KR102134613B1 - 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템 - Google Patents

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KR102134613B1
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Abstract

본 발명은 클라우드 기술 기반으로 설치 장소 낭비를 막고 운영 인력 등의 경비 절감으로 경쟁력을 제고할 수 있는 사물인터넷을 이용한 통합 안전관리 시스템을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 복수의 연구실에 각각 할당된 복합센서모듈(61); 상기 복합센서모듈(61)이 감지한 센서데이터를 수집하는 마이크로컨트롤러유닛(MCU)(63); 상기 센서데이터가 규정에 위반되는지 여부를 판단하고, 규정에 위반되는 경우 경보를 관리자단말(67)에 전송하며, 출입자 단말의 고유번호를 상기 MCU로부터 수신하여 DB에 등록된 리스트와 검색비교하여 허가된 단말인지 여부를 판단하고, 출입자 단말에 앱을 다운로드할 수 있는 URL을 전송하며, 출입자 단말로부터 패스워드를 수신하는 웹서버(65); 상기 웹서버(65)에 각종 센서데이터가 구비된 DB서버(69); 및, 상기 웹서버(65)로부터 상기 센서데이터를 전송받는 관리자단말(67);을 포함하되, 상기 MCU(63)가 상기 복합센서모듈(61)로부터 센서데이터를 수집하는 수집단계(S100); 웹서버(65)가 상기 센서데이터가 규정에 위반되는지 여부를 판단하는 판단단계(S200); 위반되는 경우, 웹서버(65)가 경보를 관리자단말(67)에 전송하는 경보단계(S300); DB서버(69)가 상기 센서데이터를 각 연구실별로 DB에 저장하는 저장단계(S400); 및, 웹서버(65)가 관리자단말(67)로 상기 센서데이터를 전송하는 단계(S500);를 진행하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템을 제공한다.
상기와 같은 구성에 의하여, 본 발명은 클라우드 기술 기반으로 연구실내에 서버를 설치하거나 운영하는 방법이 아니기 때문에 설치 장소 및 운영 인력 등의 경비 절감으로 경쟁력을 제고할 수 있는 유리한 효과가 있다.

Description

사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템{The System for Integrated Safety Management of Laboratories using IoT}
본 발명은 시약장을 구비한 연구실들을 통합적으로 안전관리하는 시스템에 관한 것으로서, 특히 사물인터넷(Internet of Things, IoT)의 M2M(Machine to Machine)기술을 기반으로 하는 복합센서모듈 네트워크의 컴퓨팅 환경에서 실시간으로 환경정보를 수집하고 연구인력 및 출입자 관리를 실시간으로 통합적으로 감시하여, 안전사고의 요인을 인지하여 사전에 예방하도록 하는 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템에 관한 것이다.
연구실은 특성상 새로운 물질을 취급하고, 장비제작 활용 등의 다양한 위험요소에 상시 노출되어 있는 환경이므로 복합적으로 감시할 수 있는 연구실 안전관리 시스템이 필요하다.
정부의 연구 안전 제도 및 지원 사업을 통하여 안전검사 대상 기관을 늘리고 검사소요 시간과 검사 지적사항이 증가함에도 불구하고 안전 사고발생은 계속 증가하고 있으며 주로 대학기관에서 사고 발생 빈도가 높은 것으로 분석되고 있다.
따라서 통합적인 안전관리 시스템을 통한 연구실험실의 안전 확보, 연구 활동 종사자 보호 및 연구에 전념할 수 있는 연구 환경 조성 등을 위하여 언제 어디서나 관제가 가능한 IoT 기반의 안전 관리 시스템에 관한 기술이 절실한 현실이다.
정부에서는 안전 환경 지원사업을 통해 IoT기반 스마트 안전관리 시스템을 구축하는데 소요되는 경비의 부담을 경감하는 정책을 발표하고 있고, 이에 따라 연구실 안전관리 시장이 본격적으로 형성되어 관련 기술개발의 필요성이 대두되었다.
또한 연구실 내부의 위험 요소와 사고 방지 및 체계적 관리를 위하여 연구실 안전관리 사각지대 해소와 안전하고 쾌적한 연구 환경 조성 및 안전문화 확산 추진이 필요하게 되었다.
그러나 종래 기술은 시설 감시 솔루션, 감시가능한 시약장 제품 등 개별적인 감시 서비스가 있으나 연구실의 특성에 맞는 통합적인 안전관리 시스템에 관한 기술은 전무한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0144594호 "연구 실험실 안전관리 통합 솔루션"
본 발명은 클라우드 기술 기반으로 설치 장소 낭비를 막고 운영 인력 등의 경비 절감으로 경쟁력을 제고할 수 있는 사물인터넷을 이용한 통합 안전관리 시스템을 얻는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 실시간으로 센서데이터를 수집하여 사고 사례 분석 기준을 마련하고 사고 유형별 재발 방지 대책을 수립할 수 있는 사물인터넷을 이용한 통합 안전관리 시스템을 얻는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 연구실 출입자의 관리를 자동으로 하여 상주, 방문인원의 출입을 통제하고 관리할 수 있는 사물인터넷을 이용한 통합 안전관리 시스템을 얻는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 평상시에는 전력을 전혀 소모하지 않다가 외부충격 등이 가해질 때만 비로소 전력을 소모하는 센서를 얻는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 평상시에는 잠겨 있지 않다가 갑작스런 외부 충격에 의해 자동으로 문을 잠글 수 있는 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 복수의 연구실에 각각 할당된 복합센서모듈(61); 상기 복합센서모듈(61)이 감지한 센서데이터를 수집하는 마이크로컨트롤러유닛(MCU)(63); 상기 센서데이터가 규정에 위반되는지 여부를 판단하고, 규정에 위반되는 경우 경보를 관리자단말(67)에 전송하며, 출입자 단말의 고유번호를 상기 MCU로부터 수신하여 DB에 등록된 리스트와 검색비교하여 허가된 단말인지 여부를 판단하고, 출입자 단말에 앱을 다운로드할 수 있는 URL을 전송하며, 출입자 단말로부터 패스워드를 수신하는 웹서버(65); 상기 웹서버(65)에 각종 센서데이터가 구비된 DB서버(69); 및, 상기 웹서버(65)로부터 상기 센서데이터를 전송받는 관리자단말(67);을 포함하되, 상기 MCU(63)가 상기 복합센서모듈(61)로부터 센서데이터를 수집하는 수집단계(S100); 웹서버(65)가 상기 센서데이터가 규정에 위반되는지 여부를 판단하는 판단단계(S200); 위반되는 경우, 웹서버(65)가 경보를 관리자단말(67)에 전송하는 경보단계(S300); DB서버(69)가 상기 센서데이터를 각 연구실별로 DB에 저장하는 저장단계(S400); 및, 웹서버(65)가 관리자단말(67)로 상기 센서데이터를 전송하는 단계(S500);를 진행하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템을 제공한다.
여기서 상기 판단단계(S200)는, 웹서버(65)가 비콘센서가 감지한 출입자 단말로부터 전송받은 패스워드가 일치하는지 여부를 판단하는 출입관리단계를 포함하고, 상기 복합센서모듈(61)은, 복수개의 연구실에 각각 할당된 센서모듈이고, 연구실에 구비된 하나 이상의 시약장 내부의 가스, 온도 및 습도를 감지하는 시약장센서, 출입자 단말을 근거리에서 감지하는 비콘센서, 미세먼지를 감지하는 광학먼지센서 및 방사능농도를 감지하는 방사능측정센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가 상기 출입관리단계는, 상기 비콘센서가 출입자 단말을 감지하여 출입자 단말의 고유번호를 마이크로컨트롤러유닛(63)에 전송하는 단계(S210); 상기 마이크로컨트롤러유닛(63)이 웹서버(65)로 상기 고유번호를 전송하는 단계(S220); 상기 웹서버(65)가 상기 고유번호를 DB에 등록된 리스트와 검색비교하여 허가된 단말인지 여부를 판단하는 단계(S230); 허가된 단말로 판단하면, 웹서버(65)가 출입자 단말에 앱을 다운로드할 수 있는 URL을 전송하는 단계(S240); 및, 웹서버(65)가 출입자 단말로부터 패스워드를 전송받는 단계(S250);를 진행할 수 있다.
또한 여기서 상기 복합센서모듈(61)은 터치를 감지하는 기립센서(10)를 포함하고, 상기 기립센서(10)는, 반구형의 폐쇄된 커버(11); 상기 커버(11)의 내부공간(18)의 저면에 형성되고 전도성이며 고체인 무게중심체(13); 상기 무게중심체(13)의 상면에 투입된 전도성의 유체(15); 및, 상기 커버(11)의 내면에 구비되고 상기 전도성의 유체(15)로부터 소정간격 이격되어 가로방향으로 긴 직사각형 형태로 형성된 전극(17);을 포함하고, 일단이 전기적으로 상기 전극에 연결되고 타단이 전기적으로 상기 무게중심체에 연결되며 양단이 하방으로 'C'자 형태로 구부러진 철심(71)의 외주면을 감는 코일(72); MR 유체(73)를 수용하고 저면이 개방되며 상기 철심(71)의 양단의 개방된 공간에 위치하는 내부셀(74); 및, 상기 내부셀(74)의 개방된 저면에 실링된 유연한 그래핀(75);을 포함하는 자력발생부(70)가 시약장 프레임(76)의 상부에 구비될 수 있다.
상기 자력발생부(70)에 대응하여, 상기 그래핀(75)을 수용하는 홈(81)이 형성되어 있고, 도어의 상부에 구비된 홈부(80)를 더 포함하는 것이 좋다.
상기와 같은 구성에 의하여, 본 발명은 클라우드 기술 기반으로 연구실내에 서버를 설치하거나 운영하는 방법이 아니기 때문에 설치 장소 및 운영 인력 등의 경비 절감으로 경쟁력을 제고할 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한 본 발명의 방법은, 실시간으로 센서데이터를 수집하여 데이터를 축적하기 때문에 빅데이터로 활용하여 사고 사례 분석 기준을 마련하고 사고 유형별 재발 방지 대책을 수립할 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 연구실 출입자 자동 관리를 이용하여 상주, 방문인원의 출입을 통제하고 관리할 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, IoT, 클라우드 서버 등의 기술을 적용하여 안전의 정보화·지능화 도모 및 기관 자율 안전관리 기반을 구축하여 365일 24시간 실시간 원격 모니터링으로 연구실 안전관리 인력 및 예산 부족 문제 해결할 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 출입자 관리(입/퇴실, 외부 출입자 명단, 지체시간, 방문사유 등)가 원격으로 실시간 가능하고 외부 침입을 제한하며 연구원의 인적 관리가 가능하게 하는 유리한 효과가 있다.
또한 본 발명의 기립센서(10)에 의하면, 평상시에는 개방회로를 구성하므로 전력을 전혀 소모하지 않다가 외부충격 등이 가해질 때만 비로소 전력을 소모하는 점에서 경제성을 제고하고 고장율도 현저히 감소할 수 있으며, 설사 외부충격이 없어도 온도가 이상적으로 높아지는 경우도 감지할 수 있는 유리한 효과가 있다.
나아가 본 발명에 의하면, 평상시에는 전력소모 없이 시약장 등의 도어가 열리지만, 외부충격이 있을 때에만 전력을 소모하면서 자동으로 도어가 잠기도록 함으로써 전력을 최소하면서 보안을 강화하는 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템의 전체구성도이다.
도 2는 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템에 의하여 안전관리를 하는 방법을 나타내는 전체순서도이다.
도 3은 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템이 수행하는 출입관리의 구체적인 순서도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템에 사용될 수 있는 기립센서(10)의 종단면도와 사시도이다.
도 6는 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템에 사용되는 기립센서(10)가 외부충격이 가해진 경우 폐회로를 구성하는 일실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템에 사용되는 자동 로킹 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템에 사용되는 자동 로킹 장치의 홈부 사시도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템의 전체구성도이다.
도 1에 도시된 복합센서모듈(61)은 복수개의 연구실에 각각 할당된 센서모듈이고, 연구실에 구비된 하나 이상의 시약장 내부의 가스, 온도 및 습도를 감지하는 시약장센서, 출입자 단말을 근거리에서 감지하는 비콘센서, 미세먼지를 감지하는 광학먼지센서 및 방사능농도를 감지하는 방사능측정센서를 포함할 수 있다.
MCU(63)는 상기 각종 센서들이 감지한 데이터인 센서데이터를 수집하는데, 예를 들어, 비콘센서가 감지한 출입자 단말의 고유번호를 수신할 수 있다.
웹서버(65)는 상기 센서데이터가 규정에 위반되는지 여부를 판단하고, 규정에 위반되는 경우 경보를 관리자단말(67)에 전송하며, 출입자 단말의 고유번호를 수신하여 DB에 등록된 리스트와 검색비교하여 허가된 단말인지 여부를 판단할 수 있다. 나아가 출입자 단말에 앱을 다운로드할 수 있는 URL을 전송할 수도 있고 출입자 단말로부터 패스워드를 수신할 수 있다.
웹서버(65)에는 DB서버(69)가 구비될 수 있는데, DB서버(69)에 의해 구축된 DB 내의 각종 센서데이터를 이용하여 실시간 실내 온도, 습도, 침수, 전압, UPS, 정류기의 전압 측정 및 정전, 특정 시설 및 기계, 회로 등의 정전 및 과부하 등을 감시하는 자료로 활용할 수 있다.
관리자단말(67)은 웹서버(65)로부터 상기 센서데이터를 전송받을 수 있고, 바람직하게는 관리자가 관리자단말(67)을 이용하여 원격으로 실내 순환팬, 배출팬 등의 속도 및 온/오프 제어명령 등을 지능형 MCU에서 가동부(미도시)에 전달할 수 있다.
도 2는 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템에 의하여 안전관리를 하는 방법을 나타내는 전체순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 먼저, 마이크로컨트롤러유닛(63)(MCU)이 복합센서모듈(61)로부터 센서데이터를 수집하는 수집단계(S100)를 진행한다.
여기서 상기 복합센서모듈(61)은, 복수개의 연구실에 각각 할당된 센서모듈이고, 연구실에 구비된 하나 이상의 시약장 내부의 가스, 온도 및 습도를 감지하는 시약장센서, 출입자 단말을 근거리에서 감지하는 비콘센서, 미세먼지를 감지하는 광학먼지센서 및 방사능농도를 감지하는 방사능측정센서를 포함할 수 있다.
상기 센서데이터는 상기 각종 센서들이 감지한 데이터를 의미하고 각 센서데이터는 MCU로 수집된다.
다음으로, 웹서버(65)가 상기 센서데이터가 규정에 위반되는지 여부를 판단하는 판단단계(S200)를 진행한다. 여기서 웹서버(65)는 클라우드서버, SMS 발송서버 등을 포함하는 넓은 개념이다. DB서버(69) 또는 포함할 수도 있고, 별도로 구비될 수도 있다.
상기 규정은, 예를 들어 연구실 또는 시약장의 한계온도가 50℃의 규정 등을 의미한다. 즉 상기 온도에 관한 규정을 초과하면 경보를 알리게끔 하는 것이다.
다음으로, 상기 판단단계의 결과 규정에 위반되는 경우, 웹서버(65)가 경보를 관리자단말(67)에 전송하는 경보단계(S300)를 진행한다. 구체적으로 SMS를 이용하여 경보하는 것이 좋다.
다음으로, DB서버(69)가 상기 센서데이터를 각 연구실별로 DB에 저장하는 저장단계(S400)를 진행한다. DB서버(69)는 웹서버(65)와 별도로 구축된 것일 수도 있고, 통합된 서버일 수도 있다. 상기 DB에 저장된 각종 센서데이터를 이용하여 실시간 실내 온도, 습도, 침수, 전압, UPS, 정류기의 전압 측정 및 정전, 특정 시설 및 기계, 회로 등의 정전 및 과부하 등을 감시하는 자료로 쓰일 수 있다. 나아가 각종 감시 대상 환경 측정의 결과 데이터로서 보관되고, 가공 처리하여 시각적 표현을 가능하게 할 수 있다.
다음으로, 웹서버(65)가 관리자단말(67)로 상기 센서데이터를 전송하는 단계(S500)를 진행한다. 센서데이터를 관찰하여 필요한 경우 관리자가 원격으로 실내 순환팬, 배출팬 등의 속도 및 온/오프 제어명령 등을 지능형 MCU에서 가동부(미도시)에 전달하는 것이 좋다.
한편 상기 판단단계(S200)는, 웹서버(65)가 비콘센서가 감지한 출입자 단말로부터 전송받은 패스워드가 일치하는지 여부를 판단하는 출입관리단계를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템이 수행하는 출입관리의 구체적인 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 상기 출입관리단계는, 상기 비콘센서가 출입자 단말을 감지하여 출입자 단말의 고유번호를 마이크로컨트롤러유닛(63)에 전송하는 단계(S210)를 진행한다.
저 전력블루투스 4.0(BLE4.0)은 저속의 데이터 전송률을 통한 전력 소모를 최소화하여, 코인 셀(coin cell) 배터리를 이용할 경우 1년 이상 동작 가능하고, 페어링 없이 디바이스 연결 절차를 간소화할 수 있는 장점이 있다.
한편 외부 출입자의 경우에는 예약을 통하여 출입허가 시 출입문에 접근 시 모바일 앱을 통하여 패스워드 인증으로 출입할 수 있다.
다음으로, 상기 마이크로컨트롤러유닛(63)이 웹서버(65)로 상기 고유번호를 전송하는 단계(S220)를 진행한다.
상기 웹서버(65)가 상기 고유번호를 DB에 등록된 리스트와 검색비교하여 허가된 단말인지 여부를 판단하는 단계(S230)를 진행한다.
구체적으로 비콘센서가 출입자 단말을 감지하면 출입자 단말에 설치된 모바일단말관리(MDM) 앱을 통하여 웹서버(65)에서 허가된 단말인지 여부를 판단하고 고유한 패스워드 인증방식으로 출입문 잠금장치를 제어할 수 있도록 한다.
다음으로, 허가된 단말로 판단하면, 웹서버(65)가 출입자 단말에 앱을 다운로드할 수 있는 URL을 전송하는 단계(S240)를 진행한다. 출입자는 상기 URL을 통해 패스워드 입력이 가능한 앱을 다운받을 수 있다.
다음으로, 웹서버(65)가 출입자 단말로부터 패스워드를 전송받는 단계(S250)를 진행한다. 즉 패스워드를 입력할 수 있는 앱을 통해 패스워드를 부여받으면, 출입자가 그 패스워드를 출입문에 입력함으로써 비로소 게이트가 열리는 방식이 좋다.
이로써 출입자 관리(입/퇴실, 외부 출입자 명단, 지체시간, 방문사유 등)가 가능하고 외부 침입을 제한하며 연구원의 인적 관리가 가능하게 된다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템에 사용될 수 있는 기립센서(10)의 종단면도와 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 복합센서모듈(61)은 터치를 감지하는 기립센서(10)를 포함할 수 있고, 구체적으로 상기 기립센서(10)는, 내부가 비어 있는 반구형의 폐쇄된 커버(11)로 몸체를 구성한다.
또한 상기 커버(11)의 내부공간(18)의 저면에 형성되고 전도성이며 고체인 무게중심체(13)가 구비된다. 이는 상기 무게중심체(13)가 커버(11)에 외부 충격이 가해지더라도 무게중심이 최저면에 있기 때문에 오뚝이처럼 다시 직립할 수 있게 해준다.
한편 상기 무게중심체(13)의 상면에 투입된 전도성의 유체(15)가 구비된다. 이 유체(15)는 액체형태이기 때문에 외부충격에도 관성때문에 상부 액면이 그대로 수평하게 유지될 수 있는 특성을 가진다.
또한 상기 커버(11)의 내면에 구비되고 상기 전도성의 유체(15)에 소정간격 이격되어 형성된 전극(17)이 더 구비된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전극(17)이 형성된 내부공간은 진공상태이고, 도어(30) 등의 외부충격에 의하여 커버(11)가 기울어지면 상기 무게중심체(13) 및 전극(17)이 전도성의 유체(15)에 의하여 직렬로 전기적으로 연결되어서, 폐회로를 구성한다.
도 6는 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템에 사용되는 기립센서(10)가 외부충격이 가해진 경우 폐회로를 구성하는 일실시예를 나타낸 도면이다.
도 6에서 보는 바와 같이, 도어(30)와 같이 외부충격이 커버(11)에 가해지면 기립센서(10)가 중심을 잃고 기울어지면서 전도성의 유체(15)가 전극(17)에 닿아, 결과적으로 무게중심체(13), 전도성의 유체(15), 전극(17), 무선송신모듈이 폐회로를 구성하여 전류가 흐름으로서 외부충격을 감지할 수 있는 것이다.
이와 같은 기립센서(10)의 가장 큰 장점은, 다른 센서가 평상시에도 항상 전력을 소모하는 것과는 달리 평상시에는 개방회로를 구성하므로 전력을 전혀 소모하지 않다가 외부충격 등이 가해질 때만 비로소 전력을 소모한다는 것이다. 따라서 전력손실을 최소한으로 줄일 수 있고 고장율도 낮출 수 있다.
나아가 상기 전도성의 유체(15)는 온도에 따라 부피팽창하는 수은인 것이 좋다. 수은은 온도에 따라 부피팽창을 하므로 외부충격이 없더라도 온도가 이상적으로 높아지면 부피팽창에 의해 전극(17)에 접촉함으로써 이상적인 온도상승도 감지할 수 있는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템에 사용되는 자동 로킹 장치의 단면도이다.
도 7에서 보듯이, 자동 로킹 장치(70, 80)는 일반적으로 시약장에 구비될 수 있고, 상기 기립센서(10)의 무선통신모듈(19)을 대체할 수 있다. 즉, 무선통신모듈(19) 대신에 자동 로킹 장치(70, 80)의 자력발생부(70)가 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로 자동 로킹 장치(70, 80)는 크게 자력발생부(70)와 홈부(80)로 구성될 수 있다.
자력발생부(70)는 일단이 전기적으로 상기 전극에 연결되고 타단이 전기적으로 상기 무게중심체에 연결되며 양단이 하방으로 'C'자 형태로 구부러진 철심(71)의 외주면을 감는 코일(72)을 포함한다. 즉 상기 코일(72)에 전류가 흐르면 철심(71)에 강력한 자력이 형성될 수 있다.
한편 자력발생부(70)는 MR(Magneto-Rheological) 유체를 수용하고 저면이 개방되며 상기 철심(71)의 양단의 개방된 공간에 위치하는 내부셀(74)이 구비된다. 상기 MR유체는 자력에 의해 고체화되고, 자력이 없으면 다시 액상형태가 되는 것은 당업자에게 자명하다.
또한 자력발생부(70)는 상기 내부셀(74)의 개방된 저면을 실링하는 유연한 그래핀(75)을 포함한다. 그래핀(75)은 강도가 철보다 강하면서도 유연한 재질이다.
상기와 같은 구성에 의하여, 코일(72)에 전류가 흘러 자력이 발생하면 MR유체는 고체처럼 단단해지고, 전류가 끊기면 다시 MR유체가 액상이 된다.
이에 대응하여, 상기 그래핀(75)을 수용하는 홈(81)이 형성되어 있고, 도어의 상부에 구비된 홈부(80)를 더 포함할 수 있다.
자동 로킹 장치(70)의 기능에 대하여 보다 상세히 설명하면, 개방회로에서는 전류가 흐르지 않고, 액상상태의 MR유체가 중력에 의해 그래핀(75)을 하부로 늘어져 있도록 한다. 즉 도어를 열어도 그래핀(75)이 쉽게 홈(81)에서 빠져나와 도어가 열릴 수 있다.
그러나 기립센서가 외부 충격에 의하여 기울어져 폐회로를 구성하면, 전선로(77)에 구비된 전원(78)에 의해 전류가 폐회로를 흐르게 되고, 코일(72)에도 전류가 흘러 철심(71)내부에 강력한 자력이 형성된다.
그리하여 상기 자력이 MR유체를 고체화시킴으로써 그래핀(75) 또한 단단한 형태로 고정한다. 따라서 그래핀(75)은 홈부(80)의 홈(81)에 단단히 끼워져 있기 때문에 결과적으로 도어는 열리지 않게 된다.
나아가 기립센서가 충격 후 다시 제자리로 기립하게 되더라도 폐회로를 게쏙 유지할 수 있는 자기유지회로(79)가 더 구비되는 것이 좋다.
도 8은 본 발명의 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템에 사용되는 자동 로킹 장치의 홈부 사시도이다.
도 8에서 보듯이, 도어(30)의 상면에는 홈부(81)가 구비되고, 홈부(81)의 상면에는 홈(81)이 형성되어 그래핀(75)을 수용할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 과제와 동일한 범위 내에서 다양한 설계 변경을 시도할 수도 있을 것이나, 이러한 설계변경으로 인해 본 발명에서 전혀 예상치 못한 새로운 효과가 나타나지 않는 한, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 못할 것이다.
10: 기립센서 11: 커버
18: 내부공간 13:무게중심체
15: 유체 17: 전극
19: 무선통신모듈
61: 복합센서모듈 63: MCU
65: 웹서버 67: 관리자단말
69: DB서버
70: 자력발생부 71: 철심
72: 코일 73: MR 유체
74: 내부셀 75: 그래핀
76: 프레임
77: 전선로 78: 전원
79: 자기유지회로 80: 홈부
81: 홈

Claims (2)

  1. 복수의 연구실에 각각 할당된 복합센서모듈(61);
    상기 복합센서모듈(61)이 감지한 센서데이터를 수집하는 마이크로컨트롤러유닛(MCU)(63);
    상기 센서데이터가 규정에 위반되는지 여부를 판단하고, 규정에 위반되는 경우 경보를 관리자단말(67)에 전송하며, 출입자 단말의 고유번호를 상기 MCU로부터 수신하여 DB에 등록된 리스트와 검색비교하여 허가된 단말인지 여부를 판단하고, 출입자 단말에 앱을 다운로드할 수 있는 URL을 전송하며, 출입자 단말로부터 패스워드를 수신하고, 비콘센서가 감지한 출입자 단말로부터 전송받은 패스워드가 일치하는지 여부를 판단하는 웹서버(65);
    상기 웹서버(65)에 각종 센서데이터가 구비된 DB서버(69); 및,
    상기 웹서버(65)로부터 상기 센서데이터를 전송받는 관리자단말(67);을 포함하되,
    상기 복합센서모듈(61)은 복수개의 연구실에 각각 할당된 센서모듈로서,
    연구실에 구비된 하나 이상의 시약장 내부의 가스, 온도 및 습도를 감지하는 시약장센서, 출입자 단말을 근거리에서 감지하는 비콘센서, 미세먼지를 감지하는 광학먼지센서, 방사능농도를 감지하는 방사능측정센서 및 터치를 감지하는 기립센서(10)를 포함하고,
    상기 기립센서(10)는,
    반구형의 폐쇄된 커버(11);
    상기 커버(11)의 내부공간(18)의 저면에 형성되고 전도성이며 고체인 무게중심체(13);
    상기 무게중심체(13)의 상면에 투입된 전도성의 유체(15); 및,
    상기 커버(11)의 내면에 구비되고 상기 전도성의 유체(15)로부터 소정간격 이격되어 가로방향으로 긴 직사각형 형태로 형성된 전극(17);을 포함하고,
    일단이 전기적으로 상기 전극에 연결되고 타단이 전기적으로 상기 무게중심체에 연결되며 양단이 하방으로 'C'자 형태로 구부러진 철심(71)의 외주면을 감는 코일(72);
    MR 유체(73)를 수용하고 저면이 개방되며 상기 철심(71)의 양단의 개방된 공간에 위치하는 내부셀(74); 및,
    상기 내부셀(74)의 개방된 저면에 실링된 유연한 그래핀(75);을 포함하는 자력발생부(70)가 시약장 프레임(76)의 상부에 구비되되,
    상기 코일(72)과 전극의 전선로(77)에는 전원(78)이 더 구비되고 상기 전도성의 유체(15)가 전극(17)에서 이격되더라도 전원 공급을 계속 유지할 수 있는 자기유지회로(79)가 전선로(77)에 더 구비되고,
    도어(30)의 상부에 구비되고 상기 그래핀(75)을 수용하는 홈(81)이 형성되어 있는 홈부(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 이용한 연구실 통합 안전관리 시스템.

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