등 탄소화합물 기반의 미세먼지가 발생하고, 일산화탄소, 이산화탄소, 염화수소, BHT 가스, 염소 및 에틸렌 등 가스가 발생한다.
미세먼지 센서부는 유기물에서 탄소화합물을 표적 미세먼지로 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
유기물은 탄소(C)를 포함하는 물질로서 피복 전선, 튜브, 단자대 및 도체 지지대 중 적어도 하나를 포함한다.
전선은 전류가 흐르는 도체를 절연하여 감싸는 절연 피복재이고, 튜브는 전선의 끝을 전기 공급하는 도체에 접속하기 위하여 구리 재질의 압착 단자인 터미널을 포함하여 도체를 쉽게 절연하는 절연 피복재이며, 단자대는 압착 단자를 사용하여 접속한 도체를 고정하는 절연 피복재이다.
도체 지지대는 도체간의 접속단자를 고정하는 볼트와 너트 또는 볼트의 내부에 형성된 홀(hole)에 열가소성 플라스틱 물질 또는 도체의 절연물과 동일한 재질로 충진된 것을 특징으로 할 수 있다.
열가소성 플라스틱 물질 또는 절연물과 동일한 재질의 충진물은 볼트의 머리와 몸체 부분에 형성된 홀에 삽입되어 충진될 수 있고, 도체의 접속 부위와 상기 접속 부위를 고정하는 볼트 사이에 충진될 수 있으며, 너트에 형성된 홀에 충진될 수 있다.
미세먼지 센서부는 광산란 방식, 베타선 흡수 방식 및 정전용량 방식 중 하나를 이용하여 미세먼지를 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
광산란 방식 기반의 미세먼지 센서부는 미세먼지에 광을 조사하면 충돌한 빛이 여러 방향으로 흩어지는 원리를 이용하여 흩어진 빛의 양을 측정하고, 측정된 빛의 양으로부터 미세먼지 지표값을 산출할 수 있다.
광산란 방식 기반의 미세먼지 센서부는 광 조사부, 광 검출부 및 광 연산부를 포함한다.
광 조사부는 금속함 내 일측에서 광을 조사하고, 광 검출부는 금속함 내 타측에서 미세먼지의 입자에 의해 산란된 광을 검출하여 전기적인 신호로 변환한다.
광 연산부는 변환된 전기적인 신호로부터 단위시간으로 미세먼지의 크기, 개수 및 농도 중 적어도 하나를 평균하여 미세먼지 지표값을 산출한다.
베타선 흡수 방식 기반의 미세먼지 센서부는 방사선인 베타선이 미세먼지를 통과할 때 미세먼지의 질량이 클수록 더 많이 흡수되는 원리를 이용하여 베타선의 양을 측정하고, 베타선 측정값으로부터 미세먼지 지표값을 산출할 수 있다.
베타선 흡수 방식의 미세먼지 센서부는 베타선 조사부, 베타선 측정부 및 베타선 연산부를 포함한다.
베타선 조사부는 금속함 내 일측에서 광을 조사하고, 베타선 측정부는 미세먼지를 통과하여 흡수되는 베타선의 양을 측정하며, 베타선 연산부는 베타선의 양을 카운트하여 미세먼지 지표값을 산출한다.
정전용량 방식의 미세먼지 센서부는 미세먼지가 전극에 도달하여 흡착되거나 통과하는 과정에서 나타나는 정전용량의 변화를 측정하여 미세먼지의 농도를 측정할 수 있다.
정전용량 방식의 미세먼지 센서부는 기판, 제1 전극, 제2 전극 및 정전용량 측정부를 포함한다.
기판은 미세먼지가 통과되는 기공이 형성되고, 제1 전극은 기판의 일면에 형성되며, 제2 전극은 제1 전극과의 사이에 간극을 두어 기판의 일면에 형성된다.
정전용량 측정부는 제1 전극과 제2 전극에 연결되어 전류 인가 시 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 정전용량을 측정하고, 측정된 정전용량으로부터 미세먼지 지표값을 산출한다.
제어부는 단위시간으로 미세먼지 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재의 유무를 판별한다. 예를 들어, 제어부는 미세먼지 지표값과 전기화재의 지표를 나타내는 미세먼지 임계값을 비교하여 전기화재 징후를 판별하는 것을 특징으로 한다. 미세먼지 임계값은 안전, 주의, 위험 및 전원차단 임계범위로 구분되어 전기화재의 지표를 나타낸다.
제어부는 미세먼지 지표값과 미세먼지 임계값을 비교하여 해당되는 전기화재의 지표의 제어명령을 생성한다.
제어부는 제어명령을 전원 차단기, 알람, 경광등, 관리 서버 또는 관리자 단말기로 제공한다. 예를 들어, 제어부는 제어 명령을 전원을 차단하는 제어 명령에 대한 제어 신호를 금속함에 포함된 전원 차단기에 전송할 수 있고, 제어 명령에 대한 알람 신호 또는 경광 신호를 금속함에 포함된 알람 또는 경광등에 전송할 수 있다. 또한, 제어부는 유무선 통신 모듈을 통하여 제어 명령에 대한 메시지 정보를 관리 서버 또는 관리자 단말기로 전송할 수 있다.
본 발명의 미세먼지를 이용한 전기화재 사전 감지 장치는 전기화재 감지의 오동작을 방지하는 가스 센서부를 더 포함한다.
가스 센서부는 발열에 의해 발생하는 유기물의 가스농도에 따른 가스농도 지표값을 산출한다.
가스 센서부는 가스 감지부, 증폭부 및 A/D 변환부를 포함한다.
가시 감지부는 전기화학식 기반으로 동작되고, 가스농도에 따른 저항 변화량을 감지하여 전류 변화량으로 측정한다. 전류 변화량은 아날로그 신호 계열일 수 있다.
증폭부는 전류 변화량을 증폭하고, A/D 변환부는 증폭된 전류 변화량을 디지털 신호인 가스농도 지표값으로 변환한다.
가스 센서부는 발열에 의해 발생하는 유기물의 일산화탄소, 이산화탄소, 염화수소, BHT 가스, 염소 및 에틸렌 중 적어도 하나를 표적 가스로 감지한다.
제어부는 가스농도 지표값과 전기화재의 지표를 나타내는 가스농도 임계값을 비교하여 전기화재 징후를 판별한다.
제어부는 4가지 제어방식으로 가스 센서부의 동작을 제어할 수 있다.
<제1 실시예에 따른 제어방식>
본 발명은 미세먼지 센서부를 이용하여 전기화재 징후를 판별한다. 본 발명은 밀폐형 금속함에서 전기화재 징후를 판별하면 미세먼지 센서부만을 구비하여 전기화재 징후를 정확하게 판별할 수 있다.
<제2 실시예에 따른 제어방식>
본 발명은 미세먼지 센서부를 이용하여 전기화재 징후를 판별하되, 가스 센서부를 부가적으로 이용하여 미세먼지 센서부의 오동작을 방지한다.
제어부는 미세먼지 지표값을 분석하여 전기화재 징후로 판별되면 가스 센서부가 동작되도록 제어하여 미세먼지 센서부의 오동작을 방지한다. 예를 들어, 제어부는 가스 센서부로부터 가스농도 지표값을 수신하고, 가스농도 지표값과 가스농도 임계값을 비교하여 전기화재 징후를 재차 판별하며, 가스농도에 의한 판별 결과를 참조하여 미세먼지 센서부의 오동작을 방지한다.
<제3 실시예에 따른 제어방식>
본 발명은 미세먼지 센서부와 가스 센서부를 동시에 동작하여 전기화재 징후에 대한 감지 정확도를 개선시킨다.
제어부는 전기화재 감지의 정확도를 고려하여 미세먼지 센서부와 가스 센서부가 동시에 동작되도록 제어한다.
제어부는 단위시간으로 미세먼지 지표값과 가스 지표값을 분석하여 전기화재 징후를 판별한다.
<제4 실시예에 따른 제어방식>
본 발명은 전기화재 징후를 판별하기 위한 표적 가스와 전기화재 발생을 판별하기 위한 표적 가스를 구분하여 감지함으로써, 단계별로 전기화재를 감지한다.
가스 센서부는 전기화재 징후를 판별하기 위한 BHT 가스를 표적으로 감지하고, 전기화재 발생을 판별하기 위한 염화수소를 표적으로 감지한다.
제어부는 제3 실시예에 따른 제어방식으로 미세먼지 센서부와 가스 센서부를 제어하되, 전기화재 징후로 판별되면 전기화재 발생을 판별하기 위한 염화수소를 표적으로 감지하도록 가스 센서부의 동작을 제어할 수 있다.
제어부는 독립적으로 미세먼지 센서부만 동작되도록 제어하고, 미세먼지 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재 징후를 판별하며, 전기화재 징후로 판별되면 가스 센서부가 동작되도록 제어하고, 염화수소의 변화량을 분석하여 전기화재 발생을 판별할 수 있다.
제어부는 미세먼지 지표값의 변화량을 통하여 전기화재 징후로 판별되면 전기화재 징후를 재차 판별하기 위한 BHT 가스를 표적으로 감지하고, 전기화재 발생을 판별하기 위한 염화수소를 표적으로 감지하도록 가스 센서부의 동작을 제어할 수 있다.
즉, 본 발명은 미세먼지와 BHT 가스가 감지되면 전기화재 징후를 정확하게 판별할 수 있고, 미세먼지, BHT 가스 및 염화수소가 모두 감지되면 전기화재 발생을 정확하게 판별할 수 있다.
또한, 본 발명은 미세먼지와 염화수소가 감지되면 전기화재 발생을 정확하게 판별할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 저온의 발열에 의해 발생하는 유기물의 BHT 가스가 시간에 지남에 따라 소멸되어 감지하지 못하는 경우가 발생할 수 있으므로, 미세먼지와 염화수소만을 감지하여 전기화재 발생을 정확하게 판별할 수 있다.
이하, 열분해 가스크로마토그라파의 분석을 통하여 전기화재 징후 판별 시 BHT 가스를 표적으로 감지하는 이유와 전기화재 발생 판별 시 염화수소를 표적으로 감지하는 이유를 설명하기로 한다.
도 18 내지 도 20는 전선에 대한 열분해 가스크로마토그라피의 분석 결과를 도시한 예이고, 도 21 내지 도 23는 튜브에 대한 열분해 가스크로마토그라피의 분석 결과를 도시한 예이며, 도 24 내지 도 26는 단자대에 대한 열분해 가스크로마토그라피의 분석 결과를 도시한 예이다.
열분해 가스크로마토그라피 분석은 금속함 내 열이 발생되는 경우에 전선, 튜브 및 단자대 등의 절연 피복재에서 발생되는 가스의 성분을 분석하고, 열분해기(pyrolyzer)를 이용하여 기 설정된 온도에서 10분간 열분해하는 조건에서 이루어지며, 50℃ 내지 320℃ 구간에서 10℃/min의 승온 속도로 가스크로마토그라피(gas chromatography)가 이루어지고, 5% disphenly과 95% dimethylpolysiloxane의 고정상으로 구성된 capillary 컬럼이 이용된다.
전선, 튜브 및 단자대 등의 절연 피복재는 열을 가하면 소성 변형하는 열가소성 플라스틱 물질을 포함한다.
도 18 내지 도 20를 참조하면, 전선은 70℃, 80℃ 및 100℃ 등 온도 변화에 따라 가스 발생량의 차이가 있으나, 가스의 종류는 유사하다는 것을 확인할 수 있다. 가스는 주로 8.8분대에서 propylcyclopentane가 발생하였고, 13.3분대에서 BHT 가스가 발생하였다. BHT 가스는 열가소성 플라스틱 물질에 산화방지제로 배합되는 첨가제이고, 온도가 올라가면 가스 형태로 나올 수 있다.
도 21 내지 도 23를 참조하면, 튜브는 70℃, 80℃ 및 100℃ 등 온도 변화에 따라 가스 발생량이 크게 증가하는 경향이 있으나, 가스의 종류는 유사하다는 것을 확인할 수 있다. 가스는 주로 5분 내지 6분대에서 benzyl alcohol가 발생하였고, 13.2분대에서 BHT 가스가 발생하였으며, 12.8분대에서 BHT의 변성인 BHT-quinone-methide가 발생하였다. benzyl alcohol은 유기 용제로 사용되는 물질 중의 하나이다.
도 24 내지 도 26를 참조하면, 단자대는 100℃ 및 130℃에서 가스가 거의 발생되지 않았고, 150℃에서 여러 종류의 가스를 발생하였다. 가스는 주로 10.2분대, 13.2분대 및 17.2분대에서 각각 페놀계 물질이 발생하였고, 10.3분대, 11.7분대, 14.2분대, 16.4분대, 18.5분대 및 20.3분대에서 각각 고비점 지방족 탄화수소류에 해당되는 물질이 발생하였다. 페놀계 물질은 BHT 등의 산화방지제에 의한 것일 수 있고, 페놀 수지 물질의 가스화에 의한 것일 수 있다.
전술한 가스크로마토그라피 분석에서 전선, 튜브 및 단자대는 상이한 온도에서 발생되는 가스의 종류와 양은 상이하지만, 열가소성 플라스틱 물질을 포함하는 유기물에 의해 발생된 BHT 가스가 모두 발생하였다.
본 발명은 유기물에 의해 발생되는 BHT 가스를 표적으로 감지하여 전기화재 징후를 판별할 수 있다.
도 27는 PVC 수축튜브에 대한 열분해 가스크로마토그라피의 분석 결과를 도시한 예이고, 도 28는 PVC 절연캡에 대한 열분해 가스크로마토그라피의 분석 결과를 도시한 예이다.
열분해 가스크로마토그라피 분석은 금속함 내 열이 발생되는 경우에 PVC 수축튜브 및 PVC 절연캡에서 발생되는 가스의 성분을 분석하고, 열분해기(pyrolyzer)를 이용하여 기 설정된 온도에서 10분간 열분해하는 조건에서 이루어지며, 50℃ 내지 320℃ 구간에서 10℃/min의 승온 속도로 가스크로마토그라피(gas chromatography)가 이루어지고, 열분해 온도를 300℃ 고온으로 하며, 5% disphenly과 95% dimethylpolysiloxane의 고정상으로 구성된 capillary 컬럼이 이용된다.
도 27를 참조하면, PVC 수축튜브의 가스는 주로 3분대에서 염화수소(점선 원)가 발생하였고, 14.48분대에서 dibutyltin dibromide가 발생하였으며, 18.47분과 20.33분대에서 지방산이 발생하고, 22.34분대에서 hexanedioic acid와 bis ester이 발생하였으며, 23.58분대에서 bis phthalate가 발생하였다.
도 28를 참조하면, PVC 절연캡의 가스는 주로 2.5분대에서 염화수소가 발생하였고, 17.62분대에서 l-hexadecanol이 발생하였으며, 23.53분과 25.08분에서 diisooctyl phthalate와 dioctyl terephthalate가 발생하였고, 26.23분대에서 terephthalic acid와 2-ethylhexyl nonyl ester이 발생하였다.
전술한 가스크로마토그라피 분석에서 유기물에 포함된 PVC 수축튜브 및 PVC 절연캡은 고온에서 발생되는 가스의 종류와 양은 상이하지만, 유기물에 의해 발생된 염화수소가 모두 발생하였다.
본 발명은 유기물에 의해 발생되는 염화수소를 표적으로 감지하여 전기화재 발생을 판별할 수 있다.
본 발명은 중고온의 온도 대역에서 발생하는 BHT 가스를 표적으로 감지하여 전기화재 징후를 판별하고, 고온의 온도 대역에서 발생하는 염화수소를 표적으로 감지하여 전기화재 발생을 판별한다. 예를 들어, 가스 센서부는 100℃ 주변의 온도 대역에서 발생하는 BHT 가스를 표적으로 감지하고, 250℃ 주변의 온도 대역에서 발생하는 염화수소를 표적으로 감지할 수 있다.
전기화재 사전 감지 장치의 오작동 방지방법은 금속함 내부에 배치되는 미세먼지 센서부에서 발열에 의해 발생하는 미세먼지 지표값을 산출한다.
미세먼지 지표값을 산출한 후, 제어부에서 단위시간으로 미세먼지 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재 징후를 판별한다. 예를 들어, 제어부는 미세먼지 지표값과 전기화재의 지표를 나타내는 미세먼지 임계값을 비교하여 전기화재 징후를 판별하는 것을 특징으로 한다. 미세먼지 임계값은 안전, 주의, 위험 및 전원차단 임계범위로 구분되어 전기화재의 지표를 나타낸다.
제어부는 금속함 내부의 가스를 감지하는 가스 센서부에 의해 감지된 가스농도 지표값을 참조하여 미세먼지와 가스에 대한 전기화재 징후를 서로 확인하고, 미세먼지 센서부의 오동작을 방지한다. 예를 들어, 가스를 이용한 전기화재의 지표가 위험 또는 전기화재로 판별되면 제어부는 미세먼지 센서부가 정상적으로 동작하는 것으로 판별하고, 제어 명령을 전원을 차단하는 제어 명령에 대한 제어 신호를 금속함에 포함된 전원 차단기에 전송할 수 있고, 제어 명령에 대한 알람 신호 또는 경광 신호를 금속함에 포함된 알람 또는 경광등에 전송할 수 있다. 또한, 제어부는 유무선 통신 모듈을 통하여 제어 명령에 대한 메시지 정보를 관리 서버 또는 관리자 단말기로 전송할 수 있다.
예를 들어, 가스를 이용한 전기화재의 지표가 안전 또는 주의로 판별되면 제어부는 미세먼지 센서부가 오동작하는 것으로 판별하고, 오동작에 대한 메시지 정보를 관리 서버 또는 관리자 단말기로 전송할 수 있다.
미세먼지를 이용한 전기화재 사전 감지 장치의 전기화재 감지방법으로 전기화재 사전 감지 장치의 전기화재 감지방법은 미세먼지 센서부에서 발열에 의해 발생하는 유기물의 미세먼지 지표값을 산출하고, 가스 센서부에서 유기물의 가스농도 지표값을 산출한다.
가스 센서부는 미세먼지 센서부와 동시에 동작하여 전기화재 징후의 판별 정확도를 개선시키기 위한 가스농도 지표값을 산출할 수 있고, 미세먼지가 감지된 이후에 동작하여 미세먼지 센서부의 오동작을 방지하기 위한 가스농도 지표값을 산출할 수 있다.
가스 센서부는 전기화재 징후를 판별하기 위한 BHT 가스를 표적으로 감지한다.
지표값을 산출한 후, 제어부에서 단위시간으로 미세먼지 지표값과 가스농도 지표값을 분석하여 전기화재 징후를 판별한다. 예를 들어, 제어부에서 미세먼지 지표값과 미세먼지 임계값을 비교하고, 가스농도 지표값과 가스농도 임계값을 비교하며, 각각 비교된 지표값을 상호 분석하여 전기화재 징후를 판별함으로써, 각 센서의 오작동을 방지하거나 전기화재 감지의 정확도를 개선시킬 수 있다.
전기화재 징후로 판별되면 가스 센서부에서 전기화재 발생을 판별하기 위한 염화수소를 표적으로 감지한다.
마이크로프로세서란 TTL이나 CMOS IC들은 정해진 특성대로만 움직이지만 마이크로프로세서는 관리자가 프로세서내에 프로그램을 주입해서 자신이 원하는 동작 특성을 구현할 수 있는 것으로, 컴퓨터의 CPU처럼 명령을 내릴 수 있기도 하고 특정 명령을 받을 수 있는 것으로 정해진 프로세서 맵에 따라 자동제어되는 것으로 마이크로프로세서(또는 MCU(Micro Control Unit))를 탑재한 USB(Universal Serial Bus) 또는 PCI Board(Peripheral Component Interconnect Board) 형태로 제작되어 서버를 대체할 수 있다.
본 발명의 물리적 객체인증 PUF(Phisycally Unclonable Function) Chip과 자연난수를 발생하는 QRNG(Quantum Random Number Generator)를 통해 생성한 OTP(One Time Password) 인증 보안은 양자컴퓨터로도 해킹이 불가능한 최고의 보안성을 갖는다.
초소형의 PUF(Phisycally Unclonable Function) Chip과 QRNG(Quantum Random Number Generator) Chip을 이용한 보안키 생성 및 분배 관련으로 반도체 제조공정상 발생하는 공정편차를 통해 PUF Chip으로 부터 PIN(Personal Identification Number) 데이터를 추출하여 대칭키(복호키)를 생성하고, QRNG를 통해 발생하는 무작위 양자난수를 통해 상기 대칭키(복호키)를 암호화하여 비대칭키(암호키)를 생성한다.
Sensor에서 측정되는 데이터를 비대칭키(암호키)로 암호화 할 경우 대칭키(복호키)를 통해서 원래의 Sensor에서 측정되는 데이터를 복원할 수 있다.
장치 간에 사물지능통신을 수행함에 있어서 사물지능통신을 수행하는 장치 스스로가 안전한 PIN 또는 패스워드를 자체적으로 생성하여 보유하여, 지식 기반의 인증을 수행할 수 있다.
이러한 지식 기반 인증을 위해, 장치에는 외부의 보안 공격에 강인하면서도, 무작위의 고유한 PIN을 생성하는 PUF(Physical unclonable Functions)가 포함될 수 있다.
일실시예에 따르면, PUF는 지식 기반 인증을 위한 인증 키로 사용될 수 있는 PIN을 생성한다. 이 PIN은 PUF 제조 공정 중 발생하는 공정 편차에 의해 생성되는 무작위의 디지털 값일 수 있다.
또한, 이 PIN은 한 번 생성된 이후 그 값이 주변 환경에 따라 변경되지 않는 시불변(Time-invariant)의 디지털 값일 수 있다. 이러한 PIN은 외부로 노출되지 않으므로, 일실시예에 따르면 장치의 인증 체계에 대한 보안 위협에 대한 방지가 가능하다.
장치가 통신 인터페이스를 통해 다른 장치와 사물지능통신을 수행하는 경우, 인증부는 PUF에 의해 자체적으로 생성되는 상기 PIN을 수신하여 지식 기반 인증을 수행할 수 있다.
일실시예에 따른 보안 인증에 있어서, 장치는 비밀키 모듈과 개인키 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 비밀키 모듈 및 개인키 모듈 중 적어도 하나는 PUF를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 비밀키 모듈 및 개인키 모듈 각각은 자신의 고유한 PUF를 가지며, 각각의 PUF는 물리적 특성 자체로부터 비밀키(secret key)와 개인키(private key)를 갖는다. 이하에서는 이러한 비밀키 및/또는 개인키를 PIN으로 표현하기도 하므로, PIN은 장치의 보안 인증을 위해 사용되는 비밀키, 개인키 등 어느 것도 배제하지 않고 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
PUF는 공정변이로 발생하는 특성 편차를 이용하여 동일 설계 도면으로 제작하더라도 서로 다른 함수 값을 발생하는 회로로서, 일부 실시예들에서는 사물지능통신 장치의 PIN을 생성하여 제공한다. 엄밀히는 PUF의 물리적 특성에 의해 생성된 디지털 값 자체가 아니라 이를 이용하여 PIN이 생성되는 것으로 볼 수도 있다.
이를 테면, 외부의 신뢰할 수 있는 소스로부터 주어지는 값을 시드(Seed)로 하여, 상기 PUF가 생성한 오리지널 디지털 값을 암호화한 결과 값을 상기 PIN으로 할 수도 있다.
이러한 과정에서 일실시예에 따르면, PUF가 제공하는 디지털 값 VPUF를 상기 시드(Seed)와 해시 함수에 넣는 방식을 이용한다. 따라서, 최종적으로 사용되는 PIN 값은 Hash (VPUF|| Seed)일 수 있다.
이러한 실시예에 따르면, 어떤 경로로든 개인키가 유출되는 경우 상기 시드 값만을 변경함으로써 PIN을 쉽게 변경할 수 있으므로, 안전성과 편의성이 개선될 수 있다.
다만, 이러한 PIN 값 생성은 일부 실시예에 불과하며, 실시예들은 PUF가 생성한 디지털 값 자체를 PIN으로 사용하는 경우와 상기 PUF를 별도로 처리한 값을 PIN으로 사용하는 경우를 모두 포함한다. 이하에서는 PUF가 생성한 디지털 값을 처리하여 새로운 PIN을 만들어 내는 과정에 대해서 일일이 언급하지 않더라도 이러한 실시예들을 모두 포함하여 내용이 이해되어야 한다.
한편, PUF는 예측 불가능한 랜덤한 값을 갖기 때문에 장치의 PIN을 결정하는데 사용될 수 있으며, 이를 이용하면 외부에서 생성하여 주입하여 메모리에 저장할 때 발생할 수 있는 PIN의 사전 누출 문제를 방지할 수 있다.
또한, PUF는 물리적으로 복제가 불가능하다는 특징을 가지고 있기 때문에 장치의 PIN 번호가 사후적으로 유출 또는 복제될 가능성도 제거할 수 있다.
또한, PUF가 생성하는 PIN 값은 랜덤성이 뛰어나고 실시예들에서는 한 번 생성한 값이 시간에 따라 변하지 않는 신뢰할 수 있는 것이다.
일실시예에 따르면, 시리얼번호 저장부에는 장치의 제조 공정에서 공장(Factory)가 제공하는 기기의 고유 값이 시리얼번호(Serial number)가 저장되며, 공장으로부터 장치의 고유한 시리얼번호가 I/O 인터페이스를 통해 장치에 입력되고, 최초 1회 - 정책에 따라 꼭 한 번일 필요는 없으나 보안 유지 상 한 번으로 지정될 수 있다 - 에 한해 비밀키 모듈로부터 비밀키가 공장 또는 관리 권한을 갖는 외부로 추출될 수 있다.
그리고, 일실시예에 따르면, 장치는 퓨즈부를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서는, 상기한 최초 1회의 비밀키 추출 이후 퓨즈부가 비밀키 모듈과 I/O 인터페이스 사이의 연결을 물리적으로 차단하며, 이는 비가역적이다.
그러면 이제는 최초 1회 추출된 비밀키만 관리 권한이 있는 주체가 안전하게 관리하면 되고, 퓨즈부의 상기 차단 이후에 새롭게 장치의 비밀키가 추출되는 것은 불가능하다. 비밀키 모듈은 PUF에 의해 구현되어 물리적으로 복제 불가능하고, 전력분석 공격 등을 비롯한 다양한 역공학(Reverse engineering)에 의한 비밀키 추출이 불가능하거나 매우 어렵기 때문이다.
일실시예에 따르면 장치는 공개키 암호화/복호화 통신 방식에 사용될 개인키를 생성하는 개인키 모듈을 포함하며, 개인키 모듈은 상기 비밀키 모듈과는 별개의 PUF에 의해 개인키를 제공할 수 있다.
이 개인키 모듈이 생성 및 제공하는 개인키는 외부와는 물리적으로 고립되어 있으며, 장치 제조에서부터 유통 및 사용에 이르기까지 외부로 추출되지 않는다. 물론, 앞서 설명한 비밀키 모듈과 같은 이유에서 물리적 공격에 의한 인위적인 개인키 유출도 불가능하다.
따라서, 개인키 모듈이 제공한 개인키의 외부 유출은 발생하지 않아 사물지능통신(M2M)에서 장치 스스로 생성한 PIN을 통한 기기 인증이 가능하다.
일실시예에 따르면, 개인키 모듈이 생성한 개인키를 이용하여 공개키 생성부는 상기 공개키 암호/복호화 통신 방식에서 장치가 사용할 공개키(public key)를 생성하고, 이는 공개키 저장부에 저장된다. 공개키 저장부는 생성된 공개키를 저장하는 수단으로서 일실시예에 따르면 비휘발성(non volatile) 메모리일 수 있다.
물론, 공개키 저장부는 선택적으로 채용 가능한(employed optionally) 구성으로, 다른 실시예에서는 공개키 저장부 없이 인증이 필요한 경우 마다 공개키 생성부가 생성한 공개키를 읽는 것도 가능하다.
암복호화 프로세서는 통상적인 데이터 암호화와 복호화를 수행하는 Crypto-coprocessor 등으로 이해될 수 있으며, 실제 암호화된 데이터를 통신 네트워크에서 외부와 주고 받는 구성은 통신 인터페이스이다.
실시예에 따르면, 상기 최초 1회 추출된 비밀키는 장치와 보안 통신을 수행할 정당한 권한이 있는 관리 주체인 인증 기관(Certification Authority, CA)과 공개키를 주고 받는 경우에 서로가 정당한 개체임을 확인하는 수단으로만 사용된다.
즉, 최초 1회이기는 하지만 이미 추출된 바 있는 비밀키가 직접 암복호화에 사용되는 것이 아니라, 비밀키는 비밀키 암호화 방식으로 공개키를 외부에 보내는 과정에서만 사용되어, 이중의 보안이 보장된다. 따라서 실제 기기 인증에 사용되는 개인키는 외부로 절대 노출되지 않는다.
이하에서는 공장에서 장치를 제조하는 과정, 장치가 유통 또는 배포되는 과정, 실제로 사용되면서 비밀키 통신 방식으로 공개키를 교환하는 과정, 실제로 장치가 CA나 다른 장치들과 서로의 정당성을 확인하여 통신을 수행하게 되는 과정에 대해 이하 구체적으로 설명한다.
먼저 PUF 구현에 대해 실시예들에서 채택되는 차이점을 종래의 PUF 구현들과 비교하여 설명한 다음 구체적 구현의 일 예로 설명한다.
PUF (Physically Unclonable Function)는 예측 불가능한 (Unpredictable) 디지털 값을 제공할 수 있다. 개개의 PUF들은 정확한 제조 공정이 주어지고, 동일한 공정에서 제조되더라도, 상기 개개의 PUF들이 제공하는 디지털 값은 다르다.
따라서, PUF는 복제가 불가능한 POWF(Physical One-Way Function practically impossible to be duplicated)로 지칭될 수도 있고, 또한 PRF(Physical Random Function)으로 지칭될 수도 있다.
이러한 PUF는 보안 및/또는 인증을 위한 암호 키의 생성에 이용될 수 있다. 이를테면, 디바이스를 다른 디바이스와 구별하기 위한 유니크 키(Unique key to distinguish devices from one another)를 제공하기 위해 PUF가 이용될 수 있다.
종래에는 이러한 PUF를 구현하기 위해 IC의 최 상위 레이어(top layer)에 랜덤하게 도핑(doping)된 입자를 이용하여 코팅(Coating) PUF를 구현하기도 하였고, 래치(latch)와 같은 하드웨어 칩에 일반적으로 쓰이는 CMOS 소자 내부의 공정 변이를 이용하여 FPGA에서도 구현 가능한 최근의 버터플라이(butterfly) PUF 등이 구현되기도 하였다.
그런데, PUF를 PIN 생성에 활용하는 응용이 상용화될 수 있도록 신뢰 가능하려면 PUF 회로 자체의 물리적 복제 불가능성, 생성된 PIN 값의 랜덤성 및 한 번 생성된 PIN의 값이 시간의 흐름에 따라 변화하지 않는 시불변성이 모두 보장되어야 한다.
그러나 종래의 대부분의 PUF 회로들은 PUF 또는 PRF로서 충족시켜야 하는 랜덤성과 값의 시불변성 중 적어도 하나를 높은 수준으로 보장하지 못했기 때문에 상용화에 어려움이 있었다.
실시예들에서 사용되는 PUF는 이러한 종래의 문제점을 해결하여 시불변성과 랜덤성을 굉장히 신뢰할 수 있는 수준으로 보장하면서도 반도체 제작 과정에서 매우 낮은 단가로 생성 가능하다.
일실시예에 따르면, PUF가 생성한 PIN의 랜덤성과 시불변성을 동시에 만족하기 위해 반도체 공정에서 존재하는 노드들 사이의 단락 여부 등에 의한 무작위성을 이용하여 랜덤값을 만들어 낸다.
일실시예에 따른 PUF는 반도체 칩 내의 전도성 레이어(metal) 사이를 전기적으로 연결하기 위해 사용되는 콘택(contact) 또는 비아(via)의 크기를 공정에서 연결 여부가 확실한 크기, 즉 디자인 룰보다 작은 형태로 구현하여, 그 단락 여부가 랜덤하게 결정되게 한다. 즉, 의도적으로 디자인 룰을 위반하여 랜덤한 PIN 값을 생성하는 것이다.
이러한 새로운 PUF 회로는 매우 간단한 단락 회로로 구성되기 때문에 별도의 추가적인 회로나 공정 중의 과정이 없고, 특별한 측정 장치도 필요 없기 때문에, 쉽게 구현이 가능하다. 그리고 공정의 특성을 이용하기 때문에 값의 랜덤성을 유지하면서 안정성을 충족시킬 수 있다.
실시예에 따른 PUF 생성을 도 16을 참고해 구체적으로 설명한다.
반도체 제조 공정에서 메탈 1 레이어(302)와 메탈 2 레이어(301) 사이에 비아들이 형성된 모습의 도시되었다.
비아 사이즈를 디자인 룰에 따라 충분히 크게 한 그룹(310)에서는 모든 비아가 메탈 1 레이어(302)와 메탈 2 레이어(301)을 단락시키고 있으며, 단락 여부를 디지털 값으로 표현하면 모두 0이 된다.
한편, 비아 사이즈를 너무 작게 한 그룹(330)에서는 모든 비아가 메탈 1 레이어(302)와 메탈 2 레이어(301)을 단락시키지 못하고 있다. 따라서 단락 여부를 디지털 값으로 표현하면 모두 1이 된다.
그리고, 비아 사이즈를 그룹(310)과 그룹(330) 사이로 한 그룹(320)에서는, 일부의 비아는 메탈 1 레이어(302)와 메탈 2 레이어(301)을 단락시키고, 다른 일부의 비아는 메탈 1 레이어(302)와 메탈 2 레이어(301)을 단락시키지 못하고 있다.
일실시예에 따른 식별키 생성부는, 그룹(320)와 같이, 일부의 비아는 메탈 1 레이어(302)와 메탈 2 레이어(301)을 단락시키고, 다른 일부의 비아는 메탈 1 레이어(302)와 메탈 2 레이어(301)을 단락시키지 못하도록 비아 사이즈를 설정하여 구성된다.
비아 사이즈에 대한 디자인 룰은 반도체 제조 공정에 따라 상이한데, 이를테면 0.18 미크론(um)의 CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor) 공정에서 비아의 디자인 룰이 0.25 미크론으로 설정된다고 하면, 상기 일실시예에 따른 식별키 생성부에서 비아 사이즈를 0.19 미크론으로 설정하여, 메탈 레이어들 사이의 단락 여부가 확률적으로 분포하도록 한다.
이러한 단락 여부의 확률 분포는 50%의 단락 확률을 갖도록 하는 것이 이상적이며, 일실시예에 따른 비밀키 모듈과 개인키 모듈은 상기 확률 분포가 최대한 50%에 가깝게 비아 사이즈를 설정하여 구성된다. 이러한 비아 사이즈 설정은, 구체적인 특정 반도체 공정에 따라 실험에 의하여 이루어질 수 있다.
이러한 실시예에 의해 PUF가 비밀키 또는 개인키를 랜덤성과 시불변성이 보장되게 제공함으로써 물리적 공격에 대응하기 위한 탬퍼 저항(tamper-resistance)는 필요로 하지 않는다.
디패키징, 레이아웃 분석, 메모리 공격 등의 물리적 공격에 대응하기 위해 암호화 모듈에 주로 사용되는 tamper-resistance는 장치에 대한 해제 시도 시 기억 장치의 내용 소거 등을 통해 장치의 기능을 정상적으로 동작할 수 없도록 하여 내부의 내용을 보호한다.
또한, 실시예에 의한 PUF는 내부의 각 셀을 분리하여 관찰하기가 매우 어렵기 때문에 수 만개 내지 수십 만개 게이트의 칩 내부에서 PUF 셀을 골라 그 값을 관찰한다는 것은 거의 불가능에 가깝다.
또한, 일부 PUF는 전원이 들어온 상태에서 동작할 때에만 값이 정해지기 때문에 물리적 공격을 위한 디패키징 등의 과정에서 칩의 일부가 손상될 경우 평소의 값과 다른 값을 갖게 되어 본래 값을 추측하기가 매우 어렵다.
따라서, 본 발명이 PUF를 사용하면 탬퍼 저항과 같은 추가 비용도 요구되지 않으면서, 물리적 공격에 강인한 구성을 가지면서 랜덤성과 시불변성이 유지되는 비밀키와 개인키를 제공할 수 있다.
본 발명은 보안 인증을 위한 인증 키로 사용될 수 있는 PIN을 생성하고, 이 PIN은 한 번 생성된 이후 그 값이 주변 환경에 따라 변경되지 않는 시불변(Time-invariant)의 디지털 값으로 이러한 PIN은 외부로 노출되지 않으므로, 장치(단말기)의 인증 체계에 대한 보안 위협에 대한 방지가 가능한, PUF를 기반으로 하는 보안에 양자보안 기술을 적용하여보다 안전한 로그(Log) 보안인증 및 3채널 양자보안 인증 기술을 적용한 차별성을 갖는다.
일 예로,
도 17과 같이 PUF PIN 데이터 생성기(1)와 양자난수생성기(2)는 USB 형태의 상호 결합식으로 제작이 가능하다.
일 예로,
Sensor는 오차보정 검지부를 추가로 구성 및 도 13 블럭도와 같이 상기 Sensor의 Ag 층에 접속된 드레인 리드선(Drain lead wire) 및 AgI 층에 접속된 그라운드 리드선(Ground lead wire) 및 AgCl 층에 접속된 콜렉터 리드선(Collector lead wire)으로 구성된다.
콜렉터 리드선(Collector lead wire)과 드레인 리드선(Drain lead wire)에 인가된 전압은 반응 가스에 따른 가스 검지막 저항의 변화로부터 발생되는 전압·전류 변화량 데이터를 오차보정 검지부로 전송한다.
그라운드 리드선(Ground lead wire)은 오차보정 검지부를 거쳐 접지단자에 접속된다.
오차보정 검지부는 콜렉터 리드선(Collector lead wire)과 드레인 리드선(Drain lead wire)의 전압차를 측정하여 배전반 저압반 내부의 제어부로 전송한다.
오차보정 검지부는 그라운드 리드선(Ground lead wire)에 전류가 통전되지 않는 평상시의 정상작동 상태인 정상 이벤트 또는 전류가 통전되는 전류량을 측정한 오차보정 데이터 이벤트 중 어느 하나를 발생한다.
특히, 그라운드 리드선(Ground lead wire)에 통전 전류량을 측정하여 배전반 저압반 내부의 제어부로 전송한다.
평상시 HCl 가스에 의해 저항 변화만 발생하는 경우 그라운드 리드선(Ground lead wire)에 전류가 통전되지 않지만 온·습도 변화, 가스검지막 산화, 전도성 박막패턴의 산화에 따라 발생하는 그라운드 리드선(Ground lead wire) 전류변화량을 검지하여 이벤트 데이터를 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 직접변환법을 이용한 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막 조기화재 검지센서이다.
이하 일 실시 예를 통해 상세히 설명한다.
Sensor는 Ag 기판 상에 형성되는 AgI 층 및 상기 AgI 층 상에 형성되는 AgCl 층을 포함하여 구성되어 전기화재 발생 전 전도체 절연물질의 열화에 따라 발생하는 HCl 가스를 검지하여 조기화재 경보하는 Sensor이다.
저속단말 난수생성기는 저속단말 난수소스발생기, PUF Chip을 포함하여 구성되어, 저속단말 난수소스발생기를 통해 단말대칭암호키를 생성하고, PUF Chip의 PIN 데이터를 통해 상기 단말대칭암호키에서 단말비대칭암호키를 암호화 생성하며, 상기 PIN 데이터는 네트워크망에 연결된 보안플랫폼 내부 고속난수생성기의 플랫폼 메모리에 저장된다.
단말기는 Modem Chip, MCU, Power Amp, Sensor, 상기 저속단말 난수생성기로 구성되고, 상기 Sensor는 HCl 가스를 검지하여 조기화재 경보하는 Sensor로, HCl 가스 검지 데이터를 MCU로 전송한다.
상기 MCU는 저속단말 난수생성기를 통해 생성된 단말비대칭암호키, MAC Address 데이터 및 상기 HCl 가스 검지 데이터를 Power Amp에서 증폭하여 Modem Chip을 통해 통합제어서버로 전송하고, 상기 통합제어서버는 상기 단말비대칭암호키 및 MAC Address 데이터를 클라우드서버로 전송하고, 보안플랫폼 내부의 고속난수생성기는 고속난수소스발생기, 플랫폼 메모리를 포함하여 구성되어, 고속난수소스발생기를 통해 고속대칭암호키를 생성하고, 플랫폼 메모리에 저장된 PIN 데이터를 통해 상기 고속대칭암호키에서 고속비대칭암호키를 암호화 생성하여, 고속대칭암호키 및 고속비대칭암호키를 클라우드서버로 전송하고, 클라우드서버는 단말기 MAC Address의 Modem Chip으로 단말비대칭암호키로 고속비대칭암호키를 암호화하여 전송하고, 단말기는 단말대칭암호키를 통해 상기 단말비대칭암호키로 암호화한 고속비대칭암호키를 복호화한다.
단말기는 고속비대칭암호키로 암호화한 단말대칭암호키를 클라우드서버로 전송하면, 클라우드서버는 고속대칭암호키로 단말대칭암호키를 복호화하고, 클라우드서버는 단말비대칭암호키로 암호화한 고속대칭암호키를 단말기로 전송하면, 단말기는 단말대칭암호키로 고속대칭암호키를 복호화하고, 단말기에서 클라우드서버 단방향으로 HCl 가스 검지 데이터를 전송할 경우 고속대칭암호키로 암호화하여 전송하고, 클라우드서버에서 단말기 단방향으로 데이터를 전송할 경우 단말대칭암호키로 암호화하여 전송하는 고속 터널링 데이터통신을 하고, 상기 고속 터널링 데이터통신이 끊기면 난수발생기에 의해 생성된 단말대칭암호키와 고속대칭암호키는 소멸되나, 상기 고속 터널링 데이터통신이 끊겨 난수발생기에 의해 생성된 단말대칭암호키와 고속대칭암호키가 소멸되기 전에 고속 터널링 데이터통신에서는 클라우드 로컬서버 내부의 저속로컬 난수생성기는 저속로컬 난수소스발생기, 저속로컬 의사난수생성기를 포함하여 구성되어, 저속로컬 난수소스발생기를 통해 로컬대칭암호키를 생성하고, 저속로컬 의사난수생성기를 통해 상기 로컬대칭암호키에서 로컬비대칭암호키를 생성하고, 클라우드 로컬서버는 로컬비대칭암호키를 클라우드서버로 전송 및 클라우드서버는 로컬비대칭암호키로 암호화한 고속비대칭암호키를 클라우드 로컬서버로 전송하고, 클라우드 로컬서버는 로컬비대칭암호키로 암호화한 고속비대칭암호키를 로컬대칭암호키로 고속비대칭암호키를 복호화하고, 클라우드 로컬서버는 고속비대칭암호키로 암호화한 로컬대칭암호키를 클라우드서버로 전송하며, 클라우드서버는 로컬비대칭암호키로 암호화한 고속대칭암호키 및 단말대칭암호키를 클라우드 로컬서버로 전송하고, 클라우드 로컬서버는 로컬대칭암호키로 고속대칭암호키 및 단말대칭암호키 를 복호화하고, 클라우드서버는 단말비대칭암호키로 암호화한 로컬대칭암호키를 단말기로 전송하면, 단말기는 단말대칭암호키를 통해 단말비대칭암호키로 암호화한 로컬대칭암호키를 복호한다.
클라우드서버, 클라우드 로컬서버 및 단말기는 고속대칭암호키, 로컬대칭암호키 및 단말대칭암호키를 서로 상호 공유하여 3채널 고속 터널링 데이터통신을 하고, 상기 3채널 고속 터널링 데이터통신 종료시 고속대칭암호키, 로컬대칭암호키, 단말대칭암호키, 고속비대칭암호키, 로컬비대칭암호키, 단말비대칭암호키가 모두 소멸되는 것을 특징으로 하는 조기화재 검지 단말기이다.
일 실시 예로,
한 쌍의 VPN를 통한 종래의 보안대책에 비해 복제 불가능한 물리적 PUF Chip의 단일 PIN 데이터와 양자난수생성기의 무작위 자연난수를 이용한 1회용 OTP 양자암호키를 통하여 단방향으로만 HCl 가스 검지 데이터를 전송하는 단방향 암호키 적용을 통해 보안대책을 강화하여 양자단말기와 통합제어서버 사이에만 양방향 터널링 데이터통신을 개통하는 것을 특징으로 한다.
Sensor는 Ag 기판 상에 형성되는 AgI 층 및 상기 AgI 층 상에 형성되는 AgCl 층을 포함하여 구성되어 전기화재 발생 전 전도체 절연물질의 열화에 따라 발생하는 HCl 가스를 검지하여 조기화재 경보하는 Sensor이다.
PUF Chip은 양자단말기에 장착되는 것으로, 양자단말기 내부의 MCU는 제조공정 중 발생하는 물리적 공정편차를 이용해 고유의 PIN 데이터를 생성하고, 상기 PIN 데이터는 통합제어서버 내부 플랫폼 메모리에 저장된다.
통합제어서버는 양자난수생성기, 플랫폼 메모리를 포함하여 구성된다.
양자난수생성기는 난수소스 발생기, 양자검출 다이오드, 양자랜덤펄스 생성기, 양자난수 제어부로 구성된다.
난수소스 발생기는 양자입자를 방출하고, 양자검출 다이오드는 상기 난수소스 발생기로부터 발생하는 양자입자를 검출하고, 양자랜덤펄스 생성기는 상기 양자검출 다이오드로부터 양자입자 이벤트를 검출하여 양자입자의 검출에 상응하는 랜덤펄스를 발생하고, 양자난수 제어부는 마이크로프로세서로 구성되어, 상기 양자랜덤펄스 생성기를 통해 발생하는 랜덤펄스 난수소스로 양자난수를 생성하여 대칭암호키를 생성하고, 플랫폼 메모리에 저장된 PIN 데이터로 상기 대칭암호키를 암호화하여 비대칭암호키를 생성한다.
통합제어서버는 양자단말기 Modem Chip의 MAC Address로 비대칭암호키를 전송한다.
양자단말기는 Modem Chip, MCU, Power Amp, PUF Chip, Sensor를 포함하여 구성되고, MCU는 Modem Chip를 통해 비대칭암호키를 수신하여 Modem Chip의 MAC Address 및 PUF Chip의 PIN 데이터 및 상기 Sensor로부터 측정되는 HCl 가스 검지 데이터를 비대칭암호키로 암호화한 데이터를 Power Amp에서 증폭하여 Modem Chip을 통해 통합제어서버로 전송한다.
통합제어서버는 비대칭암호키로 암호화한 Modem Chip의 MAC Address 및 PUF Chip의 PIN 데이터 및 상기 Sensor로부터 측정되는 HCl 가스 검지 데이터를 대칭암호키로 복호화하는 것을 특징으로 하는 조기화재 검지 단말기이다.
일 실시 예로,
Sensor는 Ag 기판 상에 형성되는 AgI 층 및 상기 AgI 층 상에 형성되는 AgCl 층을 포함하여 구성되어 전기화재 발생 전 전도체 절연물질의 열화에 따라 발생하는 HCl 가스를 검지하여 조기화재 경보하는 Sensor이다.
PUF Chip은 단말기에 장착되는 것으로, 단말기 내부의 MCU는 고유의 PIN 데이터를 생성하고, 상기 PIN 데이터는 제어서버 내부의 플랫폼 메모리에 저장된다.
제어서버는 난수생성기, 플랫폼 메모리를 포함하여 구성되어, 제어서버는 난수생성기를 통해 무작위 난수를 생성하고, 제어서버는 플랫폼 메모리에 저장된 PIN 데이터로 대칭암호키를 생성하고, 상기 무작위 난수로 상기 대칭암호키를 암호화하여 비대칭암호키를 생성한다.
제어서버는 단말기로 상기 비대칭암호키를 전송하고, 단말기는 MCU, PUF Chip, Sensor를 포함하여 구성되어, MCU는 상기 비대칭암호키를 수신하여 PUF Chip의 PIN 데이터를 비대칭암호키로 암호화한 데이터를 제어서버로 전송한다.
제어서버는 비대칭암호키로 암호화한 데이터를 대칭암호키로 복호화한 PUF Chip의 PIN 데이터와 플랫폼 메모리에 저장된 PIN 데이터가 일치할 경우, 제어서버와 양자단말기 사이에 사용자 로그인(Log-in) 데이터통신을 개통하여, 단말기는 상기 Sensor로부터 측정되는 HCl 가스 검지 데이터를 제어서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 조기화재 검지 단말기이다.
일 실시 예로,
리모트서버는 리모트 PUF Chip, Sensor, 리모트난수생성기, 리모트메모리, 리모트제어부를 포함하여 구성된다.
Sensor는 Ag 기판 상에 형성되는 AgI 층 및 상기 AgI 층 상에 형성되는 AgCl 층을 포함하여 구성되어 전기화재 발생 전 전도체 절연물질의 열화에 따라 발생하는 HCl 가스를 검지하여 조기화재 경보하는 Sensor이다.
상기 리모트제어부는 리모트 PUF Chip의 제조공정 중 발생하는 물리적 공정편차를 이용해 고유의 리모트 PIN 데이터를 생성하여 리모트대칭암호키를 생성한다.
상기 리모트제어부는 상기 리모트난수생성기를 통해 무작위 난수를 발생하여, 상기 리모트대칭암호키를 암호화하여 리모트비대칭암호키를 생성한다.
상기 리모트대칭암호키는 로컬서버 내부 로컬메모리에 저장된다.
로컬서버는 로컬 PUF Chip, 로컬양자난수생성기, 로컬메모리, 로컬제어부를 포함하여 구성된다.
상기 로컬양자난수생성기는 로컬대칭암호키를 생성한다.
상기 로컬제어부는 로컬 PUF Chip의 제조공정 중 발생하는 물리적 공정편차를 이용해 고유의 로컬 PIN 데이터를 생성하여 로컬대칭암호키를 생성한다.
상기 로컬제어부는 상기 로컬난수생성기를 통해 무작위 난수를 발생하여, 상기 로컬대칭암호키를 암호화하여 로컬비대칭암호키를 생성한다.
상기 로컬대칭암호키는 리모트서버 내부 리모트메모리에 저장된다.
리모트서버가 로컬서버로 양방향 터널링 데이터통신 요청 로그인(Log-in)하면, 로컬서버는 리모트서버 IP Address로 로컬비대칭암호키를 전송한다.
리모트서버는 로컬비대칭암호키를 수신하여 로컬서버 IP Address로 리모트 대칭암호키를 로컬비대칭암호키로 암호화한 리모트암호키를 로컬서버로 전송한다.
로컬서버는 상기 리모트암호키를 로컬대칭암호키로 복호화한 리모트대칭암호키와 로컬메모리에 저장된 리모트대칭암호키가 일치할 경우, 로컬서버와 리모트서버 사이에 로그인(Log-in) 양방향 터널링 데이터통신을 개통한다.
리모트서버는 Sensor로부터 측정되는 HCl 가스 검지 데이터를 로컬서버로 전송한다.
로그아웃(Log-in)시 로컬비대칭암호키, 리모트암호키가 삭제된다.
로컬서버가 리모트서버로 양방향 터널링 데이터통신 요청 로그인(Log-in)할 경우, 리모트서버는 로컬서버 IP Address로 리모트비대칭암호키를 전송한다.
로컬서버는 리모트비대칭암호키를 수신하여 리모트서버 IP Address로 로컬 대칭암호키를 리모트비대칭암호키로 암호화한 로컬암호키를 리모트서버로 전송한다.
리모트서버는 상기 로컬암호키를 리모트대칭암호키로 복호화한 로컬대칭암호키와 리모트메모리에 저장된 로컬대칭암호키가 일치할 경우, 리모트서버와 로컬서버 사이에 로그인(Log-in) 양방향 터널링 데이터통신을 개통한다.
로그아웃(Log-in)시 리모트비대칭암호키, 로컬암호키가 삭제되는 것을 특징으로 하는 조기화재 검지 단말기이다.
일 실시 예로,
리모트서버는 리모트 PUF Chip, Sensor, 리모트난수생성기, 리모트메모리, 리모트제어부를 포함하여 구성된다.
Sensor는 Ag 기판 상에 형성되는 AgI 층 및 상기 AgI 층 상에 형성되는 AgCl 층을 포함하여 구성되어 전기화재 발생 전 전도체 절연물질의 열화에 따라 발생하는 HCl 가스를 검지하여 조기화재 경보하는 Sensor이다.
상기 리모트난수생성기는 리모트대칭암호키를 생성한다.
상기 리모트제어부는 리모트 PUF Chip의 제조공정 중 발생하는 물리적 공정편차를 이용해 고유의 리모트 PIN 데이터를 생성하여 상기 리모트대칭암호키를 암호화하여 리모트비대칭암호키를 생성한다.
상기 리모트대칭암호키는 로컬서버 내부 로컬메모리에 저장된다.
로컬서버는 로컬 PUF Chip, 로컬양자난수생성기, 로컬메모리, 로컬제어부를 포함하여 구성된다.
상기 로컬양자난수생성기는 로컬대칭암호키를 생성한다.
상기 로컬제어부는 로컬 PUF Chip의 제조공정 중 발생하는 물리적 공정편차를 이용해 고유의 로컬 PIN 데이터를 생성하여 상기 로컬대칭암호키를 암호화하여 로컬비대칭암호키를 생성한다.
상기 로컬대칭암호키는 리모트서버 내부 리모트메모리에 저장된다.
리모트서버가 로컬서버로 양방향 터널링 데이터통신 요청 로그인(Log-in)하면, 로컬서버는 리모트서버 IP Address로 로컬비대칭암호키를 전송한다.
리모트서버는 로컬비대칭암호키를 수신하여 로컬서버 IP Address로 리모트대칭암호키를 로컬비대칭암호키로 암호화한 리모트암호키를 로컬서버로 전송한다.
로컬서버는 상기 리모트암호키를 로컬대칭암호키로 복호화한 리모트대칭암호키와 로컬메모리에 저장된 리모트대칭암호키가 일치할 경우, 로컬서버와 리모트서버 사이에 로그인(Log-in) 양방향 터널링 데이터통신을 개통하고, 리모트서버는 Sensor로부터 측정되는 HCl 가스 검지 데이터를 로컬서버로 전송한다.
로그아웃(Log-in)시 로컬비대칭암호키, 리모트암호키가 삭제된다.
로컬서버가 리모트서버로 양방향 터널링 데이터통신 요청 로그인(Log-in)할 경우, 리모트서버는 로컬서버 IP Address로 리모트비대칭암호키를 전송한다.
로컬서버는 리모트비대칭암호키를 수신하여 리모트서버 IP Address로 로컬 대칭암호키를 리모트비대칭암호키로 암호화한 로컬암호키를 리모트서버로 전송한다.
리모트서버는 상기 로컬암호키를 리모트대칭암호키로 복호화한 로컬대칭암호키와 리모트메모리에 저장된 로컬대칭암호가 일치할 경우, 리모트서버와 로컬서버 사이에 로그인(Log-in) 양방향 터널링 데이터통신을 개통한다.
로그아웃(Log-in)시 리모트비대칭암호키, 로컬암호키가 삭제되는 것을 특징으로 하는 조기화재 검지 단말기이다.
일 실시 예로,
리모트서버는 리모트 PUF Chip, Sensor, 리모트난수생성기, 리모트메모리, 리모트제어부를 포함하여 구성된다.
상기 리모트제어부는 리모트 PUF Chip의 제조공정 중 발생하는 물리적 공정편차를 이용해 고유의 리모트 PIN 데이터를 생성하여 리모트대칭암호키를 생성한다.
상기 리모트제어부는 상기 리모트난수생성기를 통해 무작위 난수를 발생하여, 상기 리모트대칭암호키를 암호화하여 리모트비대칭암호키를 생성한다.
상기 리모트대칭암호키는 로컬서버 내부 로컬메모리에 저장된다.
로컬서버는 로컬 PUF Chip, 로컬양자난수생성기, 로컬메모리, 로컬제어부를 포함하여 구성된다.
상기 로컬양자난수생성기는 로컬대칭암호키를 생성한다.
상기 로컬제어부는 로컬 PUF Chip의 제조공정 중 발생하는 물리적 공정편차를 이용해 고유의 로컬 PIN 데이터를 생성하여 로컬대칭암호키를 생성한다.
상기 로컬제어부는 상기 로컬난수생성기를 통해 무작위 난수를 발생하여, 상기 로컬대칭암호키를 암호화하여 로컬비대칭암호키를 생성한다.
상기 로컬대칭암호키는 리모트서버 내부 리모트메모리에 저장된다.
리모트서버가 로컬서버로 양방향 터널링 데이터통신 요청 로그인(Log-in)하면, 컬서버는 리모트서버 IP Address로 로컬비대칭암호키를 전송한다.
리모트서버는 로컬비대칭암호키를 수신하여 로컬서버 IP Address로 리모트 대칭암호키를 로컬비대칭암호키로 암호화한 리모트암호키를 로컬서버로 전송한다.
로컬서버는 상기 리모트암호키를 로컬대칭암호키로 복호화한 리모트대칭암호키와 로컬메모리에 저장된 리모트대칭암호키가 일치할 경우, 로컬서버와 리모트서버 사이에 로그인(Log-in) 양방향 터널링 데이터통신을 개통한다.
리모트서버는 Sensor로부터 측정되는 HCl 가스 검지 데이터를 로컬서버로 전송한다.
로그아웃(Log-in)시 로컬비대칭암호키, 리모트암호키가 삭제된다.
로컬서버가 리모트서버로 양방향 터널링 데이터통신 요청 로그인(Log-in)할 경우, 모트서버는 로컬서버 IP Address로 리모트비대칭암호키를 전송한다.
로컬서버는 리모트비대칭암호키를 수신하여 리모트서버 IP Address로 로컬 대칭암호키를 리모트비대칭암호키로 암호화한 로컬암호키를 리모트서버로 전송한다.
리모트서버는 상기 로컬암호키를 리모트대칭암호키로 복호화한 로컬대칭암호키와 리모트메모리에 저장된 로컬대칭암호키가 일치할 경우, 리모트서버와 로컬서버 사이에 로그인(Log-in) 양방향 터널링 데이터통신을 개통한다.
로그아웃(Log-in)시 리모트비대칭암호키, 로컬암호키가 삭제되는 것을 특징으로 하는 조기화재 검지 단말기이다
일 실시 예로,
금속함 내부에 배치되어 발열에 의해 발생하는 미세먼지를 단위시간으로 감지하고, 상기 미세먼지의 크기, 개수 및 농도 중 적어도 하나를 포함한 미세먼지 지표값을 산출하며, 베타선 흡수 방식 또는 정전용량 방식으로 미세먼지를 감지하는 미세먼지 센서부이다
상기 금속함 내부의 가스를 감지하고, 가스의 농도에 따른 가스농도 지표값을 산출하는 가스 센서부 및 기 단위시간으로 미세먼지 지표값과 가스농도 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재 징후를 판별하는 제어부를 포함한다.
상기 미세먼지 센서부는 피복 전선, 튜브, 단자대 및 도체 지지대 중 적어도 하나를 포함하는 유기물의 발열에 의해 발생하는 미세먼지를 감지하고, 가스 센서부는 유기물의 발열에 의해 발생하는 가스를 감지한다.
상기 미세먼지 센서부는 메탄, 알코올, 벤젠 및 페놀 중 적어도 하나의 미세먼지를 감지하고, 가스 센서부는 일산화탄소, 이산화탄소, 염화수소, 염소 및 에틸렌 중 적어도 하나의 가스를 감지한다.
상기 제어부는 미세먼지 지표값과 가스농도 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재 징후를 판별하고, 가스 센서부는 전기화재 징후로 판별되면 전기화재 발생을 판별하기 위한 염화수소를 표적으로 감지한다.
상기 제어부는 미세먼지와 가스에 대한 전기화재 징후를 서로 비교하여 센서부의 오동작을 방지한다.
상기 유기물의 발열에 의해 발생하는 미세먼지와 가스를 감지하여 전기화재 유무를 판별하고, 센서부의 오동작을 방지하는 것을 특징으로 하는 조기화재 검지센서 단말기이다.
일 실시 예로,
폐쇄형 배전반 내부 흡기구에 설치되는 제 1 조기화재 검지부 및 배기구에 설치되는 제 2 조기화재 검지부로 구성된다.
흡기구에 설치되는 제 1 조기화재 검지부는 제 1 조기화재 검지센서, 흡입팬으로 구성된다.
배기구에 설치되는 제 2 조기화재 검지부는 제 2 조기화재 검지센서, 배기팬으로 구성된다.
흡입팬은 폐쇄형 배전반 외부의 공기를 흡입하여 제 1 조기화재 검지센서를 거쳐 냉각 공기를 금속 밀폐함 내부로 공급한다.
배기팬은 폐쇄형 배전반 내부의 공기를 흡입하여 제 2 조기화재 검지센서를 거쳐 냉각 공기를 금속 밀폐함 외부로 배출한다.
제 1 조기화재 검지센서를 통해 측정되는 제 1 측정값, 제 2 조기화재 검지센서를 통해 측정되는 제 2 측정값을 제어부로 전송한다.
상기 제어부는 배전반 내부 저압반에 설치되어 설치되어, 제 1 측정값과 제 2 측정값의 차이값이 관리자 입력값 이상일 경우 경고 이벤트를 발생하는 것을 특징으로 하는 조기화재 검지센서 단말기이다
일 실시 예로,
Sensor는 Ag 기판 상에 형성되는 AgI 층; 상기 AgI 층 상에 형성되는 AgCl 층; AgCl 층에 형성된 전도성 박막 패턴; 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막; 상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함된다.
상기 전도성 박막 패턴은 감지 대상 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 하는 것을 특징으로 하는 직접변환법을 이용한 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막 조기화재 검지센서이다.
일 실시 예로,
흡기구와 배기구를 제외한 금속 밀폐함 구조 내부에 설치되는 제 1 조기화재 검지부, 제 2 조기화재 검지부, 제어부로 구성된다.
흡기구에 설치되는 제 1 조기화재 검지부는 제 1 HCl Sensor, 제 1 HCl 가스필터, 제 1 BHT Sensor, 제 1 BHT 필터, 흡입팬으로 구성된다.
배기구에 설치되는 제 2 조기화재 검지부는 제 2 HCl Sensor, 제 2 HCl 가스필터, 제 2 BHT Sensor, 제 2 BHT 필터, 배기팬으로 구성된다.
흡입팬은 금속 밀폐함 외부의 공기를 흡입하여 제 1 HCl 가스필터, 제 1 BHT 필터를 통해 HCl 가스 및 BHT 가스를 제거한 공기를 제 1 HCl Sensor, 제 1 BHT Sensor를 거쳐 금속 밀폐함 내부에 공급한다.
배기팬은 금속 밀폐함 내부의 공기를 흡입하여 제 2 HCl Sensor, 제 2 BHT Sensor를 거쳐 제 2 HCl 가스필터, 제 2 BHT 필터를 통해 HCl 가스 및 BHT 가스를 제거한 공기를 금속 밀폐함 외부로 배출한다.
제 1 HCl Sensor를 통해 측정되는 제 1 HCl 측정값, 제 1 BHT Sensor를 통해 측정되는 제 1 BHT 측정값, 제 2 HCl Sensor를 통해 측정되는 제 2 HCl 측정값, 제 2 BHT Sensor를 통해 측정되는 제 2 BHL 측정값을 제어부로 전송한다.
제어부는 제 2 BHL 측정값과 제 1 BHL 측정값의 차이값이 관리자 입력값 이상일 경우 주의 이벤트를 발생한다.
제어부는 제 2 BHL 측정값에서 제 1 BHL 측정값의 차이값이 관리자 입력값 이상일 경우 주의 이벤트를 발생한다.
제어부는 제 2 HCl 측정값에서 제 1 HCl 측정값의 차이값이 관리자 입력값 이상일 경우 경고 이벤트를 발생하는 것을 특징으로 하는 조기화재 검지센서 단말기이다.
일 실시 예로,
금속 밀폐함 내부 흡기구에 설치되는 제 1 조기화재 검지부 및 배기구에 설치되는 제 2 조기화재 검지부로 구성된다.
흡기구에 설치되는 제 1 조기화재 검지부는 제 1 조기화재 검지센서, 제 1 가스필터, 흡입팬으로 구성된다.
배기구에 설치되는 제 2 조기화재 검지부는 제 2 조기화재 검지센서, 제 2 가스필터, 배기팬으로 구성된다.
흡입팬은 금속 밀폐함 외부의 공기를 흡입하여 제 1 가스필터를 통해 가스를 제거한 공기를 제 1 조기화재 검지센서를 거쳐 금속 밀폐함 내부로 공급한다.
배기팬은 금속 밀폐함 내부의 공기를 흡입하여 제 2 조기화재 검지센서를 거쳐 제 2 가스필터를 통해 가스를 제거한 공기를 금속 밀폐함 외부로 배출한다.
제 1 조기화재 검지센서를 통해 측정되는 제 1 측정값, 제 2 조기화재 검지센서를 통해 측정되는 제 2 측정값을 제어부로 전송한다.
상기 제어부는 마이크로프로세서로 구성되어 금속 밀폐함 내부에 설치되어, 제 1 측정값과 제 2 측정값의 차이값이 관리자 입력값 이상일 경우 경고 이벤트를 발생하는 것을 특징으로 하는 조기화재 검지센서 단말기이다.
일 실시 예로,
Sensor는 HCl 가스검지 Sensor 또는 BHT 가스검지 Sensor 또는 미세먼지검지 Sensor 또는 유기화합물 가스검지 Sensor, Benzyl Alcohol 가스검지 Sensor, 일산화탄소 가스검지 Sensor, 이산화탄소 가스검지 Sensor, 메탄 가스검지 Sensor, 알코올 가스검지 Sensor, 벤젠 가스검지 Sensor, 페놀 가스검지 Sensor, 이산화탄소 가스검지 Sensor, 염소 가스검지 Sensor, 에틸렌 가스검지 Sensor 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
일 실시 예로,
Sensor는 금속함 내부에 배치되어 발열에 의해 발생하는 미세먼지를 단위시간으로 감지하고, 상기 미세먼지의 크기, 개수 및 농도 중 적어도 하나를 포함한 미세먼지 지표값을 산출하며, 베타선 흡수 방식 또는 정전용량 방식으로 미세먼지를 감지하는 미세먼지 센서로 가스 센서부, 미세먼지 센서부, 제어부로 구성된다.
가스 센서부는 상기 금속함 내부의 가스를 감지하고, 가스의 농도에 따른 가스농도 지표값을 산출하는 가스 센서부이다.
제어부는 상기 단위시간으로 미세먼지 지표값과 가스농도 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재 징후를 판별하는 제어부이다.
상기 미세먼지 센서부는 피복 전선, 튜브, 단자대 및 도체 지지대 중 적어도 하나를 포함하는 유기물의 발열에 의해 발생하는 미세먼지를 감지하고, 가스 센서부는 유기물의 발열에 의해 발생하는 가스를 감지한다.
상기 미세먼지 센서부는 메탄, 알코올, 벤젠 및 페놀 중 적어도 하나의 미세먼지를 감지하고, 가스 센서부는 일산화탄소, 이산화탄소, 염화수소, 염소 및 에틸렌 중 적어도 하나의 가스를 감지한다.
상기 제어부는 미세먼지 지표값과 가스농도 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재 징후를 판별하고, 가스 센서부는 전기화재 징후로 판별되면 전기화재 발생을 판별하기 위한 염화수소를 표적으로 감지한다.
상기 제어부는 미세먼지와 가스에 대한 전기화재 징후를 서로 비교하여 센서부의 오동작을 방지한다.
상기 유기물의 발열에 의해 발생하는 미세먼지와 가스를 감지하여 전기화재 유무를 판별하고, 센서부의 오동작을 방지하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예로,
데이터 통신은 LoRA, NB-IoT, Bluetooth, Sigfox, Wi-Fi, LTE-M, LPWAN 통신 방식 중 어느 하나의 통신 방식을 이용해 데이터 통신하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예로,
단말기는 금속 밀폐함, 배전반, 분전반, 주상변압기, 지상변압기, CCTV, 방송장치, 자동제어반, 제어서버 중 어느 하나에 설치되는 것을 특징으로 한다.
Sensor는 오차보정 검지부를 추가로 구성 및 상기 Sensor의 Ag 층에 접속된 드레인 리드선(Drain lead wire) 및 AgI 층에 접속된 그라운드 리드선(Ground lead wire) 및 AgCl 층에 접속된 콜렉터 리드선(Collector lead wire)으로 구성된다.
콜렉터 리드선(Collector lead wire)과 드레인 리드선(Drain lead wire)에 인가된 전압은 반응 가스에 따른 가스 검지막 저항의 변화로부터 발생되는 전압·전류 변화량 데이터를 오차보정 검지부로 전송한다.
그라운드 리드선(Ground lead wire)은 오차보정 검지부를 거쳐 접지단자에 접속된다.
오차보정 검지부는 콜렉터 리드선(Collector lead wire)과 드레인 리드선(Drain lead wire)의 전압차를 측정한다.
오차보정 검지부는 그라운드 리드선(Ground lead wire)에 전류가 통전되지 않는 정상 이벤트 또는 전류가 통전되는 전류량을 측정한 오차보정 데이터 이벤트 중 어느 하나를 발생하는 것을 특징으로 하는 직접변환법을 이용한 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막 조기화재 검지센서이다.
일 실시 예로,
PUF-QRNG 시스템 온 보안 칩 탑재 영상감시장치는 Modem Chip, Mainboard MCU, Power Amp, 감시카메라, 양자난수생성기로 구성된다.
PUF Chip은 시스템 온 칩(SoC; System On Chip)으로 부트 ROM(Boot Read Only Memory), 메인 CPU(Central Processing Unit), 입출력 포트(I/O Port), 보안 MCU(Machine Control Unit), SoC 메모리, PUF 하드웨어 핀(H/W PIN), SPI(Serial Peripheral Interface) 컨트롤러로 구성된다.
메인 CPU는 보안 MCU, SoC 메모리, 입출력 포트, PUF 하드웨어 핀, SPI 컨트롤러를 제어한다.
상기 메인 CPU는 SPI 컨트롤러를 제어하여 양자난수생성기(QRNG)를 통해 발생하는 양자난수를 통해 생성한 대칭암호키를 수신하여 보안 MCU로 전송한다.
상기 메인 CPU는 보안 MCU를 제어하여 상기 대칭암호키를 PUF 하드웨어 핀에서 추출한 PIN(Personal Identification Number) 데이터로 암호화한 비대칭암호키를 SoC 메모리에 저장하한다.
상기 메인 CPU는 입출력 포트를 통해 수신하는 비대칭암호키로 암호화된 PIN 데이터를 대칭암호키로 복호화하여 SoC 메모리에 저장된 PIN 데이터가 일치할 경우 입출력포트를 통해 디버거 인터페이스를 연결 및 네트워크망 스위치를 로그인(Log-in) 연결하는 것을 특징으로 하는 직접변환법을 이용한 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막 조기화재 검지센서이다.
일 실시 예로,
PUF PIN 데이터 생성기는 PUF Chip 및 주제어부로 구성되어, 상기 주제어부는 PUF Chip의 PIN 데이터로 대칭암호키를 생성하고, 양자난수생성기는 난수소스발생기, 양자검출 다이오드, 양자랜덤펄스 생성기, 양자난수 제어부로 구성되고, 상기 양자검출 다이오드는 양자입자를 방출하는 난수소스발생기로 부터 발생하는 양자입자를 검출하고, 상기 양자랜덤펄스 생성기는 상기 양자검출 다이오드로부터 양자입자 이벤트를 검출하여 양자입자의 검출에 상응하는 랜덤펄스를 발생하고, 상기 양자난수 제어부는 상기 양자랜덤펄스 생성기를 통해 발생하는 무작위 난수소스로 양자난수를 생성한 후 양자난수 제어부는 상기 양자난수로 상기 대칭암호키를 암호화하여 비대칭암호키를 암호화 생성하는 것을 특징으로 하는 직접변환법을 이용한 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막 조기화재 검지센서이다.

일실시예로,
단말기는 Modem Chip, MCU, Power Amp, Sensor, 저속단말 난수생성기를 포함하여 구성되고, Sensor는 Ag 기판 상에 형성되는 AgI 층 및 상기 AgI 층 상에 형성되는 AgCl 층을 포함하여 구성되어 전기화재 발생 전 전도체 절연물질의 열화에 따라 발생하는 HCl 가스를 검지하여 조기화재 경보하는 Sensor이다.
저속단말 난수생성기는 저속단말 난수소스발생기, PUF Chip을 포함하여 구성되어, 저속단말 난수소스발생기를 통해 단말대칭암호키를 생성하고, PUF Chip의 PIN 데이터를 통해 상기 단말대칭암호키에서 단말비대칭암호키를 암호화 생성하며, 상기 PIN 데이터는 네트워크망에 연결된 보안플랫폼 내부 고속난수생성기의 플랫폼 메모리에 저장하는 저속단말 난수생성기이다.
단말기 내부의 Modem Chip, MCU, Power Amp, Sensor, 저속단말 난수생성기 구성요소의 결합 관계에 있어서, 상기 Sensor는 HCl 가스를 검지하여 조기화재 경보하는 Sensor로, HCl 가스 검지 데이터를 MCU로 전송하고, 상기 MCU는 저속단말 난수생성기를 통해 생성된 단말비대칭암호키, MAC Address 데이터 및 상기 HCl 가스 검지 데이터를 Power Amp에서 증폭하여 Modem Chip을 통해 통합제어서버로 전송하고, 상기 통합제어서버는 상기 단말비대칭암호키 및 MAC Address 데이터를 클라우드서버로 전송하고, 보안플랫폼 내부의 고속난수생성기는 고속난수소스발생기, 플랫폼 메모리를 포함하여 구성되어, 고속난수소스발생기를 통해 고속대칭암호키를 생성하고, 플랫폼 메모리에 저장된 PIN 데이터를 통해 상기 고속대칭암호키에서 고속비대칭암호키를 암호화 생성하여, 고속대칭암호키 및 고속비대칭암호키를 클라우드서버로 전송하고, 클라우드서버는 단말기 MAC Address의 Modem Chip으로 단말비대칭암호키로 고속비대칭암호키를 암호화하여 전송하고, 단말기는 단말대칭암호키를 통해 상기 단말비대칭암호키로 암호화한 고속비대칭암호키를 복호화하고, 단말기는 고속비대칭암호키로 암호화한 단말대칭암호키를 클라우드서버로 전송하면, 클라우드서버는 고속대칭암호키로 단말대칭암호키를 복호화하고, 클라우드서버는 단말비대칭암호키로 암호화한 고속대칭암호키를 단말기로 전송하면, 단말기는 단말대칭암호키로 고속대칭암호키를 복호화하고, 단말기에서 클라우드서버 단방향으로 HCl 가스 검지 데이터를 전송할 경우 고속대칭암호키로 암호화하여 전송하고, 클라우드서버에서 단말기 단방향으로 데이터를 전송할 경우 단말대칭암호키로 암호화하여 전송하는 고속 터널링 데이터통신을 한다.
상기 고속 터널링 데이터통신이 끊기면 난수발생기에 의해 생성된 단말대칭암호키와 고속대칭암호키는 소멸되나, 상기 고속 터널링 데이터통신이 끊겨 난수발생기에 의해 생성된 단말대칭암호키와 고속대칭암호키가 소멸되기 전에 고속 터널링 데이터통신에서는, 클라우드 로컬서버 내부의 저속로컬 난수생성기는 저속로컬 난수소스발생기, 저속로컬 의사난수생성기를 포함하여 구성되어, 저속로컬 난수소스발생기를 통해 로컬대칭암호키를 생성하고, 저속로컬 의사난수생성기를 통해 상기 로컬대칭암호키에서 로컬비대칭암호키를 생성하고, 클라우드 로컬서버는 로컬비대칭암호키를 클라우드서버로 전송 및 클라우드서버는 로컬비대칭암호키로 암호화한 고속비대칭암호키를 클라우드 로컬서버로 전송하고, 클라우드 로컬서버는 로컬비대칭암호키로 암호화한 고속비대칭암호키를 로컬대칭암호키로 고속비대칭암호키를 복호화하고, 클라우드 로컬서버는 고속비대칭암호키로 암호화한 로컬대칭암호키를 클라우드서버로 전송하며, 클라우드서버는 로컬비대칭암호키로 암호화한 고속대칭암호키 및 단말대칭암호키를 클라우드 로컬서버로 전송하고, 클라우드 로컬서버는 로컬대칭암호키로 고속대칭암호키 및 단말대칭암호키 를 복호화하고, 클라우드서버는 단말비대칭암호키로 암호화한 로컬대칭암호키를 단말기로 전송하면, 단말기는 단말대칭암호키를 통해 단말비대칭암호키로 암호화한 로컬대칭암호키를 복호화하고, 클라우드서버, 클라우드 로컬서버 및 단말기는 고속대칭암호키, 로컬대칭암호키 및 단말대칭암호키를 서로 상호 공유하여 3채널 고속 터널링 데이터통신을 하고, 상기 3채널 고속 터널링 데이터통신 종료시 고속대칭암호키, 로컬대칭암호키, 단말대칭암호키, 고속비대칭암호키, 로컬비대칭암호키, 단말비대칭암호키가 모두 소멸되는 것을 특징으로 하는 화재 검지 시스템이다.

일실시예로,
한 쌍의 VPN를 통한 종래의 보안대책에 비해 복제 불가능한 물리적 PUF Chip의 단일 PIN 데이터와 양자난수생성기의 무작위 자연난수를 이용한 1회용 OTP 양자암호키를 통하여 단방향으로만 HCl 가스 검지 데이터를 전송하는 단방향 암호키 적용을 통해 보안대책을 강화하여 양자단말기와 통합제어서버 사이에만 양방향 터널링 데이터통신을 개통하는 것으로, 통합제어서버는 양자난수생성기, 플랫폼 메모리를 포함하여 구성된다.
양자난수생성기는 난수소스 발생기, 양자검출 다이오드, 양자랜덤펄스 생성기, 양자난수 제어부로 구성되어, 난수소스 발생기는 양자입자를 방출하고, 양자검출 다이오드는 상기 난수소스 발생기로부터 발생하는 양자입자를 검출하고, 양자랜덤펄스 생성기는 상기 양자검출 다이오드로부터 양자입자 이벤트를 검출하여 양자입자의 검출에 상응하는 랜덤펄스를 발생하고, 양자난수 제어부는 마이크로프로세서로 구성되어, 상기 양자랜덤펄스 생성기를 통해 발생하는 랜덤펄스 난수소스로 양자난수를 생성하여 대칭암호키를 생성하고, 양자단말기 내부의 PUF Chip의 제조공정 중 발생하는 물리적 공정편차를 이용해 생성된 고유의 PIN 데이터가 저장된 플랫폼 메모리의 PIN 데이터로 상기 대칭암호키를 암호화하여 비대칭암호키를 생성하고, 통합제어서버는 양자단말기 Modem Chip의 MAC Address로 비대칭암호키를 전송하고, 양자단말기는 Modem Chip, MCU, Power Amp, PUF Chip, Sensor를 포함하여 구성되어, Sensor는 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나의 방식을 통해 Ag 기판 상에 AgI 층을 형성 및 상기 AgI 층 상에 적층된 구조로 AgCl 층을 형성한다. AgCl 층에 전극 쌍 사이에서 전도길을 따라 전자가 전도할 때, 전자가 가스 감지막과 전도성 박막 패턴에서 번갈아 가며 전도할 수 있도록 배치하여, 전극 쌍 사이에서 전하를 띤 캐리어의 빠른 전도길을 제공하는 전도성 박막 패턴이다.
상기 전도성 박막 패턴 표면에 전도성 박막을 형성한 가스 감지막은 전도성 박막 패턴 상에 박막의 형태로 증착 형성되어, 가스 감지막은 외부로부터 도입되는 HCl 가스가 가스 감지막을 통과하여 확산하여 전도성 박막 패턴에 충분히 도달할 수 있게 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막이다.
상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함하되, 상기 전도성 박막 패턴은 HCl 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 통하여 전도체 절연물질의 열화에 따라 발생하는 HCl 가스를 검지하여 조기화재 경보하는 Sensor이다.
PUF Chip은 양자단말기에 장착되는 것으로, 양자단말기 내부의 MCU는 제조공정 중 발생하는 물리적 공정편차를 이용해 고유의 PIN 데이터를 생성하고, 상기 PIN 데이터는 상기 통합제어서버 내부 플랫폼 메모리에 저장된다.
MCU는 Modem Chip를 통해 비대칭암호키를 수신하여 Modem Chip의 MAC Address 및 PUF Chip의 PIN 데이터 및 상기 Sensor로부터 측정되는 HCl 가스 검지 데이터를 비대칭암호키로 암호화한 데이터를 Power Amp에서 증폭하여 Modem Chip을 통해 통합제어서버로 전송하고, 통합제어서버는 비대칭암호키로 암호화한 Modem Chip의 MAC Address 및 PUF Chip의 PIN 데이터 및 상기 Sensor로부터 측정되는 HCl 가스 검지 데이터를 대칭암호키로 복호화하는 것을 특징으로 하는 화재 검지 시스템이다.

일실시예로,
제어서버는 양자난수생성기, 플랫폼 메모리를 포함하여 구성된다.
양자난수생성기는 난수소스 발생기, 양자검출 다이오드, 양자랜덤펄스 생성기, 양자난수 제어부로 구성되어, 난수소스 발생기는 양자입자를 방출하고, 양자검출 다이오드는 상기 난수소스 발생기로부터 발생하는 양자입자를 검출하고, 양자랜덤펄스 생성기는 상기 양자검출 다이오드로부터 양자입자 이벤트를 검출하여 양자입자의 검출에 상응하는 랜덤펄스를 발생하여 무작위 난수소스를 생성하고, 양자난수 제어부는 마이크로프로세서로 구성된다.
양자단말기 내부 PUF Chip의 제조공정 중 발생하는 물리적 공정편차를 이용해 생성된 고유의 PIN 데이터가 저장된 플랫폼 메모리의 PIN 데이터를 통해 대칭암호키를 생성하고, 양자난수 제어부는 상기 양자랜덤펄스 생성기를 통해 생성한 무작위 난수소스로 양자난수를 생성하고, 양자난수 제어부는 상기 양자난수로 상기 대칭암호키를 암호화하여 비대칭암호키를 생성한다.
제어서버는 양자단말기 Modem Chip의 MAC Address로 비대칭암호키를 전송하고, 양자단말기는 Modem Chip, MCU, Power Amp, PUF Chip, Sensor를 포함하여 구성되고, Sensor는 Ag 기판 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 입자의 크기가 0.3 ~ 0.6㎛ 범위로 AgI 층을 형성한다.
상기 AgI 층 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 적층된 구조로 입자의 크기가 0.4 ~ 1.0㎛ 범위로 형성되는 AgCl 층;으로 구성되어, AgCl 층에 덩어리형태(bulk)인 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 촉매 박막 패턴을 형성하여 전극 쌍 사이에서 전하를 띤 캐리어의 빠른 전도길을 제공하는 전도성 박막 패턴이다.
상기 전도성 박막 패턴은 전도성 박막을 형성하고 상기 전도성 박막을 패터닝((Ptterning) 형성하는 것으로, 전도성 박막 패턴은 전극 쌍과 평행하도록 배치되어 전극 쌍 사이에서 전도길(conduction path)을 따라 전자가 전도할 때, 전자가 가스 감지막과 전도성 박막 패턴에서 번갈아 가며 전도할 수 있도록 배치는 것으로, 가스 감지막은 전도성 박막 패턴 상에 박막의 형태로 증착되어 형성되어, 가스 감지막은 외부로부터 도입되는 감지 대상 가스가 가스 감지막을 통과하여 확산하여 전도성 박막 패턴에 충분히 도달할 수 있게 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막이다.
상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함하되, 상기 전도성 박막 패턴은 감지 대상 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 통하여 전도체 절연물질의 열화에 따라 발생하는 HCl 가스를 검지하여 조기화재 경보하는 Sensor이다.
PUF Chip은 양자단말기에 장착되는 것으로, 양자단말기 내부의 MCU는 제조공정 중 발생하는 물리적 공정편차를 이용해 고유의 PIN 데이터를 생성하고, 상기 PIN 데이터는 제어서버 내부 플랫폼 메모리에 저장된다.
MCU는 Modem Chip를 통해 비대칭암호키를 수신하여 Modem Chip의 MAC Address, PUF Chip의 PIN 데이터, 상기 Sensor로부터 측정되는 HCl 가스 검지 데이터를 비대칭암호키로 암호화한 데이터를 Power Amp에서 증폭하여 Modem Chip을 통해 제어서버로 전송한다.
제어서버는 비대칭암호키로 암호화한 Modem Chip의 MAC Address, PUF Chip의 PIN 데이터, 상기 Sensor로부터 측정되는 HCl 가스 검지 데이터를 대칭암호키로 복호화하는 것을 특징으로 하는 화재 검지 시스템이다.

일실시예로,
Sensor는 Ag 기판 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 입자의 크기가 0.3 ~ 0.6㎛ 범위로 형성되는 AgI 층; 상기 AgI 층 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 적층된 구조로 입자의 크기가 0.4 ~ 1.0㎛ 범위로 형성되는 AgCl 층;으로 구성된다.
AgCl 층에 덩어리형태(bulk)인 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 촉매 박막 패턴을 형성하여 전극 쌍 사이에서 전하를 띤 캐리어의 빠른 전도길을 제공하는 전도성 박막 패턴; 상기 전도성 박막 패턴은 전도성 박막을 형성하고 상기 전도성 박막을 패터닝((Ptterning) 형성하는 것으로, 전도성 박막 패턴은 전극 쌍과 평행하도록 배치되어 전극 쌍 사이에서 전도길(conduction path)을 따라 전자가 전도할 때, 전자가 가스 감지막과 전도성 박막 패턴에서 번갈아 가며 전도할 수 있도록 배치는 것으로, 가스 감지막은 전도성 박막 패턴 상에 박막의 형태로 증착되어 형성되어, 가스 감지막은 외부로부터 도입되는 감지 대상 가스가 가스 감지막을 통과하여 확산하여 전도성 박막 패턴에 충분히 도달할 수 있게 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막; 상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함하고, 상기 전도성 박막 패턴은 감지 대상 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 하는 것을 특징으로 하는 화재 검지센서이다.

일실시예로,
Sensor는 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나의 방식을 통해 Ag 기판 상에 AgI 층을 형성 및 상기 AgI 층 상에 적층된 구조로 AgCl 층을 형성한다.
AgCl 층에 덩어리형태(bulk)인 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 촉매 박막 패턴을 전극 쌍과 평행하도록 배치되어 전극 쌍 사이에서 전도길(conduction path)을 따라 전자가 전도할 때, 전자가 가스 감지막과 전도성 박막 패턴에서 번갈아 가며 전도할 수 있도록 배치하여, 전극 쌍 사이에서 전하를 띤 캐리어의 빠른 전도길을 제공하는 전도성 박막 패턴이다. 상기 전도성 박막 패턴 표면에 전도성 박막을 형성한 가스 감지막은 전도성 박막 패턴 상에 박막의 형태로 증착 형성되어, 가스 감지막은 외부로부터 도입되는 HCl 가스가 가스 감지막을 통과하여 확산하여 전도성 박막 패턴에 충분히 도달할 수 있게 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막이다. 상기 전도성 박막 패턴은 HCl 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 통하여 전도체 절연물질의 열화에 따라 발생하는 HCl 가스를 검지한다. 상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함하되, Ag 기판에 접속된 드레인 리드선(Drain lead wire) 및 AgI 층에 접속된 그라운드 리드선(Ground lead wire) 및 AgCl 층에 접속된 콜렉터 리드선(Collector lead wire)으로 구성되어, 콜렉터 리드선(Collector lead wire)과 드레인 리드선(Drain lead wire)에 인가된 전압은 반응 가스에 따른 가스 검지막 저항의 변화로부터 발생되는 전압·전류 변화량 데이터를 오차보정 검지부로 전송한다. 그라운드 리드선(Ground lead wire)은 오차보정 검지부를 거쳐 접지단자에 접속된다. 오차보정 검지부는 콜렉터 리드선(Collector lead wire)과 드레인 리드선(Drain lead wire)의 전압차를 측정한다. 오차보정 검지부는 그라운드 리드선(Ground lead wire)에 전류가 통전되지 않는 정상 이벤트 또는 전류가 통전되는 전류량을 측정한 오차보정 데이터 이벤트 중 어느 하나를 발생하는 것을 특징으로 하는 화재 검지센서이다.
1 : PUF PIN 데이터 생성기
2 : 양자난수생성기

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  18. Sensor는 Ag 기판 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 입자의 크기가 0.3 ~ 0.6㎛ 범위로 형성되는 AgI 층;
    상기 AgI 층 상에 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나 이상의 방식을 통해 적층된 구조로 입자의 크기가 0.4 ~ 1.0㎛ 범위로 형성되는 AgCl 층;으로 구성되어,
    AgCl 층에 덩어리형태(bulk)인 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 촉매 박막 패턴을 형성하여 전극 쌍 사이에서 전하를 띤 캐리어의 빠른 전도길을 제공하는 전도성 박막 패턴;
    상기 전도성 박막 패턴은 전도성 박막을 형성하고 상기 전도성 박막을 패터닝((Ptterning) 형성하는 것으로, 전도성 박막 패턴은 전극 쌍과 평행하도록 배치되어 전극 쌍 사이에서 전도길(conduction path)을 따라 전자가 전도할 때, 전자가 가스 감지막과 전도성 박막 패턴에서 번갈아 가며 전도할 수 있도록 배치는 것으로, 가스 감지막은 전도성 박막 패턴 상에 박막의 형태로 증착되어 형성되어, 가스 감지막은 외부로부터 도입되는 감지 대상 가스가 가스 감지막을 통과하여 확산하여 전도성 박막 패턴에 충분히 도달할 수 있게 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막;
    상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함하되,
    상기 전도성 박막 패턴은 감지 대상 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 하는 것을 특징으로 하는 화재 검지센서.
  19. Sensor는 도금방식, 증착방식, 디핑방식 중 어느 하나의 방식을 통해 Ag 기판 상에 AgI 층을 형성 및 상기 AgI 층 상에 적층된 구조로 AgCl 층을 형성하며;
    AgCl 층에 덩어리형태(bulk)인 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 촉매 박막 패턴을 전극 쌍과 평행하도록 배치되어 전극 쌍 사이에서 전도길(conduction path)을 따라 전자가 전도할 때, 전자가 가스 감지막과 전도성 박막 패턴에서 번갈아 가며 전도할 수 있도록 배치하여, 전극 쌍 사이에서 전하를 띤 캐리어의 빠른 전도길을 제공하는 전도성 박막 패턴;
    상기 전도성 박막 패턴 표면에 전도성 박막을 형성한 가스 감지막은 전도성 박막 패턴 상에 박막의 형태로 증착 형성되어, 가스 감지막은 외부로부터 도입되는 HCl 가스가 가스 감지막을 통과하여 확산하여 전도성 박막 패턴에 충분히 도달할 수 있게 상기 전도성 박막 패턴을 둘러싸는 가스 감지막;
    상기 전도성 박막 패턴은 HCl 가스에 대한 상기 가스 감지막의 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 통하여 전도체 절연물질의 열화에 따라 발생하는 HCl 가스를 검지하며;
    상기 가스 감지막에 전원을 인가하는 전극 쌍을 포함하되,
    Ag 기판에 접속된 드레인 리드선(Drain lead wire) 및 AgI 층에 접속된 그라운드 리드선(Ground lead wire) 및 AgCl 층에 접속된 콜렉터 리드선(Collector lead wire)으로 구성되어,
    콜렉터 리드선(Collector lead wire)과 드레인 리드선(Drain lead wire)에 인가된 전압은 반응 가스에 따른 가스 검지막 저항의 변화로부터 발생되는 전압·전류 변화량 데이터를 오차보정 검지부로 전송하며;
    그라운드 리드선(Ground lead wire)은 오차보정 검지부를 거쳐 접지단자에 접속되며;
    오차보정 검지부는 콜렉터 리드선(Collector lead wire)과 드레인 리드선(Drain lead wire)의 전압차를 측정하며;
    오차보정 검지부는 그라운드 리드선(Ground lead wire)에 전류가 통전되지 않는 정상 이벤트 또는 전류가 통전되는 전류량을 측정한 오차보정 데이터 이벤트 중 어느 하나를 발생하는 것을 특징으로 하는 화재 검지센서.
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  26. 제 18 항, 제 19 항 중 어느 하나에 있어서,
    Sensor는 HCl 가스검지 Sensor 또는 BHT 가스검지 Sensor 또는 미세먼지검지 Sensor 또는 유기화합물 가스검지 Sensor, Benzyl Alcohol 가스검지 Sensor, 일산화탄소 가스검지 Sensor, 이산화탄소 가스검지 Sensor, 메탄 가스검지 Sensor, 알코올 가스검지 Sensor, 벤젠 가스검지 Sensor, 페놀 가스검지 Sensor, 이산화탄소 가스검지 Sensor, 염소 가스검지 Sensor, 에틸렌 가스검지 Sensor 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 화재 검지센서.
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  29. 제 18 항, 제 19 항 중 어느 하나에 있어서,
    Sensor는 금속함 내부에 배치되어 발열에 의해 발생하는 미세먼지를 단위시간으로 감지하고, 상기 미세먼지의 크기, 개수 및 농도 중 적어도 하나를 포함한 미세먼지 지표값을 산출하며, 베타선 흡수 방식 또는 정전용량 방식으로 미세먼지를 감지하는 미세먼지 센서로 가스 센서부, 미세먼지 센서부, 제어부로 구성되어,
    가스 센서부는 상기 금속함 내부의 가스를 감지하고, 가스의 농도에 따른 가스농도 지표값을 산출하는 가스 센서부이며;
    제어부는 상기 단위시간으로 미세먼지 지표값과 가스농도 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재 징후를 판별하는 제어부이며;
    상기 미세먼지 센서부는 피복 전선, 튜브, 단자대 및 도체 지지대 중 적어도 하나를 포함하는 유기물의 발열에 의해 발생하는 미세먼지를 감지하고, 가스 센서부는 유기물의 발열에 의해 발생하는 가스를 감지하며;
    상기 미세먼지 센서부는 메탄, 알코올, 벤젠 및 페놀 중 적어도 하나의 미세먼지를 감지하고, 가스 센서부는 일산화탄소, 이산화탄소, 염화수소, 염소 및 에틸렌 중 적어도 하나의 가스를 감지하며;
    상기 제어부는 미세먼지 지표값과 가스농도 지표값의 변화량을 분석하여 전기화재 징후를 판별하고, 가스 센서부는 전기화재 징후로 판별되면 전기화재 발생을 판별하기 위한 염화수소를 표적으로 감지하며;
    상기 제어부는 미세먼지와 가스에 대한 전기화재 징후를 서로 비교하여 센서부의 오동작을 방지하며;
    상기 유기물의 발열에 의해 발생하는 미세먼지와 가스를 감지하여 전기화재 유무를 판별하고, 센서부의 오동작을 방지하는 것을 특징으로 하는 화재 검지센서.
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  32. 제 18 항, 제 19 항 중 어느 하나에 있어서,
    데이터 통신은 LoRA, NB-IoT, Bluetooth, Sigfox, Wi-Fi, LTE-M, LPWAN 통신 방식 중 어느 하나의 통신 방식을 이용해 데이터 통신하는 것을 특징으로 하는 화재 검지센서.
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  36. 제 18 항, 제 19 항 중 어느 하나에 있어서,
    AgCl 층에 형성된 전도성 박막 패턴은 나노 다공성 구조 라인타입 전도성 박막 촉매 박막 패턴으로 백금(Pt), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 팔라디움(Pd), 크롬(Cr), 루테늄산화물(RuO2), 이리듐산화물(IrO2), 란타늄니켈산화물(LaNiO3), 란타늄스트론튬망간산화물(La(SrMn)O3), 스트론튬루테늄산화물(SrRuO3) 중 어느 하나 이상의 촉매 물질을 포함하여 HCl 가스에 대한 감지 반응을 촉진하는 촉매 작용을 하며;
    가스 검지막은 주석산화물, 아연산화물, 티타늄산화물, 철산화물 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 검지센서.
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