KR102232415B1 - 악취측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
대기중 또는 하수관망의 악취농도 측정을 보다 정확하게 할 수 있도록 하는 악취측정 장치 및 방법을 제시한다. 제시된 장치는 악취원에서의 공기를 포집하는 포집부; 상기 포집부에서 포집한 공기를 센싱하여 악취가스를 측정하는 센싱부; 및 상기 센싱부로부터의 측정 데이터를 근거로 악취 발생여부를 판단하고 그에 따른 알림을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 센싱부는 다수개의 센서 모듈이 행렬 형태로 배열된 센서 어레이 모듈을 포함하되, 상기 다수개의 센서 모듈은 각각 다수 종류의 악취물질을 센싱할 수 있도록 다수개의 센서를 포함한다.
Description
본 발명은 악취측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대기중에서 발생하는 악취 또는 하수관망으로부터 발생하는 악취의 농도를 측정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가정 내 하수는 하수관을 따라 맨홀로 모이고, 다시 연결관을 따라 주맨홀로 모인 상태에서 하수관거를 통해 하수처리장으로 흘러간다.
보통, 하수관을 통해 하수관거로 이동되는 하수의 부패로 인해 악취가 발생하는데, 이와 같이 발생되는 악취는 맨홀 및 하수관거의 개방된 부분 등을 통해 외부로 유출되고 있는 실정이다.
이와 같이 외부로 유출되는 악취로 인해 쾌적함을 추구하는 시민들에게 불쾌감을 주는 문제점이 있었다.
또한, 악취가 외부로 유출되지 않도록 밀폐시키거나 차단시키면, 하수관 또는 하수관거 내의 악취 농도가 높아짐에 따라 하수관거 작업자의 질식사 및 폭발사고의 원인을 제공하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 사정을 감안하여 제안된 것으로, 대기중에서 발생하는 악취 또는 하수관망으로부터 발산하는 악취에 대한 농도 측정을 보다 정확하게 할 수 있도록 하는 악취측정 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 악취측정 장치는, 악취원에서의 공기를 포집하는 포집부; 상기 포집부에서 포집한 공기를 센싱하여 악취가스를 측정하는 센싱부; 및 상기 센싱부로부터의 측정 데이터를 근거로 악취 발생여부를 판단하고 그에 따른 알림을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 센싱부는 다수개의 센서 모듈이 행렬 형태로 배열된 센서 어레이 모듈을 포함하되, 상기 다수개의 센서 모듈은 각각 다수 종류의 악취물질을 센싱할 수 있도록 다수개의 센서를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 악취 발생여부를 판단함에 있어서, 상기 다수개의 센서 모듈에서 측정된 악취가스의 농도를 기설정된 기준값과 비교하여 악취 발생여부를 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 다수개의 센서 모듈에서 측정된 악취가스의 농도의 평균값을 다양한 방법으로 구하고, 상기 평균값이 기설정된 기준값 이상이면 악취가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태는, 데이터 표시를 행하는 데이터 표시부를 추가로 포함하고, 상기 제어부는 악취가 발생된 것으로 판단되면 상기 데이터 표시부에 악취발생 및 해당 악취 데이터를 표시할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태는, 외부와의 통신이 가능한 통신부를 추가로 포함하고, 상기 제어부는 측정된 모든 데이터를 상기 통신부를 통해 외부로 보내거나 악취가 발생된 것으로 판단되면 상기 통신부를 통해 외부로 악취발생 및 해당 악취 데이터를 알릴 수 있다.
상기 다수개의 센서 모듈의 각각은 22종의 악취물질을 전부 또는 일부를 분석하되, 상기 22종의 악취물질은 1종의 암모니아, 1종의 트리메틸아민, 4종의 황화합물, 4종의 지방산, 5종의 알데하이드, 및 7종의 휘발성유기화합물로 구성될 수 있다. 악취방지법 시행규칙 제2조(지정악취물질) 제2호에 따른 악취지정물질이 변동될 경우 이 또한 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 악취측정 방법은, 포집부가, 악취원에서의 공기를 포집하는 단계; 센싱부가, 상기 포집된 공기를 센싱하여 악취가스를 측정하는 단계; 및 제어부가, 상기 측정된 데이터를 근거로 악취 발생여부를 판단하고 그에 따른 알림을 제어하는 단계;를 포함하고, 상기 센싱부는 다수개의 센서 모듈이 행렬 형태로 배열된 센서 어레이 모듈을 포함하되, 상기 다수개의 센서 모듈은 각각 다수 종류의 악취물질을 센싱할 수 있도록 다수개의 센서를 포함한다.
이러한 구성의 본 발명에 따르면, 다수개의 센서가 하나의 묶음으로 형성된 센서 모듈 여러 개를 행렬 형태로 배열시킨 센서 어레이 모듈을 사용함으로써, 악취원에서의 악취가스의 농도를 보다 정확히 측정할 수 있다.
특히, 다수개의 센서 모듈에서 측정된 악취가스의 농도의 평균값을 구하고 구해진 평균값이 기설정된 기준값 이상이면 악취가 발생한 것으로 판단하므로, 악취 발생 판단의 신뢰도를 높일 수 있다.
공기를 포집하는 포집관을 다수를 사용하여 주변 장애물에 구애받지 않고, 원거리 지점(악취발생 지점과 측정장치의 설치지점의 거리가 원거리여도 포집관을 통해 포집이 가능) 또는 다중 지점 또는 다중 공간에 대한 악취농도를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 장치의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 장치의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 센싱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 장치가 설치된 예들을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에서 에어 펌프/흡입팬과 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브의 제어 알고리즘을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 장치의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 센싱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 장치가 설치된 예들을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에서 에어 펌프/흡입팬과 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브의 제어 알고리즘을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 장치의 구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 장치의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 센싱부를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 악취측정 장치(100)는 포집부(10), 센싱부(12), 외부환경 센싱부(14), 데이터 표시부(16), 데이터 저장부(18), 통신부(20), 및 제어부(22)를 포함할 수 있다.
포집부(10)는 하수구 맨홀 등과 같이 악취가스를 유출하는 악취원에서의 공기를 포집할 수 있다.
예를 들어, 포집부(10)는 도 2 또는 도 3에서와 같이 하나 이상의 포집관(24), 하나 이상의 에어 펌프/흡입팬(air pump/blower)(30), 하나 이상의 공기 유량계(air flow meter)(32), 질량 흐름 제어기(mass flow controller)(34), 제 1 솔레노이드 밸브(36), 챔버(38), 제 2 솔레노이드 밸브(40)를 포함할 수 있다.
포집관(24)은 악취원으로부터의 공기(악취가스 포함)를 포집할 수 있게 설치됨이 바람직하다.
포집관(24)은 악취측정 공간에 대해 보다 정확한 농도 측정을 위하여 여러 개를 사용하여 다양한 곳에 설치될 수 있다.
예를 들어, 포집관(24)은 도 2에서와 같이 에어 펌프/흡입팬(30) 및 공기 유량계(32)가 설치된 부위의 관을 의미할 수도 있고, 도 3에서와 같이 에어 펌프/흡입팬(30)의 전단에 설치된 관을 의미할 수도 있다. 한편, 필요에 따라서는 포집관(24)은 악취원의 근방에서부터 흡기 매니폴드(intake manifolds)(42)에까지 연결된 것으로 볼 수 있다. 포집관(24)은 파이프로 구성될 수 있다.
다시 말해서, 하나의 지점이 아닌 악취측정을 원하는 공간 주변에 대한 악취가스의 측정이 가능하도록, 포집관(24)은 여러 곳에 설치될 수 있다.
이와 같이 포집관(24)을 여러 곳에 설치하게 되면 측정환경(예컨대, 바람의 영향, 물리적 장애물 등)의 영향을 최소화하여 악취가스의 농도 측정을 보다 정확하게 할 수 있다.
에어 펌프/흡입팬(30)은 도 2에서와 같이 분기되어 있는 각각의 포집관(24)마다 설치되거나, 도 3에서와 같이 분기된 다수의 포집관(24)의 후단에 단일로 설치될 수 있다.
에어 펌프/흡입팬(30)은 포집관(24)으로 유입되는 공기(악취가스 포함)를 챔버(38)측으로 유도한다.
공기 유량계(32)는 포집관(24)으로 유입되어 에어 펌프/흡입팬(30)을 통과하는 매체(즉, 공기)의 질량 유량을 측정할 수 있다.
공기 유량계(32)는 도 2에서와 같이 분기되어 있는 각각의 포집관(24)에서 에어 펌프/흡입팬(30)의 후단에 설치되거나, 도 3에서와 같이 분기된 다수의 포집관(24)의 후단에서 에어 펌프/흡입팬(30)의 후단에 설치될 수 있다.
질량 흐름 제어기(34)는 챔버(38)의 전단에 설치될 수 있다.
질량 흐름 제어기(34)는 포집관(24)을 통과하여 챔버(38)에게로 유입되는 가스의 양을 측정 및 제어할 수 있다. 즉, 질량 흐름 제어기(34)에 의해 챔버(38)에 포집된 공기량을 확인할 수 있다.
제 1 솔레노이드 밸브(36)는 챔버(38)의 전단(즉, 질량 흐름 제어기(34)와 챔버(38) 사이)에 설치되고, 제 2 솔레노이드 밸브(40)는 챔버(38)의 후단(즉, 챔버(38)와 흡기 매니폴드(42) 사이)에 설치될 수 있다. 제 2 솔레노이드 밸브(40)와 흡기 매니폴드(42) 사이에 포집된 공기를 확산/공급을 원활하게 하기 위한 송풍팬(도시 생략)을 설치/운영할 수 있다.
제 1 솔레노이드 밸브(36)와 제 2 솔레노이드 밸브(40)는 제어부(22)의 제어에 의해 개방 또는 차단 동작을 수행한다.
여기서, 제 1 솔레노이드 밸브(36)와 제 2 솔레노이드 밸브(40)는 상호 반대되게 동작할 것이다.
챔버(38)는 포집관(24)을 통해 유입되는 공기(예컨대, 악취가스 포함)를 실질적으로 포집한다. 챔버(38)는 진공 챔버일 수 있다.
예를 들어, 챔버(38)에게로 공기를 유입시키는 동안에는 제 1 솔레노이드 밸브(36)는 개방되고 제 2 솔레노이드 밸브(40)는 차단될 것이다. 반대로, 챔버(38)에 공기가 충분히 유입(포집)된 이후에는 제 1 솔레노이드 밸브(36)는 차단되고 제 2 솔레노이드 밸브(40)는 개방될 것이다.
센싱부(12)는 포집부(10)에서 포집한 공기를 센싱하여 악취가스를 측정할 수 있다.
예를 들어, 센싱부(12)는 악취가스를 측정하기 위해서, 하기의 표 1에 예시한 바와 같은 악취물질들을 분석할 수 있다.
| 구분 | 분석 대상 항목 | |
| 복합악취 | 복합악취 | |
| 지정악취 (22종) |
암모니아 (1종) |
암모니아 |
| 트리메틸아민 (1종) |
트리메틸아민 |
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| 황화합물 (4종) |
황화수소, 메틸메르캅탄, 다이메틸설파이드, 다이메틸다이설파이드 |
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| 지방산 (4종) |
프로피온산, n-뷰틸산, n-발레르산, i-발레르산 |
|
| 알데하이드 (5종) |
아세트알데하이드, 프로피온알데하이드, 뷰틸알데하이드, n-발레르알데하이드, i-발레르알데하이드 |
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| 휘발성유기화합물 (7종) |
스타일렌, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤, 뷰틸아세테이트, i-뷰틸알코올 |
|
센싱부(12)는 흡기 매니폴드(intake manifolds)(42) 및 센서 어레이 모듈(44)을 포함할 수 있다.
센서 어레이 모듈(44)은 도 4에 예시한 바와 같이, 다수개의 센서 모듈(44a ~ 44n)이 행렬 형태로 배열된다.
각각의 센서 모듈(44a ~ 44n)에는 하나씩의 흡기 매니폴드(42)가 연결된다.
따라서, 챔버(38)내의 공기는 각각의 흡기 매니폴드(42)를 통해 각각의 센서 모듈(44a ~ 44n)에게로 유입될 수 있다.
각각의 센서 모듈(44a ~ 44n)은 다수 종류의 악취물질(예컨대, 표 1에 예시된 22종의 지정악취물질)을 분석할 수 있도록 다수개의 센서를 포함할 수 있다.
즉, 각각의 센서 모듈(44a ~ 44n)은 도 4에 예시한 바와 같이 다수개의 센서가 하나의 묶음으로 형성된다.
예를 들어, 각각의 센서 모듈(44a ~ 44n)은 NH3 센서, H2S 센서, VOCS 센서, MOS 센서 등과 같이 다양한 센서를 포함할 수 있다.
그에 따라, 각각의 센서 모듈(44a ~ 44n)은 암모니아(NH3), 황화수소(H2S), VOCS , MOS 등을 센싱하여 농도를 측정할 수 있다.
결국, 센싱부(12)는 각각의 센서 모듈(44a ~ 44n)에서 저마다 악취가스를 측정하고, 측정된 결과(예컨대, 악취가스의 종류 및 농도 등)를 제어부(22)에게로 전송하게 된다.
필요에 따라, 제어부(22)와 센싱부(12)는 그 기능을 하나로 통합하여 구성할 수도 있고, 상호 보완적으로 구성할 수도 있다.
이와 같이 여러 개의 센서 모듈(44a ~ 44n)로 측정하게 되면 센서 자체의 제조오차에 따른 측정 오차를 줄일 수 있다. 만약, 단일의 센서만을 사용한다면 단일의 센서에 제조오차에 의한 측정 오차가 발생하는 경우 해당 단일의 센서에서의 측정치를 그대로 사용하게 되는 불상사가 발생한다. 그러나, 여러 개의 센서를 하나의 묶음으로 하는 센서 모듈로 측정하게 되면 이들의 평균값을 이용할 수 있으므로 센서 자체의 제조오차에 따른 측정 오차를 최소화할 수 있다.
다시 말해서, 여러 센서 모듈(44a ~ 44n)을 행렬 형태로 다중화함으로써 센싱부(12)의 측정 오차를 최소화할 수 있다.
외부환경 센싱부(14)는 포집부(10)의 포집관(24)이 설치된 장소(예컨대, 악취원 근방) 주변의 환경(예컨대, 대기압, 풍향, 풍속, 온습도 등)을 센싱할 수 있다. 이를 위해, 외부환경 센싱부(14)는 대기압 센서, 풍향 센서, 풍속 센서, 온습도 센서 등을 포함할 수 있다.
데이터 표시부(16)는 제어부(22)의 제어에 의해 악취발생 알림, 악취가스의 종류, 농도, 세기 등을 표시할 수 있다.
데이터 저장부(18)는 센싱부(12)에서 측정된 악취 데이터(예컨대, 악취가스의 종류, 농도, 세기 등)를 저장할 수 있다. 이때, 저장되는 악취 데이터는 제어부(22)에서 악취라고 판단된 경우의 악취 데이터일 수 있다.
물론, 필요에 따라서는 데이터 저장부(18)는 악취 판단과는 무관하게 센싱부(12)에서 측정되는 모든 악취 데이터를 저장할 수도 있다.
통신부(20)는 제어부(22)의 제어에 의해 악취 데이터를 외부(예컨대, 원격지의 서버)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 통신부(20)는 악취 데이터를 유선 또는 무선으로 외부로 전송할 수 있다. 유선 통신의 경우에는 RS-485/422, Ethernet 등을 이용할 수 있다. 무선 통신의 경우에는 LTE, Zigbee, BlueTooth 등을 이용할 수 있다.
제어부(22)는 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 장치의 전체적인 동작을 제어한다.
제어부(22)는 주기적 또는 사용자의 요청이 있을 경우에 공기 포집이 이루어지도록 제어하고, 공기 포집이 완료되면 악취판단 등을 수행할 수 있다.
즉, 제어부(22)는 센싱부(12)에서 측정된 악취 데이터(예컨대, 악취가스의 농도에 대한 데이터 등)를 기설정된 기준값과 비교하여 악취 발생여부를 판단하고, 그에 따른 알림을 제어할 수 있다. 제어부(22)와 센싱부(12)는 그 기능을 하나로 통합하여 구성할 수도 있고, 상호 보완적으로 구성할 수도 있다.
다시 말해서, 제어부(22)는 센싱부(12)에서 측정된 악취가스의 농도를 분석할 수 있고, 악취가스 농도 평가에 대한 기준값을 미리 가지고 있다. 또한, 제어부(22)는 센싱부(12)(보다 구체적으로, 센서 어레이 모듈(44)의 센서 모듈들)에서 측정된 악취가스의 농도를 기설정된 기준값과 비교하여 악취 발생여부 및 정도를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(22)는 판단 결과에 따른 알림을 데이터 표시부(16) 및/또는 통신부(20)를 통해 행할 수 있다. 물론, 필요에 따라, 제어부(22)는 센싱부(12)에서 측정된 모든 데이터를 통신부(20)를 통해 외부(예컨대, 원격지의 서버)로 보낼 수도 있다.
제어부(22)는 예를 들어 하기의 표 2에서와 같은 직접관능법에 따른 악취 판정도에 근거하여 악취가스 발생유무 및 정도를 판단할 수 있다.
| 악취도 | 악취감도구분 | 설명 |
| 0 | 무취 (None) |
상대적인 무취로, 평상시 후각으로 아무것도 감지하지 못하는 상태 |
| 1 | 감지 냄새 (Threshold) |
무슨 냄새인지 알 수 없으나, 냄새를 느낄 수 있는 정도의 상태 |
| 2 | 보통 냄새 (Moderate) |
무슨 냄새인지 알 수 있는 정도의 상태 |
| 3 | 강한 냄새 (Strong) |
쉽게 감지할 수 있는 정도의 강한 냄새를 말하며, 예를 들어 병원에서 크레졸 냄새를 맡는 정도의 냄새 |
| 4 | 극심한 냄새 (Very Strong) |
아주 강한 냄새, 예를 들어 여름철에 재래식 화장실에서 나는 심한 정도의 냄새 |
| 5 | 참기 어려운 냄새 (Over Strong) |
견디기 어려운 강렬한 냄새로서, 호흡이 정지될 것 같이 느껴지는 정도의 냄새 |
여기서, 기설정된 기준값은 예를 들어 악취도(즉, 악취세기)가 2.5단계(즉, 악취도 2와 악취도 3의 중간 단계)인 것으로 할 수 있다.
필요에 따라, 제어부(22)는 악취 발생여부 및 정도를 판단함에 있어서 외부환경 센싱부(14)로부터의 정보를 반영할 수 있다.
제어부(22)에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 장치(100)는 도 5 내지 도 10에서와 같이 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))의 근처에 설치될 수 있다.
도 5에서는 악취측정 장치(100)의 포집관(24)의 입구가 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))의 출구를 직접 대향하지 않지만, 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))으로부터의 공기를 포집할 수 있게 설치된다.
도 5의 경우, 포집관(24)을 통하여 공기를 포집함에 있어서 포집관(24)내로 이물질이 들어가지 않도록 조치(예컨대, 그물 망 설치)하는 것이 바람직하다.
도 6에서는 악취측정 장치(100)의 포집관(24)의 입구(즉, 도 5의 포집관(24)의 입구측 직경보다 큰 직경을 가짐)가 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))의 출구를 직접 대향하도록 되어 있다. 이로 인해, 도 6에서의 포집관(24)은 도 5에 비해 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))으로부터의 공기를 보다 정확하게 포집할 수 있을 것이다.
도 6의 경우에도, 포집관(24)을 통하여 공기를 포집함에 있어서 포집관(24)내로 이물질이 들어가지 않도록 조치(예컨대, 그물 망 설치)하는 것이 바람직하다.
도 7에서는 악취측정 장치(100)의 포집관(24)의 입구가 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))의 출구를 직접 대향하도록 되어 있는데, 여러 곳을 포집할 수 있도록 분기되어 있다. 이로 인해, 도 7에서의 포집관(24)은 도 5에 비해 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))으로부터의 공기를 보다 정확하게 포집할 수 있을 것이다.
도 7의 경우에도, 포집관(24)을 통하여 공기를 포집함에 있어서 포집관(24)내로 이물질이 들어가지 않도록 조치(예컨대, 그물 망 설치)하는 것이 바람직하다.
도 8은 벽과 같은 장애물(28)이 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))의 근처에 있지만 악취측정 장치(100)를 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))에 가까이 설치한 경우를 보여준다.
도 8에서는 악취측정 장치(100)의 포집관(24)의 입구가 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))의 출구를 직접 대향하지 않지만, 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))으로부터의 공기를 포집할 수 있게 설치된다.
도 8의 경우, 포집관(24)을 통하여 공기를 포집함에 있어서 포집관(24)내로 이물질이 들어가지 않도록 조치(예컨대, 그물 망 설치)하는 것이 바람직하다.
도 9는 벽과 같은 장애물(28)에 악취측정 장치(100)를 가까이 설치하고, 악취측정 장치(100)의 포집관(24)을 길게 지상으로 연결하여 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))을 향하도록 하였다.
도 9에서는 악취측정 장치(100)의 포집관(24)의 입구가 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))의 출구에 가까이 있을 수 있도록 설치되어, 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))으로부터의 공기를 포집할 수 있다.
도 9의 경우, 포집관(24)을 통하여 공기를 포집함에 있어서 포집관(24)내로 이물질이 들어가지 않도록 조치(예컨대, 그물 망 설치)하는 것이 바람직하다.
도 10은 벽과 같은 장애물(28)이 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))에 가까이 있어서 장애물(28)과 악취원 사이에 악취측정 장치(100)를 설치할 수 없는 경우를 보여준다.
도 10에서는 악취측정 장치(100)가 장애물(28)을 사이에 두고 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))에게로 포집관(24)이 향하도록 설치된다. 이 경우에는 포집관(24)을 지하에 매설하되 길게 연장시켜서 악취원(예컨대, 하수구 맨홀(26))을 향하도록 하였다.
도 10의 경우, 포집관(24)을 통하여 공기를 포집함에 있어서 포집관(24)내로 이물질이 들어가지 않도록 조치(예컨대, 그물 망 설치)하는 것이 바람직하다.
특히, 도 10에서는 지하에 매설된 포집관(24)을 통하여 악취측정 장치(100)에게로 액체 혹은 습기가 유입되지 않도록 경사를 주는 것이 좋다.
도 11은 본 발명의 실시예에서 에어 펌프/흡입팬과 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브의 제어 알고리즘을 설명하기 위한 플로우차트이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 장치(100)의 제어부(22)는 포집동작 신호를 수신한다(S10). 여기서, 포집동작 신호는 주기적으로 발생되거나 사용자의 요청에 의해 발생될 수 있다.
이어, 제어부(22)는 공기 포집을 위해, 에어 펌프/흡입팬(30)을 동작시키고 제 1 솔레노이드 밸브(36)를 개방시킨다(S12).
그에 따라, 하수구 맨홀 등과 같이 악취가스를 유출하는 악취원의 근처에 설치된 포집관(24)을 통해 악취원의 공기가 유입되어 챔버(38)에게로 제공된다. 이때, 제어부(22)는 질량 흐름 제어기(34)를 통해 챔버(38)에 포집되는 공기량을 확인한다(S14).
만약, 챔버(38)에 포집되는 공기량이 충분하지 않다면(S16에서 "No") 제어부(22)는 상술한 단계 S12로 복귀하여 그 단계부터의 동작이 계속되도록 제어한다.
반대로, 챔버(38)에 포집되는 공기량이 충분하다면(S16에서 "Yes") 제어부(22)는 에어 펌프/흡입팬(30)의 동작을 정지시키고 제 1 솔레노이드 밸브(36)를 차단시킨다(S18).
그리고 나서, 제어부(22)는 제 2 솔레노이드 밸브(40)를 개방시킨다(S20).
그에 따라, 챔버(38)에 포집되어 있는 공기가 흡기 매니폴드(42)를 통해서 센서 어레이 모듈(44)에게로 이동한다(S22). 즉, 포집부(10)에서 포집된 공기가 센싱부(12)에게로 이동한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 악취측정 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
상술한 바와 같이 포집부(10)에서 포집된 공기가 센싱부(12)에게로 이동하면(S30), 센싱부(12)는 포집부(10)에서 포집한 공기를 센싱하여 악취가스를 측정한다(S32). 이때, 센싱부(12)의 센서 어레이 모듈(44)은 행렬 형태의 다수개의 센서 모듈을 포함하고, 각각의 센서 모듈은 각기 다른 다수개의 센서가 하나의 묶음으로 구성되어 있으므로, 예를 들어 각각의 센서 모듈은 저마다 악취가스의 농도를 측정할 수 있다.
이와 같이 센싱부(12)의 각각의 각각의 센서 모듈(44a ~ 44n)은 측정한 결과(예컨대, 악취가스의 농도)를 제어부(22)에게로 전송하게 된다(S34).
예를 들어, 센싱부(12)의 센서 모듈이 모두 3개이고, 각각의 센서 모듈이 암모니아(NH3)만을 센싱하여 그에 상응하는 농도치를 전송하는 경우라고 가정한다. 이와 같은 경우에서, 예를 들어 센서 모듈 1은 암모니아(NH3)를 5ppm 측정하였음을 의미하는 데이터를 제어부(22)에게로 전송할 수 있고, 센서 모듈 2는 암모니아(NH3)를 4ppm 측정하였음을 의미하는 데이터를 제어부(22)에게로 전송할 수 있고, 센서 모듈 3은 암모니아(NH3)를 4.5ppm 측정하였음을 의미하는 데이터를 제어부(22)에게로 전송할 수 있다.
물론, 상기의 예에서는 3개의 센서 모듈이 암모니아(NH3)만을 센싱한 경우를 가정하여 설명하였으나, 3개의 센서 모듈은 기타 다른 가스(예컨대, 황화수소(H2S), VOCS , MOS 등)도 센싱할 수 있다. 그에 따라, 상기 예에서의 3개의 센서 모듈은 암모니아(NH3)에 대한 측정 농도 데이터 뿐만 아니라 황화수소(H2S), VOCS , MOS 등에 대한 측정 농도 데이터도 제어부(22)에게로 전송할 수 있음은 당연하다.
제어부(22)는 각 센서 모듈에서 측정한 악취가스의 농도들의 평균값을 연산한다(S36). 다시 말해서, 앞서의 단계 S34에서, 제어부(22)는 센싱부(12)로부터 3개의 측정 농도 데이터(암모니아(NH3): 5ppm, 암모니아(NH3):4ppm, 암모니아(NH3):4.5ppm)를 수신한 것으로 가정하여 설명하였으므로, 수신한 3개의 측정 농도 데이터들의 평균값을 구한다. 즉, 제어부(22)는 센싱부(12)에서 측정된 악취가스(예컨대, 암모니아(NH3))의 농도들의 평균값은 4.5ppm인 것으로 연산할 수 있다.
이와 같이 제어부(22)는 여러 개의 센서 모듈(44a ~ 44n)에서 측정된 악취가스의 농도 데이터들의 평균값을 계산하여 이후의 악취발생 여부 판단 근거자료로 이용할 수 있다. 만약, 단일의 센서만을 사용한다면 단일의 센서에 제조 오차에 의한 측정 오차가 발생하였다고 하더라도 제어부(22)는 해당 단일의 센서에서의 측정치를 그대로 사용하게 되는 불상사가 발생한다. 그러나, 여러 개의 센서를 하나의 묶음으로 하는 센서 모듈로 측정하게 되면 제어부(22)는 이들의 평균값을 이용할 수 있으므로 센서 자체의 제조오차에 따른 측정 오차를 최소화할 수 있다. 이로 인해 측정 결과에 대한 신뢰도 및 악취 발생판단의 신뢰도를 높일 수 있다.
이어, 제어부(22)는 연산된 악취농도(즉, 각 센서 모듈의 악취 농도들의 평균값)가 기설정된 기준값 이상인지를 판단한다(S38). 여기서, 기설정된 기준값은 예를 들어 암모니아(NH3)의 경우 1ppm을 기준값(기준농도)이라고 할 수 있고, 이때의 악취세기(즉, 악취도)는 2.5단계에 해당할 수 있다. 필요에 따라, 기준값은 조정가능하다. 여기서, 표기된 악취도는 표 2의 직접관능법에 따른 분류이다. 직접관능법이 아닌 다른 악취농도 분류법을 사용하여 악취 농도를 표현하는 것도 가능하다.
한편, 센싱부(12)(보다 구체적으로는 센서 어레이 모듈(44))에서는 2가지 이상의 악취가스를 측정할 수 있으므로 2가지 이상의 악취가스 각각의 농도가 측정되었다면 제어부(22)는 이와 같은 복합악취에 대응되는 기설정된 기준값으로 해당 복합악취의 농도의 평균값이 기설정된 기준값 이상인지를 판단할 것이다. 즉, 기설정된 기준값으로는 단일의 악취가스별 기준값, 및 복합악취별 기준값이 있을 수 있다.
만약, 연산된 악취농도(즉, 각 센서 모듈의 악취 농도들의 평균값)가 기설정된 기준값 미만이면(S38에서 "No") 제어부(22)는 악취가 발생하지 않은 것으로 판단하여 상술한 단계 S32로 복귀하고 그 단계부터의 동작을 반복시킨다.
반대로, 연산된 악취농도(즉, 각 센서 모듈의 악취 농도들의 평균값)가 기설정된 기준값 이상이면(S38에서 "Yes") 제어부(22)는 악취가 발생한 것으로 판단하여 악취발생 알림 및 해당 악취 농도, 악취 세기 등을 데이터 표시부(16)에 표시하거나 통신부(20)를 통해 외부에 알린다(S40). 물론, 데이터 표시부(16)에 표시 및 통신부(20)를 통해 외부에 알리는 동작을 모두 하여도 무방하다. 여기서, 외부로 알려지는 악취 농도는 제어부(22)에서 연산된 악취농도로서, 센서 어레이 모듈(44)의 각 센서 모듈의 악취 농도들의 평균값이 될 것이다.
그리고, 제어부(22)는 측정된 모든 데이터들(예컨대, 악취의 농도, 세기, 위치 등)을 추후의 빅데이터로 활용하기 위해 데이터 저장부(18)에 저장한다(S42).
또한, 상술한 본 발명의 악취측정 방법은, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 포집부 12 : 센싱부
14 : 외부환경 센싱부 16 : 데이터 표시부
18 : 데이터 저장부 20 : 통신부
22 : 제어부 24 : 포집관
26 : 하수구 맨홀 28 : 벽
30 : 에어 펌프/흡입팬 32 : 공기 유량계
34 : 질량 흐름 제어기 36 : 제 1 솔레노이드 밸브
38 : 챔버 40 : 제 2 솔레노이드 밸브
42 : 흡기 매니폴드 44 : 센서 어레이 모듈
100 : 악취측정 장치
14 : 외부환경 센싱부 16 : 데이터 표시부
18 : 데이터 저장부 20 : 통신부
22 : 제어부 24 : 포집관
26 : 하수구 맨홀 28 : 벽
30 : 에어 펌프/흡입팬 32 : 공기 유량계
34 : 질량 흐름 제어기 36 : 제 1 솔레노이드 밸브
38 : 챔버 40 : 제 2 솔레노이드 밸브
42 : 흡기 매니폴드 44 : 센서 어레이 모듈
100 : 악취측정 장치
Claims (12)
- 악취원에서의 공기를 포집하는 포집부;
상기 포집부에서 포집한 공기를 센싱하여 악취가스를 측정하는 센싱부; 및
상기 센싱부로부터의 측정 데이터를 근거로 악취 발생여부를 판단하고 그에 따른 알림을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 센싱부는 다수개의 센서 모듈이 행렬 형태로 배열된 센서 어레이 모듈을 포함하되, 상기 다수개의 센서 모듈은 각각 다수 종류의 악취물질을 센싱할 수 있도록 다수개의 센서를 포함하는,
악취측정 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 악취 발생여부를 판단함에 있어서, 상기 다수개의 센서 모듈에서 측정된 악취가스의 농도를 기설정된 기준값과 비교하여 악취 발생여부를 판단하는,
악취측정 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 다수개의 센서 모듈에서 측정된 악취가스의 농도의 평균값을 구하고, 상기 평균값이 기설정된 기준값 이상이면 악취가 발생한 것으로 판단하는,
악취측정 장치. - 제 3항에 있어서,
데이터 표시를 행하는 데이터 표시부를 추가로 포함하고,
상기 제어부는 악취가 발생된 것으로 판단되면 상기 데이터 표시부에 악취발생 및 해당 악취 데이터를 표시하는,
악취측정 장치. - 제 3항에 있어서,
외부와의 통신이 가능한 통신부를 추가로 포함하고,
상기 제어부는 측정된 모든 데이터를 상기 통신부를 통해 외부로 보내거나, 악취가 발생된 것으로 판단되면 상기 통신부를 통해 외부로 악취발생 및 해당 악취 데이터를 알리는,
악취측정 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 다수개의 센서 모듈의 각각은 22종의 악취물질을 전부 또는 일부를 분석하되,
상기 22종의 악취물질은 1종의 암모니아, 1종의 트리메틸아민, 4종의 황화합물, 4종의 지방산, 5종의 알데하이드, 및 7종의 휘발성유기화합물로 구성되는,
악취측정 장치. - 포집부가, 악취원에서의 공기를 포집하는 단계;
센싱부가, 상기 포집된 공기를 센싱하여 악취가스를 측정하는 단계; 및
제어부가, 상기 측정된 데이터를 근거로 악취 발생여부를 판단하고 그에 따른 알림을 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 센싱부는 다수개의 센서 모듈이 행렬 형태로 배열된 센서 어레이 모듈을 포함하되, 상기 다수개의 센서 모듈은 각각 다수 종류의 악취물질을 센싱할 수 있도록 다수개의 센서를 포함하는,
악취측정 방법. - 제 7항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 악취 발생여부를 판단함에 있어서, 상기 다수개의 센서 모듈에서 측정된 악취가스의 농도를 기설정된 기준값과 비교하여 악취 발생여부를 판단하는,
악취측정 방법. - 제 8항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 다수개의 센서 모듈에서 측정된 악취가스의 농도의 평균값을 구하고, 상기 평균값이 기설정된 기준값 이상이면 악취가 발생한 것으로 판단하는,
악취측정 방법. - 제 7항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
악취가 발생된 것으로 판단되면 데이터 표시부에 악취발생 및 해당 악취 데이터를 표시하는,
악취측정 방법. - 제 7항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
측정된 모든 데이터를 통신부를 통해 외부로 보내거나, 악취가 발생된 것으로 판단되면 상기 통신부를 통해 외부로 악취발생 및 해당 악취 데이터를 알리는,
악취측정 방법. - 제 7항에 있어서,
상기 다수개의 센서 모듈의 각각은 22종의 악취물질을 전부 또는 일부를 분석하되,
상기 22종의 악취물질은 1종의 암모니아, 1종의 트리메틸아민, 4종의 황화합물, 4종의 지방산, 5종의 알데하이드, 및 7종의 휘발성유기화합물로 구성되는,
악취측정 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020200184444A KR102232415B1 (ko) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 악취측정 장치 및 방법 |
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- 2020-12-28 KR KR1020200184444A patent/KR102232415B1/ko active IP Right Grant
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