KR101998612B1 - 음주운전 방지 장치 - Google Patents

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KR101998612B1
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정종진
김용
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(주)센텍코리아
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Abstract

본 발명은 차량에 구비되는 음주운전 방지 장치에 관한 것이다. 본 발명은 시료가스가 유입되는 시료가스 유입관 및 유입된 시료가스가 배출되는 시료가스 유출관을 포함하며, 시료가스 유입관을 통해서 유입된 시료가스에 포함된 이산화탄소의 농도에 따른 전기신호를 발생하는 이산화탄소 센서와, 상기 이산화탄소 센서의 시료가스 유출구와 연결되며, 가동시에 상기 이산화탄소 센서의 내부로 시료가스를 유입시키는 흡입 펌프와, 상기 흡입 펌프의 출구와 연결된 배기관과, 상기 배기관에 흐르는 시료가스의 알코올 농도에 따른 전기신호를 발생하는 알코올센서와, 상기 이산화탄소 센서의 전기신호에 따른 이산화탄소의 농도가 미리 정해진 값 이상일 경우에 상기 알코올센서의 전기신호에 따라 음주 상태인지 여부를 판단하여 차량의 시동장치를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는 음주운전 방지 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 음주운전 방지 장치는 차량에 운전자가 탑승하여, 차량 내의 이산화탄소 농도가 일정 농도 이상이 경우에는 알코올센서가 자동으로 작동한다. 따라서 음주측정기를 켜고, 불대를 이용하여 음주측정기에 호기 가스를 직접 불어넣는 불편한 과정 없이 자동으로 음주 여부를 확인할 수 있다는 장점이 있다.

Description

음주운전 방지 장치{DEVICE FOR PREVENTING DRUNK DRIVING}
본 발명은 차량에 구비되는 음주운전 방지 장치에 관한 것이다.
음주운전은 운전자 자신뿐 아니라 타인에게도 치명적인 피해를 끼칠 수 있기 때문에 법률로 엄격하게 제한되고 있다. 그러나 일반적인 차량에는 음주운전을 방지할 수 있는 아무런 장치가 없기 때문에, 음주 상태의 운전자라도 자유롭게 운전을 할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 최근에는 운전자의 호기에 포함되어 있는 알코올의 농도를 측정하여, 농도가 기준값 이상일 경우에는 차량의 시동이 걸리지 않도록 하는 음주운전 방지 장치가 개발되고 있다.
예를 들어, 한국공개특허 10-2017-0040890에는 알코올 농도를 측정하고, 상기 측정한 알코올 농도를 출력하는 센서; 및 상기 센서를 통해 감지된 알코올 농도를 기준으로 음주운전 인증을 수행하여 차량을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 차량의 시동 전에 상기 센서를 통해 감지된 알코올 농도에 따라 1차 음주운전 인증을 수행하고, 상기 차량의 주행 중에 상기 센서를 통해 감지된 알코올 농도에 따라 2차 음주운전 인증을 추가 수행하는 차량 보조 장치가 개시되어 있다. 공개특허 10-2017-0040890의 장치는 주행 중의 추가인증을 통해서 음주하지 않은 지인의 대리 인증이나, 차량의 주행 도중 운전자의 교체 등을 대비할 수 있다.
또한, 한국등록특허 10-1525204에는 운전자의 날숨에 포함된 알코올 농도를 측정하는 알코올 측정부, 운전자를 인증하도록 미리 설정된 인증 정보를 인식하는 인식부, 차량 내부에서 운전자의 상태 정보를 수집하는 상태 수집부, 상기 운전자의 인증 정보 및 상태 정보와 운전자별 음주 측정 시 흡입 위치 및 패턴 정보를 저장하는 저장부 그리고 상기 알코올 측정부, 인식부 및 상태 정보 수집부로부터 전달되는 정보와 상기 저장부에 저장된 정보를 비교해서 운전자를 인증하고 음주 상태인지 여부를 판단해서 차량의 시동을 제어하도록 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하고, 상기 인증 정보는 운전자를 촬영한 이미지 정보 및 운전자의 지문 정보와 촬영된 이미지 정보를 분석해서 추출되는 운전자의 음주 측정 시 흡입 위치 및 패턴 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 음주운전 방지장치가 개시되어 있다. 한국등록특허 10-1525204의 음주운전 방지장치 역시, 동승자나 행인에 의한 대리 인증을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 한국공개특허 10-2016-0096251에는 차량의 실내 공기의 알코올 농도 측정 결과를 근거로 운전자의 음주 여부를 판단하고, 판단 결과 운전자가 음주의심상태라고 판단될 경우 제1 음주경고신호를 생성하기 위한 제1 음주경고신호 생성부; 및 상기 제1 음주경고신호를 수신하는 경우, 상기 운전자의 심장박동수 측정 결과를 근거로 상기 운전자의 음주 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 운전자가 음주상태라고 판단될 경우 제2 음주경고신호를 생성하기 위한 제2 음주경고신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음주운전 방지장치가 개시되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-0706040에는 음주운전을 방지할 수 있는 차량용 키가 개시되어 있다. 한국등록특허 10-0706040에 개시된 차량용 키에는 제어기, 삽입 방지수단, 알코올 센서 및 이산화탄소 센서가 설치되어 있다. 키의 제어기는 이산화탄소 센서의 출력신호에 기초해서 사용자의 호기 중의 이산화탄소를 검출하고, 사용자에 의해 숨이 내뿜어졌는지 아닌지를 판단한다. 또한, 알코올 센서의 출력신호에 기초해서 사용자의 호기 중의 알코올 농도를 측정해서, 이 측정값과 기준값을 비교한다. 비교해본 결과 알코올 농도가 기준값보다 높으면, 삽입 방지 수단이 돌출되어 차량용 키가 차량의 시동을 걸기 위한 열쇠구멍에 끼워지지 못하도록 한다.
한국공개특허 10-2017-0040890 한국등록특허 10-1525204 한국공개특허 10-2016-0096251 한국등록특허 10-0706040
본 발명은 차량에 운전자가 탑승하면 자동으로 음주 여부를 확인할 수 있는 새로운 구조의 음주운전 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 시료가스가 유입되는 시료가스 유입관 및 유입된 시료가스가 배출되는 시료가스 유출관을 포함하며, 시료가스 유입관을 통해서 유입된 시료가스에 포함된 이산화탄소의 농도에 따른 전기신호를 발생하는 이산화탄소 센서와, 상기 이산화탄소 센서의 시료가스 유출구와 연결되며, 가동시에 상기 이산화탄소 센서의 내부로 시료가스를 유입시키는 흡입 펌프와, 상기 흡입 펌프의 출구와 연결된 배기관과, 상기 배기관에 흐르는 시료가스의 알코올 농도에 따른 전기신호를 발생하는 알코올센서와, 상기 이산화탄소 센서의 전기신호에 따른 이산화탄소의 농도가 미리 정해진 값 이상일 경우에 상기 알코올센서의 전기신호에 따라 음주 상태인지 여부를 판단하여 차량의 시동장치를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는 음주운전 방지 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 음주운전 방지 장치는 차량에 운전자가 탑승하여, 차량 내의 이산화탄소 농도가 일정 농도 이상일 경우에 알코올센서가 자동으로 작동한다. 따라서 음주측정기를 켜고, 불대를 이용하여 음주측정기에 호기 가스를 직접 불어넣는 불편한 과정 없이 자동으로 음주 여부를 확인하고 차량의 시동장치를 제어할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음주운전 방지 장치의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이산화탄소 센서의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 알코올센서의 측단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 알코올센서 모듈의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음주운전 방지 장치의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음주운전 방지 장치의 개념도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음주운전 방지 장치의 개념도이다. 음주원전 방지 장치는 이산화탄소 센서(100)를 통해서 운전자의 차량 탑승 여부를 확인하고, 알코올센서(200)를 통해서 운전자의 음주 여부를 확인하여, 차량의 시동장치를 제어한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 음주운전 방지 장치(1)는 이산화탄소 센서(100), 흡입 펌프(150), 이산화탄소 센서(100)와 흡입 펌프(150)의 입구를 연결하는 연결관(120), 흡입 펌프(150)의 출구와 연결된 배기관(170), 배기관(170)에 흐르는 시료가스의 알코올 농도에 따른 전기신호를 발생하는 반도체식 알코올센서(200)를 포함한다. 또한, 이산화탄소 센서(100), 흡입 펌프(150) 및 반도체식 알코올센서(200)를 제어하기 위한 제어기(미도시)를 더 포함한다. 제어기는 또한, 차량의 시동장치를 제어한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이산화탄소 센서(100)와 흡입 펌프(150)는 연결관(120)을 통해서 연결된다. 따라서 흡입 펌프(150)가 가동되면, 이산화탄소 센서(100)의 내부로 시료가스가 유입된다. 흡입 펌프(150)로는 다이아프램 펌프를 사용할 수 있다. 다이아프램 펌프는 다이아프램의 운동에 의해서 유체를 흡입 토출하는 용적형 펌프의 일종이다. 용적형 펌프는 정량특성이 우수하고, 출구 측 압력 변화의 영향을 거의 받지 않는다는 장점이 있다.
흡입 펌프(150)의 출구에는 배기관(170)의 일단이 연결되어 있으며, 배기관(170)의 타단에는 반도체식 알코올센서(200)가 결합되어 있다.
본 발명에서, 상류 측과 하류 측은 흡입 펌프(150)가 작동할 때 시료가스가 흐르는 방향을 기준으로 정한다.
도 2는 도 1에 도시된 이산화탄소 센서의 단면도이다. 도 2에 도시된 이산화탄소 센서는 적외선 방식의 가스 센서이다.
도 2를 참고하면, 이산화탄소 센서(100)는 광도파로(10), 적외선 광원(20), 광센서(30), 밴드패스 필터(40), 하류 측 투명층(50), 상류 측 투명층(55), 하류 측 광가이드(60), 상류 측 광가이드(65)를 포함한다.
적외선 광원(20)에서 조사된 적외선은 광도파로(10)의 내부에서 반사되면서 진행하여, 광센서(30)에 도달한다. 이때, 광센서(30)에 도달하는 적외선 중에서 이산화탄소에 흡수되는 파장의 빛의 강도는 광도파로(10)의 내부에 흐르는 시료가스의 이산화탄소 농도에 따라서 변한다. 이산화탄소 센서(100)는 이러한 특정 파장의 빛의 강도의 변화를 이용하여 피측정자의 날숨에 포함되어 있는 이산화탄소의 농도를 계산한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광도파로(10)는 직선 형태의 금속관이다. 광도파로(10)는 구리 또는 구리 합금, 예를 들어, 황동 관으로 제작할 수 있다. 광도파로(10)는 시료가스가 통과하는 통로이다. 또한, 광도파로(10)는 그 내부로 조사된 적외선이 그 내면에 반사되면서 통과하는 통로이다.
광도파로(10)의 우측 하단 측면에는 시료가스 유입관(11)이 결합되어 있으며, 이 시료가스 유입관(11)으로 시료가스가 유입된다. 또한, 광도파로(10)의 좌측 하단 측면에는 시료가스 유출관(12)이 결합되어 있다.
광도파로(10)의 둘레에는 히터(미도시)가 설치된다. 히터로는 필름 형태의 히터를 사용할 수 있다. 날숨에는 다량의 수증기 포함되어 있으므로, 시료가스의 온도가 약 33℃ 이하로 떨어지면, 시료가스의 내부에 포함되어 있는 수증기가 응축되어 광도파로(10)의 내부에 수분이 맺힌다. 알코올 등의 가스는 수분에 쉽게 용해되므로, 수분이 맺히면 시료가스 내부의 알코올 등 수분에 용해되는 가스의 농도가 떨어진다. 따라서 광도파로(10)의 온도를 33℃ 이상의 일정한 온도로 유지할 필요가 있다. 히터는 광도파로(10)를 가열하여, 광도파로(10)의 내부가 일정한 온도로 유지되도록 한다.
그리고 광도파로(10)의 둘레에는 열손실을 최소화하기 위해서 단열재가 배치될 수 있다.
적외선 광원(20)은 광도파로(10)의 도면상 우측 끝단에 광도파로(10)와 이격되어 설치된다. 적외선 광원(20)은 이산화탄소가 흡수하는 특정 파장의 빛을 포함하는 적외선 광을 방사한다.
그리고 적외선 광원(20)과 광도파로(10)의 개방된 상류 측 일단 사이에는 순서대로 상류 측 광가이드(65)와 상류 측 투명층(55)이 배치된다. 상류 측 광가이드(65)는 빛을 안내하도록 경사진 내면을 구비한 중공 관으로서, 황동 등 구리 합금 또는 구리재질로 이루어질 수 있다. 상류 측 광가이드(65)는 적외선 광원(20)에서 조사된 빛을 광도파로(10)의 개방된 상류 측 일단으로 안내하는 역할을 한다.
상류 측 투명층(55)은 광도파로(10)에 유입된 시료가스가 적외선 광원(20) 측으로 흐르는 것은 방지하고, 적외선 광원(20)에서 방사된 적외선 중 적어도 이산화탄소에 반응하는 특정 파장은 통과시키는 역할을 한다. 시료가스의 내부에는 침과 같은 이물질이 포함되어 있을 수 있으므로, 유입된 시료가스가 적외선 광원(20)과 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 상류 측 투명층(55)은 투명한 유리나 필름으로 이루어질 수 있다. 또한, 적외선만을 투과시키는 적외선 필터로 이루어질 수도 있다.
광센서(30)는 광도파로(10)의 도면상 좌측 끝단에 광도파로(10)와 이격되어 설치된다. 광센서(30)는 이산화탄소와 반응하는 특정 파장의 적외선을 감지하여 전기 신호로 전환한다. 이산화탄소 농도가 높을수록 이산화탄소와 반응하는 특정 파장의 적외선의 강도가 약해진다.
광센서(30)와 광도파로(10)의 개방된 하류 측 일단 사이에는 밴드패스 필터(40), 하류 측 광가이드(60), 하류 측 투명층(50)이 순서대로 설치된다.
밴드패스 필터(40)는 이산화탄소와 반응하는 특정 파장의 빛을 선택적으로 통과시키는 역할을 한다.
하류 측 광가이드(60)는 빛을 안내하도록 경사진 내면을 구비한 중공 관으로서, 상류 측 광가이드(65)와 마찬가지로, 황동 등 구리합금 또는 구리 재질로 이루어질 수 있다. 하류 측 광가이드(60)는 광도파로(10)를 통과한 빛을 밴드패스 필터(40)로 안내하는 역할을 한다.
하류 측 투명층(50)은 광도파로(10)에 유입된 시료가스가 광센서(30) 측으로 흐르는 것은 방지하고, 적외선 광원(20)에서 방사된 적외선 중 적어도 이산화탄소에 반응하는 특정 파장은 통과시키는 역할을 한다. 시료가스의 내부에는 침과 같은 이물질이 포함되어 있을 수 있으므로, 유입된 시료가스가 밴드패스 필터(40)와 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 하류 측 투명층(50)은 상류 측 투명층(55)과 마찬가지로 투명한 유리나 필름으로 이루어질 수 있다. 또한, 적외선만을 투과시키는 적외선 필터로 이루어질 수도 있다.
도 3은 도 1에 도시된 알코올센서의 측단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 알코올센서(200)는 시료가스통로(210)와 시료가스통로(210)에 설치된 적어도 하나의 알코올센서 모듈(220)을 포함한다. 본 실시예에서는 4개의 반도체식 알코올센서 모듈(220)이 설치된다.
시료가스통로(210)는 대체로 직육면체 형태이며, 배기관(170)과 연결된 유입구(211) 및 유입구(211) 반대쪽에 형성된 적어도 하나의 유출구(212)를 포함한다. 또한, 시료가스통로(210)의 바닥면에는 적어도 하나의 알코올센서 모듈 설치 구멍(215)들이 형성된다. 유출구(212)의 전체 면적은 유입구(211)에 비해서 작은 것이 바람직하다. 시료가스가 알코올센서 모듈(220) 쪽으로 흐르지 않고, 바로 유출되는 것을 방지하기 위함이다.
도 4는 도 3에 도시된 알코올센서 모듈의 측단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 알코올센서 모듈(220)은 하우징(221), 하우징(221) 내부에 설치된 절연체기판(222), 절연체기판(222)의 하면에 형성된 발열체 패턴(223), 상면에 형성된 한 쌍의 전극(224)과 전극(224) 위에 형성된 감지막(225) 및 발열체 패턴(223), 전극(224)과 전기적으로 연결된 복수의 스템핀(226)을 포함한다. 본 실시예에 있어서, 하우징(221)은 원통형이며, 상류 측 일단인 상단과 하류 측 일단인 하단의 중심부에 각각 관통구멍들(227, 228)이 형성되어 있다. 하단의 중심부에 형성된 관통구멍(228)은 상단의 중심부에 형성된 관통구멍(227)의 면적의 전체 합에 비해서 작은 것이 바람직하다.
절연체기판(222)은 특별히 제한하는 것은 아니지만 알루미나(Al2O3)기판을 사용하는 것이 바람직하다. 그 두께는 대략 0.25㎜인 것이 주로 사용되나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발열체 패턴(223)과 전극(224)은 일반적으로 백금(Pt)을 이용하여 형성한다. 절연체기판(222)에 발열체 패턴(223)과 전극(224)을 형성하는 방법을 예로 들면 다음과 같다. 먼저, 발열체 패턴(223)의 셀 단위로 절단할 수 있도록, 레이저를 이용하여 알루미나기판의 표면에 금을 형성한다. 다음, 금이 형성되어 있는 알루미나기판의 표면을 세척한다. 그리고 세척된 알루미나기판의 양쪽 표면에 스크린 프린팅 방법으로 백금 페이스트를 도포한 후 건조하여 발열체 패턴 및 전극을 형성한다. 발열체 패턴은 충분한 발열이 가능하도록 지그재그형태로 형성하는 것이 일반적이다. 마지막으로, 진공 또는 환원분위기에서 열처리를 하여 백금 페이스트 내의 바인더를 제거하고, 백금을 소결한다.
감지막(225)은 고온에서 시료가스의 알코올과 반응하여 저항값이 변화하는 후막이다.
스템핀(226)은 절연체기판(222)을 하우징(221)의 내부에 소정 높이로 떠 있도록 지탱하는 역할을 한다. 한 쌍의 스템핀(226)은 발열체 패턴(223)과 전기적으로 결합되어 있어, 발열체 패턴(223)에 전류를 가하는 역할을 한다. 또한, 나머지 한 쌍의 스템핀(226)은 전극(224)과 실버 페이스트 등과 같은 전도성 물질(229)에 의해서 연결되어 감지막(225)의 저항 변화를 측정하는 역할을 한다.
시료가스는 상류 측 관통구멍(227)을 통해 하우징(221)의 내부로 유입된다. 하우징(221)의 내부에 유입된 시료가스는 절연체기판(222)에 부딪힌 후 절연체기판(222)을 돌아서 하우징(221)의 하단에 형성된 관통구멍(228)을 통해서 배출된다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 음주운전 방지 장치의 작용에 대해서 설명한다.
음주운전 방지 장치가 가동되면, 광도파로(10)가 가열된다. 광도파로(10)가 충분히 가열된 것이 확인되어, 측정준비가 완료되면, 흡입 펌프(150)가 가동되어 시료가스가 광도파로(10)의 내부로 유입된다. 광도파로(10)의 내부로 유입된 시료가스는 광도파로(10)를 채운다. 광도파로(10)의 양단은 각각 하류 측 투명층(50)과 상류 측 투명층(55)에 의해서 막혀 있으므로, 시료가스가 적외선 광원(20)이나 광센서(30)와 직접 접촉하지 않는다.
그리고 적외선 광원(20)이 점등되면, 적외선 광원(20)에서 발산된 적외선이 상류 측 광가이드(65)와 상류 측 투명층(55)을 통과하여, 광도파로(10)의 내부로 유입된다. 광도파로(10)의 내부로 조사된 빛은 광도파로(10)의 내면에서 반사되면서, 광센서(30) 측(하류 측)으로 진행한다. 이때, 이산화탄소와 반응하는 특정 파장의 빛은 이산화탄소에 흡수된다.
광도파로(10)를 통과한 적외선은 하류 측 투명층(50)을 통과하고, 하류 측 광가이드(60)에 의해서 안내된다. 이 적외선은 밴드패스 필터(40)를 통과한 후 광센서(30)에 도달한다. 밴드패스 필터(40)는 이산화탄소에 흡수되는 특정 파장의 빛을 제외한 나머지 빛은 반사 또는 흡수하고, 이산화탄소에 흡수되는 특정 파장의 빛만 통과시킨다. 광센서(30)에서는 이산화탄소에 흡수되는 특정 파장의 빛의 강도에 따른 전기신호를 발생시킨다. 이 전기신호는 음주운전 방지 장치의 제어기에 전달되고, 제어기에서는 이 전기신호를 통해서 이산화탄소의 농도를 계산한다.
계산된 이산화탄소의 농도가 기준값 이상으로서, 운전자가 차량에 탑승한 것이 확인되면, 제어기의 제어신호에 의해서 각각의 알코올센서 모듈(220)의 감지막(225)이 가열된다. 이산화탄소 센서(100)에서 배출된 시료가스는 배기관(170)을 통해서 시료가스통로(210)로 유입된다. 일부는 시료가스통로(210)의 유출구(212)를 통해서 배출되고, 일부는 알코올센서 모듈(220)에 각각 유입된다. 유입된 시료가스에 포함된 알코올은 알코올센서 모듈(220)의 감지막(225)과 반응하여 감지막(225)의 저항값을 변화시킨다. 그리고 저항값의 변화에 따른 전기신호는 제어기에 전달되고, 제어기에서는 이 전기신호를 통해서 알코올의 농도를 측정하고 알코올의 농도가 미리 정해진 값, 예를 들어, 1ppm 이상이면, 시동이 걸리는 것을 방지하는 제어신호를 차량에 송신한다. 또한, 운전자에게 스피커나 표시부를 통해서 경고 메시지를 전달한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음주운전 방지 장치의 개념도이다. 본 실시예는 도 1에 도시된 실시예와 배기관(175) 및 알코올센서(300)의 구조에 차이가 있으므로, 여기에 대해서만 설명한다.
도 1에 도시된 실시예에서는 배기관(170)의 개방된 타단에 반도체식 알코올센서(200)의 시료가스통로(210)가 연결되지만, 본 실시예에서는 배기관(175)의 중간에 화학식 알코올센서(300)가 설치된다. 화학식 알코올센서(300)는 감지부(320)에 정량의 시료가스가 유입되는 것이 중요하다.
알코올센서(300)는 감지부(320), 알코올센서용 흡입 펌프(340)를 포함한다.
감지부(320)는 시료가스챔버(310)와 시료가스챔버(310)의 내부공간(313)에 설치되는 반응셀(314)을 포함한다.
시료가스챔버(310)는 시료가스가 유입되는 시료가스유입관(311)과, 시료가스가 유출되는 시료가스유출관(312) 및 시료가스유입관(311)에서 유입된 시료가스가 시료가스유출관(312) 방향으로 유동하도록 안내하는 내부 공간(313)을 구비한다.
시료가스챔버(310)의 시료가스유입관(311)은 배기관(175)과 연결되며, 시료가스유출관(312)은 알코올센서용 흡입 펌프(340)와 연결된다.
시료가스챔버(310)의 시료가스유입관(311)과 시료가스유출관(312) 사이의 내부 공간(313)에는 반응셀(314)이 설치된다. 반응셀(314)은 시료가스의 알코올 농도에 따라서 변화하는 전류 값을 출력한다.
반응셀(314)는 감지 전극과 대향 전극 및 감지 전극과 대향 전극 사이에 게재된 전해질을 포함한다. 감지 전극에서 이온으로 분해된 알코올은 전해질을 통과한 후 대향 전극으로 이동한다. 이때 발생한 전류 값이 알코올 농도에 비례하는 검출신호 값이 된다.
알코올센서용 흡입 펌프(340)는 배기관(175)에 흐르는 시료가스 중에서 정량을 시료가스챔버(310)에 흡입시키는 역할을 한다. 알코올센서용 흡입 펌프(340)는 시료가스챔버(310)의 시료가스유출관(312)과 연통되도록 설치된다. 알코올센서용 흡입 펌프(340)는 이산화탄소가 감지된 후 일정한 시간이 지난 시점에 순간적으로 동작하여 정량의 시료가스를 채취한다. 알코올센서용 흡입 펌프(340)로는 솔레노이드 펌프를 사용할 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 음주운전 방지 장치의 작용에 대해서 설명한다.
먼저, 이산화탄소의 농도를 측정한다. 본 단계는 도 1에 도시된 실시예와 동일하므로, 설명을 생략한다.
계산된 이산화탄소의 농도가 기준값 이상으로서, 운전자가 차량에 탑승한 것이 확인되면, 잠시 후 제어기의 제어신호에 의해서 알코올센서용 흡입 펌프(340)가 작동하면서, 시료가스챔버(310)에 정량의 시료가스가 유입된다.
이때, 알코올센서용 흡입 펌프(340)가 연속적으로 복수 회 가동될 수도 있다. 즉, 알코올센서용 흡입 펌프(340)의 솔레노이드 액추에이터에 전원을 짧은 간격으로 복수 회 인가하여, 알코올센서용 흡입 펌프(340)가 연속적으로 복수 회 가동되도록 할 수 있다. 이러한 방법으로 시료가스챔버(310)의 내부로 많은 양의 호기 가스를 유입시키면, 알코올 농도가 낮을 경우에도 알코올 농도를 더욱 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다. 복수 회 가동된 경우에는 제어기가 이를 고려하여 알코올 농도 값을 보정한다.
유입된 시료가스 내에 포함된 알코올은 시료가스챔버(310)에 설치된 반응셀(314)의 감지 전극에서 전부 이온으로 분해된 후 전해질을 통과하여 대향 전극으로 이동한다. 이때 발생한 전류 값이 알코올 농도에 비례하는 검출신호 값이 된다.
제어기에서는 이 검출신호 값을 통해서 알코올의 농도를 측정하고 알코올의 농도가 미리 정해진 값 이상이면, 시동이 걸리는 것을 방지하는 제어신호를 차량에 송신한다. 또한, 운전자에게 스피커나 표시부를 통해서 경고 메시지를 전달한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음주운전 방지 장치의 개념도이다.
본 실시예는 도 5에 도시된 실시예와 달리 알코올센서용 흡입 펌프를 사용하지 않으며, 밸브(430, 440)가, 배기관(175)과 감지부(420) 사이 및 배기관(175)의 개방된 끝단에 각각 설치된다.
본 실시예에서는 계산된 이산화탄소의 농도가 기준값 이상으로서, 운전자가 차량에 탑승한 것이 확인되면, 제어기의 제어신호에 의해서 잠시 후 배기관(175)과 감지부(420) 사이의 밸브(440)가 열리고, 배기관(175)의 개방된 끝단에 설치된 밸브(430)가 닫히면서, 배기관(175)에 흐르는 시료가스가 시료가스챔버(310)에 유입된다. 일정한 시간이 지나 정량의 시료가스가 감지부(420)에 공급되면, 배기관(175)과 감지부(420) 사이의 밸브(440)가 닫히고, 배기관(175)의 개방된 끝단에 설치된 밸브(430)가 열린다.
유입된 시료가스 내에 포함된 알코올은 시료가스챔버(410)에 설치된 반응셀(414)의 감지 전극에서 전부 이온으로 분해된 후 전해질을 통과하여 대향 전극으로 이동한다. 이때 발생한 전류 값이 알코올 농도에 비례하는 검출신호 값이 된다.
제어기에서는 이 검출신호 값을 통해서 알코올의 농도를 측정하고 알코올의 농도가 미리 정해진 값 이상이면, 시동이 걸리는 것을 방지하는 제어신호를 차량에 송신한다. 또한, 운전자에게 스피커나 표시부를 통해서 경고 메시지를 전달한다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 광도파로(10)는 직선 형태의 금속관으로 설명하였으나, U자 형태의 금속관일 수도 있다.
또한, 도 6에 도시된 실시예에서 배기관(175)과 감지부(420) 사이 및 배기관(175)의 개방된 끝단에 밸브(430, 440)를 각각 설치하는 것으로 설명하였으나, 배기관의 개방된 끝단에 삼방 밸브를 설치하고, 삼방 밸브에 한쪽 출구 측에 시료가스챔버를 설치할 수도 있다. 그리고 측정시에는 시료가스가 시료가스챔버로 향하도록 삼방 밸브를 제어하고, 비측정시에는 시료가스가 배기관의 개방된 끝단을 통해서 외부로 배출되도록 삼방 밸브를 제어할 수 있다.
1, 2, 3: 음주운전 방지 장치
100: 이산화탄소 센서
120: 연결관
150: 흡입펌프
170, 175: 배기관
200: 반도체식 알코올센서
300, 400: 화학식 알코올센서
320, 420: 감지부
340: 알코올센서용 흡입 펌프
430, 440: 밸브

Claims (9)

  1. 시료가스가 유입되는 시료가스 유입관 및 유입된 시료가스가 배출되는 시료가스 유출관을 포함하며, 시료가스 유입관을 통해서 유입된 시료가스에 포함된 이산화탄소의 농도에 따른 전기신호를 발생하는 이산화탄소 센서와,
    상기 이산화탄소 센서의 시료가스 유출구와 연결되며, 가동시에 상기 이산화탄소 센서의 내부로 시료가스를 유입시키는 흡입 펌프와,
    상기 흡입 펌프의 출구와 연결된 배기관과,
    상기 배기관에 흐르는 시료가스의 알코올 농도에 따른 전기신호를 발생하는 알코올센서와,
    상기 이산화탄소 센서의 전기신호에 따른 이산화탄소의 농도가 미리 정해진 값 이상일 경우에 상기 알코올센서의 전기신호에 따라 음주 상태인지 여부를 판단하여 차량의 시동장치를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하며,
    상기 알코올센서는,
    상기 배기관과 연결되는 시료가스챔버와,
    상기 시료가스챔버의 내부에 배치되는 감지셀과,
    상기 배기관과 시료가스챔버 사이의 경로를 연결 또는 차단하도록 설치되는 제1밸브와,
    상기 배기관의 개방된 단부를 개방 또는 차단하도록 설치되는 제2밸브를 포함하며,
    상기 제어기는,
    상기 이산화탄소 센서의 전기신호에 따른 이산화탄소의 농도가 미리 정해진 값 이상일 경우에 상기 제1밸브가 개방되는 동시에 상기 제2밸브가 차단되며, 일정한 시간이 경과한 후 상기 제1밸브가 차단되고, 상기 제2밸브가 개방되도록 상기 제1밸브 및 제2밸브를 제어하는 음주운전 방지 장치.
  2. 시료가스가 유입되는 시료가스 유입관 및 유입된 시료가스가 배출되는 시료가스 유출관을 포함하며, 시료가스 유입관을 통해서 유입된 시료가스에 포함된 이산화탄소의 농도에 따른 전기신호를 발생하는 이산화탄소 센서와,
    상기 이산화탄소 센서의 시료가스 유출구와 연결되며, 가동시에 상기 이산화탄소 센서의 내부로 시료가스를 유입시키는 흡입 펌프와,
    상기 흡입 펌프의 출구와 연결된 배기관과,
    상기 배기관에 흐르는 시료가스의 알코올 농도에 따른 전기신호를 발생하는 알코올센서와,
    상기 이산화탄소 센서의 전기신호에 따른 이산화탄소의 농도가 미리 정해진 값 이상일 경우에 상기 알코올센서의 전기신호에 따라 음주 상태인지 여부를 판단하여 차량의 시동장치를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하며,
    상기 알코올센서는,
    상기 배기관에 설치되는 삼방밸브와,
    상기 삼방밸브와 연결되는 시료가스챔버와,
    상기 시료가스챔버의 내부에 배치되는 감지셀을 포함하며,
    상기 제어기는,
    상기 이산화탄소 센서의 전기신호에 따른 이산화탄소의 농도가 미리 정해진 값 이상일 경우에 상기 시료가스챔버를 향해서 시료가스가 흐르도록 삼방밸브를 제어하고, 일정한 시간이 경과한 후 상기 배기관의 개방된 단부를 통해서 시료가스가 외부로 배출되도록 삼방밸브를 제어하는 음주운전 방지 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이산화탄소 센서는 비분산 적외선 방식의 가스 센서인 음주운전 방지 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 알코올센서는,
    상기 배기관과 연결되며, 적어도 하나의 알코올센서 모듈 설치구멍이 형성된 시료가스통로와,
    상기 알코올센서 모듈 설치구멍이 설치되는 적어도 하나의 알코올센서 모듈을 포함하는 음주운전 방지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시료가스통로에는 상기 배기관과 연결된 유입구가 형성되고, 상기 유입구 반대쪽에는 적어도 하나의 유출구가 형성되며,
    상기 유출구의 전체 면적의 합은 상기 유입구의 면적에 비해서 작은 음주운전 방지 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 알코올센서 모듈은,
    상류 측 일단과 하류 측 일단에 각각 적어도 하나의 관통구멍이 형성된 하우징과,
    상기 하우징 내부에 설치되며, 발열체 패턴, 전극 및 감지막이 형성된 절연체기판과,
    상기 전극과 전기적으로 연결된 복수의 스템핀을 포함하며,
    하류 측 일단에 형성된 적어도 하나의 관통구멍의 면적의 합은 상류 측 일단에 형성된 적어도 하나의 관통구멍의 면적의 합에 비해 작은 음주운전 방지 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 알코올센서는,
    상기 배기관과 연결되는 시료가스챔버와,
    상기 시료가스챔버의 내부에 배치되는 감지셀과,
    상기 시료가스챔버의 하류 측에 연결되는 알코올센서용 흡입 펌프를 포함하는 음주운전 방지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 알코올센서용 흡입 펌프가 연속적으로 복수 회 가동되도록 제어하는 음주운전 방지 장치.
  9. 삭제
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