KR102247894B1 - 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 방사선, 미세먼지, 대기오염물질 등의 생활환경 오염요소를 측정하고 실시간 정보를 제공하는 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 고정형 측정장치와 이동형 측정장치를 통해 방사선, 미세먼지, 대기오염물질 등의 생활환경 오염요소를 생활권역별로 측정하고 실시간 정보를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방사선, 미세먼지, 대기오염물질 등의 생활환경 오염요소를 측정하고 실시간 정보를 제공하는 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.
미세먼지는 우리 눈에 보이지 않는 아주 작은 물질로, 대기 중에 오랫동안 떠다니거나 흩날려 내려오는 직경 10㎛ 이하의 입자상 물질을 말한다. 미세먼지는 석탄, 석유 등의 화석연료가 연소될 때 또는 제조업, 자동차 매연 등의 배출 가스에서 나오며, 기관지를 거쳐 폐에 흡착되어 각종 폐질환을 유발하는 대기오염 물질이다.
최근 황사 발원지에서 북서풍을 타고 중국 공업지대를 지나며 오염물질을 포함하여 초미세먼지가 국내로 유입되는 문제로 사회적 관심이 높아졌다. 특히 중국 동부 연안에 가동 중인 21개의 원전을 포함하여 중국 동부에 215기의 원전 건설을 계획 중이며 중국에서 방사능 누출 사고발생시 2 내지 3일 이내에 한반도 전역으로 오염되어 치명적인 피해가 발생할 수 있다.
종래 미세먼지를 육안으로 빨리 인지하기 위한 기술로는 한국등록특허 10-1414858의 미세먼지 측정장치로, 공기 중에 있는 미세먼지의 농도를 측정하고, 미세먼지의 농도와 대응하는 미세먼지 농도정보를 생성하는 미세먼지 측정부, 미세먼지 농도정보를 수치화하여 디스플레이하는 디스플레이부, 스피커, 미세먼지 농도정보가 기설정된 농도기준값보다 증가하는 경우, 디스플레이부로 위험을 알리는 경고표시를 출력시키고, 스피커를 통해 경고알람을 출력하는 미세먼지 경고부를 포함한다.
종래에는 대부분 측정 장비의 설치장소가 건물의 옥상 등에 설치되어 있어 해당 지역의 데이터만 확인 가능하고, 측정 위치에 따른 데이터 차이가 심각한 실정이다. 실제 사람의 생활에 직접적인 영향을 미치는 호흡기 위치 기준의 데이터측정 및 관리가 부족하여 정확한 측정데이터에 대한 사회적 요구가 증가되고 있다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착안된 것으로서, 방사선, 미세먼지, 대기오염물질 등의 생활환경 오염요소를 생활권역별로 측정하고 실시간 정보를 제공하는 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템은 외부공기를 흡입하여 배출하는 관로를 형성하고, 상기 관로 내에 설치되어 방사선, 미세먼지, 온습도를 포함하는 생활정보를 측정하는 측정부, 상기 측정부에서 측정된 데이터를 상기 측정부가 설치된 위치정보와 함께 외부로 전송하는 전송부 및 상기 전송부로부터 위치정보와 측정데이터를 수신하여 설정 범위에 따른 오염정도를 분류하는 데이터 처리부를 포함한다.
바람직하게 측정부, 전송부는 신호등, 가로등을 포함하는 도로시설에 설치되는 고정형 측정장치이다.
또한 바람직하게 측정부, 전송부는 신호등, 가로등을 포함하는 도로시설에 설치되는 고정형 측정장치이고, 차량 외부에 설치되어 외부공기를 흡입하여 배출하는 관로를 형성하고, 상기 관로 내에 설치되어 방사선, 미세먼지, 온습도를 포함하는 생활정보를 측정하는 제2 측정부, 상기 제2 측정부에서 측정된 데이터를 상기 차량 위치정보와 함께 외부로 전송하는 제2 전송부를 구비하는 이동형 측정장치를 더 포함하며, 상기 데이터 처리부는 상기 고정형 측정장치와 이동형 측정장치의 위치정보를 매칭하여 상기 고정형 측정장치의 측정 데이터를 상기 이동형 측정장치의 측정 데이터로 업데이트한다.
또한 바람직하게 데이터 처리부는 수신하는 위치정보와 측정데이터를 수집하는 수집모듈, 상기 수집된 데이터의 위치정보 및 측정데이터를 매칭하여 해당 생활권역 지도로 표시하는 맵핑모듈 및 상기 맵핑모듈에 상기 위치정보별 측정데이터의 설정 범위에 따른 오염정도를 분류하는 레벨 설정모듈을 포함한다.
본 발명에 따르면 방사선, 미세먼지, 대기오염물질 등의 생활환경 오염요소를 생활권역별로 측정하고 실시간 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 예시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 형태에 따라 구성을 나타낸 예시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 측정장치 형태를 나타낸 예시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 이동형 측정장치 형태를 나타낸 예시도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 측정장치의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 이동형 측정장치의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 측정부와 전송부 구성을 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 데이터 처리부 구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 고정형 측정장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 이동형 측정장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 이동형 측정장치에서 가변 고전압 생성부 블록 다이어그램을 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 이동형 측정장치에서 가변 고전압 생성기 회로를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 형태에 따라 구성을 나타낸 예시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 측정장치 형태를 나타낸 예시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 이동형 측정장치 형태를 나타낸 예시도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 측정장치의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 이동형 측정장치의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 측정부와 전송부 구성을 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 데이터 처리부 구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 고정형 측정장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 이동형 측정장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 이동형 측정장치에서 가변 고전압 생성부 블록 다이어그램을 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 이동형 측정장치에서 가변 고전압 생성기 회로를 나타낸 예시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
이하 도면에 따라서 논리적으로 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템을 나타낸 예시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템은 측정부(100), 전송부(200), 데이터 처리부(300)를 포함한다.
측정부(100)는 외부공기를 흡입하여 배출하는 관로를 형성하고, 관로 내에 설치되어 방사선, 미세먼지, 온습도를 포함하는 생활정보를 측정한다.
전송부(200)는 측정부에서 측정된 데이터를 상기 측정부가 설치된 위치정보와 함께 외부로 전송한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 형태에 따라 구성을 나타낸 예시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 처리부(300)는 전송부로부터 위치정보와 측정데이터를 수신하여 설정 범위에 따른 오염정도를 분류하는 구성이다. 이러한 데이터 처리부(300)는 수집모듈(310), 맵핑모듈(320), 레벨 설정모듈(330)을 포함한다. 수집모듈(310)은 수신하는 위치정보와 측정데이터를 수집한다. 맵핑모듈(320)은 수집된 데이터의 위치정보 및 측정데이터를 매칭하여 해당 생활권역 지도로 표시하는 기능을 수행한다. 레벨 설정모듈(330)은 맵핑모듈에 상기 위치정보별 측정데이터의 설정 범위에 따른 오염정도를 분류하는 기능을 수행한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 측정부(100)와 전송부(200)는 신호등, 가로등을 포함하는 도로시설에 설치되는 고정형 측정장치(10)이다. 또한 고정형 측정장치 외에 차량 외부에 설치되는 제2 측정부(101)와 제2 전송부(201)를 갖는 이동형 측정장치(20)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 측정장치 형태를 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 이동형 측정장치 형태를 나타낸 예시도이다.
즉, 측정부(100), 전송부(200)는 신호등, 가로등을 포함하는 도로시설에 설치되는 고정형 측정장치(10) 형태가 있다. 또한, 이동가능한 측정장치 형태로서, 차량 외부에 설치되어 외부공기를 흡입하여 배출하는 관로를 형성하고, 상기 관로 내에 설치되어 방사선, 미세먼지, 온습도를 포함하는 생활정보를 측정하는 제2 측정부(101), 상기 제2 측정부(101)에서 측정된 데이터를 상기 차량 위치정보와 함께 외부로 전송하는 제2 전송부(201)를 구비하는 이동형 측정장치(20)를 더 포함한다. 본 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 측정장치(10)와 이동형 측정장치(20)는 경광등, 알람스피커 등의 일체형 경보장치를 구비하여 측정데이터가 경보수준 이상일 경우, 인접 통행자에게 알릴 수 있다.
데이터 처리부(300)는 고정형 측정장치와 이동형 측정장치의 위치정보를 매칭하여 고정형 측정장치의 측정 데이터를 상기 이동형 측정장치의 측정 데이터로 업데이트한다. 이때, 이동형 측정장치 위치 인근에 위치하는 고정형 측정장치의 측정 데이터와 비교하여 평균값을 산출할 수도 있다. 본 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 데이터 처리부(300)는 고정형 및 이동형 측정장치로부터 수신한 데이터를 저장, 분석, 송신(App 및 Web)하는데, 경보, 오염, 재난 상황 발생시 생활권내 서비스 등록된 기관, 산업체, 교육기관, 의료기관, 주민 등에게 문자 등으로 알릴 수 있다. 또한 데이터 처리부(300)는 GPS 데이터를 기준으로 최소 행정구역 단위의 지역별 측정값을 저장하여 데이터에스를 구축한다. 개별적인 측정데이터를 해당 지역의 지도에 표시하고, 측정 지역 및 시기별 데이터를 비교분석하여 지역별 오염정도를 체계적으로 관리하여, 지역 환경 안전관리 정책 등 지자체 관리정책에 데이터 활용할 수 있다. 그리고 측정값의 경보 빈도가 높을 경우 관리기관 등에 알림으로서 보다 체계적인 안전관리를 위한 데이터로 활용할 수 있다. 데이터 처리부(300)는 수신된 데이터를 사용자 단말기에 디스플레이하도록 서비스용 Web,App 형태로 제공하는데, 경보, 오염, 재난 상황 발생시 경보 또는 알람을 발생시키고, 측정데이터를 해당지역의 지도에 표시하여 알릴 수 있다. 이때, 각각의 오염요소에 대한 법적기준치, 경보시 또는 비상시의 행동요령 및 대응절차에 대한 정보를 사용자에게 제공한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 측정장치의 특징을 설명하기 위한 예시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 고정형 측정장치는 미세먼지, 온습도, SO2, NO2, CO, O3, 공간방사선을 포함하는 대기오염과 생활정보를 측정하는데, 신호등, 가로등, 전신주, 건물외벽 등에 설치하여 운영할 수 있다. 실시간 측정값을 설치된 위치정보와 함께 전송하여 위치별 안전관리가 가능하며, 재난 대응 방어목적으로 설치할 경우, 고농도 방사선 오염 등 즉각적인 인체의 피해가 발생할 수 있는 경보상황에서 경보할 수도 있다. 설치수량이 많을수록 측정 해상도가 높아지며, 오염물질의 유입경로와 확산경로 예측이 가능해진다. 데이터 처리부에서 측정정보를 빅데이터화하여 지역, 시기 별 통계정보를 통하여 오염원에 대한 추정 및 정책제안 활용이 가능한 효과가 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 공기흡입 및 배출구를 통해 공기를 유입하고 배출하는 관로에서 방사선 및 미세먼지 센성부를 통해 대기오염과 생활정보를 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 이동형 측정장치의 특징을 설명하기 위한 예시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 차량(노선버스, 주차단속 차량, 공무차량 등) 외부에 설치되어 공기 흡입구와 공기 배출구를 갖는 관로가 형성되고, 관로를 지나는 공기흐름에 따라 미세먼지, 온습도, SO2, NO2, CO, O3, 공간방사선을 포함하는 대기오염과 생활정보를 측정하고, 차량의 위치정보를 함께 외부로 전송할 수 있다. 이때, 도면에 미도시하였지만, 관로에 흐르는 공기흐름을 측정하는 공기유속 센서를 구비하여 공기흐름을 측정하고, 차량이동 속도와 관로의 공기흐름 유속에 따라 유입되는 공기흐름을 일정하게 유지시켜주는 유속조절 모듈을 포함할 수도 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 공기 흡입구를 통해 유입되는 공기유속을 감지하는 센서를 구비하여, 공기흐름방향이 변하는 관로 부분에 공기유속을 조절하는 유속조절 모듈을 포함하여, 일정한 공기흐름을 유지하도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 측정부와 전송부 구성을 나타낸 예시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 방사선, 미세먼지, 대기오염물질 등을 측정하여 측정된 데이터를 데이터 처리부인 서버에 전송하는 기능을 갖는다. 고정형 측정장치는 상시 전원을 받아서 동작하며 비상 상황시 측정데이터의 백업을 위한 백업 배터리를 내장한다. 이동형 측정장치는 배터리 전원으로 동작되며 비상 상황시 측정데이터의 백업을 위한 차량용 배터리와의 연결 회로가 내장될 수도 있다. 기능을 설명하면, 방사선 측정 [ 공간방사선량 측정, 표시 단위 ?? uSv/h(선량률) ], 미세먼지 측정 [ PM1.0, PM2.5, PM10 량 측정, 표시 단위 - ㎍/㎥ ] , 대기오염 측정 [ 아황산가스(SO2), 이산화질소(NO2), 일산화탄소(CO), 오존(O3)량 측정, 표시 단위 ?? ppm ], 생활정보 측정 [ 온도(temperature), 습도(humidity), 압력(pressure) 측정, 표시단위 - ℃(온도), %(습도), hPa(기압) ], 데이터 송ㅇ수신 [ LoRa WAN 망을 활용한 측정 데이터 송신, 제어신호 수신 ], 위치정보 수신 [ GPS(Global Positioning System) 위성정보 수신 ], 자가진단 기능을 포함한다. 고정형 측정장치는 저전력, 저잡음 전원공급회로로 설계하여 방사선 측정 센서모듈 및 대기오염 센서의 Bias 전압 공급을 위한 가변 전압 발생회로를 적용하고, 전원공급, 충전을 위한 저노이즈, 저전력 전원회로를 적용한다. 센서별 증폭, 필터 회로를 적용하여 각각의 센서별 특성을 고려한 Amp, Filter 회로를 포함한다. 센서의 검출기 신호를 처리하는 회로는 종류마다 다른 이득과 주파수 특성을 갖는 Charge Sensitive Amp, Shaping Amp, Discriminator를 사용한다. Charge Sensitive Amp는 측정부로부터 출력된 미세 전하를 감지하여 크기에 비례하는 피크 전압을 출력한다. Pulse Shaping Amp는 중첩된 펄스신호를 분리하고, Discriminator는 비교기를 사용하여 신호의 유무를 판별한다. 고정형 측정장치는 실외 설치용 장비로 방진 및 방습 기능을 갖고 대기오염을 측정하기 위한 센서를 제외한 나머지 부분은 방진 및 방습 구조로 하며, 외부 충격에 강한 구조와 재질로 구성한다.
이동형 측정장치에는 NaI(TI)+PMT 방사선 측정 센서 모듈 설계, 제작하고, NaI 검출기는 온도변화에 따른 측정값 밀림(채널 쉬프트)현상이 있으며, 온도 보상 알고리즘을 통해 측정값을 보정하는 내용이 필요하다. NaI 검출기 고정부에 온도센서 및 냉각장치를 적용하여 방사선 측정 센서 모듈의 온도 변화를 최소화함으로서 측정 신뢰도를 높이는 것이 가능하다. 또한 이동형 측정장치는 가변 고전압 생성 회로 설계하고, PMT는 GM Tube, Proportional Counter 등과 같이 500V ~ 1500V 사이의 Bias 전압을 필요로 하므로 Bias 전압 공급을 위한 가변 고전압 생성 회로 설계가 필요하다.
또한 본 실시예에 따른 이동형 측정장치는 온도 보상 알고리즘을 적용하여 센서부의 2종의 섬광체 중 PVT의 경우 온도변화에 민감하게 반응하지 않아 추가적인 측정데이터의 가공 없이 측정 정보를 활용이 가능하다. NaI(Tl)의 경우 검출 효율이 높으나 온도변화에 반응하는 물적 특성이 있어 온도 변화의 폭이 큰 노출되는 환경에서 운영하기 위하여 온도를 보상한다. 온도 보상은 자동피크이동, 총 계수율 선형 관계법, 에너지밴드방법 등이 사용되고 있으나 제안하는 방사선 자동 측정시스템의 경우, 환경변화가 빈번하므로 자동 피크 이동 알고리즘을 적용한다. 온도변화에 따른 피크의 위치 이동은 측정값(선량률) 계산 결과에 영향을 주며, 이를 위해 검출기 온도를 일정하게 유지시켜 주는 장치(온도 안정화 장치)가 따로 필요하다. 매 측정 마다 기준 피크들의 위치를 기준 위치에 위치하도록 조정해 준다면 선량률 계산 결과에는 영향을 주지 않는다. 매 측정 마다 기준 피크들의 위치를 원래 위치로 위치하도록 하기 위해 자동 피크 이동 알고리즘이 필요하다. 이러한 자동 피크 알고리즘을 적용함으로써 온도 의존성이 없어지므로, 검출기에 대한 온도 보상 기능을 수행하는 효과를 가진다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 데이터 처리부 구성을 설명하기 위한 예시도이다. 본 실시예에 따른 데이터 처리부는 각각의 고정형 및 이동형 측정 장치에서 송신하는 측정데이터를 수집, 저장, 분석 송신 하는 서버로서, 기능을 설명하면 다음과 같다. 각각의 고정형 및 이동형 측정 장치와의 통신기능, 측정장치에서 송신되는 측정데이터의 수집, 저장, 분석기능, 수집된 데이터의 맵핑(위치정보 및 측정데이터를 매칭하여 해당 생활권역 지도에 표시기능, 서비스(APP, Web)를 위한 데이터 가공 및 송신기능, 경고 및 알람 레벨 설정기능, 경고 및 비상상황 발생 시 Web, APP, SMS로 비상상황 전파기능, 모든 기능의 제어가 가능한 직관적인 관리자용 UI기능을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 고정형 측정장치는 도 9에 도시된 바와 같이, PVT+SiPM 방사선 측정 센서모듈을 구비하는데, 이러한 방사선 측정 센서모듈은 방사선의 양을 측정하기 위해 신틸레이션(형광체에 방사선이 충돌하여 순간적으로 세게 빛나는 현상)을 PVT(플라스틱 섬광체)로 감지하고, SiPM(실리콘 광증배소자, Silicon Photomultiplier) 또는 PVT 증폭하여 측정한다. 본 실시예에 따른 플라스틱 섬광체(PVT)로 검출기의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 이러한 플라스틱 섬광체(PVT)는 Styrene 용매에 PPO(2.5-diphenyloxazole), POPOP(1,4-bis-2-(5-phenyloxazoly)) 용질 첨가하여 용액 제조하고, 교반기를 이용하여 용액을 균질하게 섞는 작업을 실시한다. 교반작업이 완료된 용액을 중합기(고온 건조기)에 넣고 내ㅇ외부 환기 시스템을 작동시켜 중합기내에서 발생되는 기체를 배출하고, 중합기의 온도 제어시스템을 이용, 중합기 내부온도를 조절하여 용액이 중합반응을 일으키도록 유도한다. 다음으로 Cutting Machine을 이용하여 섬광체를 절단한 후 중합반응 중 생성된 기포를 제거하기 위해서 표면 부분 가공을 수행. 절단 작업이 완료되면 고속 회전기를 이용하여 섬광체 표면의 Polishing 작업을 사포의 800 - 1200 - 1500 - 2000 - 4000 grit 순서로 수행하고 마지막으로 액체 연마제를 이용하여 섬광체 표면의 투명 작업을 수행한다.
도 9의 PMT(Photo Multiplier Tube)는 광증배기로 검출부인 PVT 플라스틱 신틸레이터와 옵티컬그리스로 직접 맞물려 결합된다. SiPM 결합형 검출기(소요전압 30V~50V)는 PMT 결합형 검출기(소요전압 500V~1,200V) 보다 낮은 전압으로 동작이 가능하여 전력소모량이 작아지고, Bias 전압공급 회로의 간소화가 가능하며, PMT 대비 SiPM의 부피가 1/20 정도로 작아 방사선 측정모듈의 소형화가 가능하며 휴대성이 뛰어난 특징이 있다. 방사선 측정 센서모듈은 신틸레이터인 PVT, 빛에너지를 감지하여 전하를 얻는 PMT 또는 SiPM, 증배기로부터 출력되는 미소 전류를 측정하는 측정모듈, 측정된 값에 보정 및 후처리를 담당하는 보정 및 평가모듈, 제어장치와의 연결을 위한 통신모듈로 구성될 수 있다. 방사선 측정 센서모듈은 미소 전류를 통한 누적선량 및 순간선량 측정을 위한 고속처리가 가능한 이점이 있다. 대기오염 측정 센서는 미세먼지 측정을 위해 여러 가지의 측정법이 사용되고 있으며 현재 대표적으로 베타선 흡수법, 중량농도법, 광산란법이 있다. 본 실시예에서는 광산란법이 사용된 소형의 미세먼지 측정센서를 적용하여, 물질에 빛을 쪼이면 충돌한 빛이 여러 방향으로 흩어지는 방식으로 흩어진 빛의 양을 측정하고 그 값으로부터 미세먼지의 농도를 구한다. 특히 레이저를 사용하여 입자계수기에 사용되어, 입자 계수기 내부의 펌프로 외부공기를 일정 속도로 빨아들여 입자 계수기에 내장되어 있는 레이저 앞을 통과, 빛이 먼지에 닿아 흩어지면 입자의 크기는 흩어진 입자(산란된 빛의 양)를 측정하여 계측한다. 또한 저전력, 저잡음 전원공급회로를 적용하여 방사선 측정센서모듈 및 대기오염 센서의 Bias 전압 공급을 위한 가변전압 발생회로를 구비하여, 전원공급, 충전을 위한 저노이즈, 저전력 전원회로를 포함한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 이동형 측정장치는 NaI(TI)+PMT 방사선 측정 센서 모듈을 설계하였다. NaI 검출기는 온도변화에 따른 측정값 밀림(채널 쉬프트)현상이 있으며, 온도보상 알고리즘을 통해 측정값을 보정하는 내용이 필요하다. NaI 검출기 고정부에 온도센서 및 냉각장치를 적용하여 방사선 측정 센서 모듈의 온도변화를 최소화함으로서 측정 신뢰도를 높이는 것이 가능하다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 이동형 측정장치에서 가변 고전압 생성부 블록 다이어그램을 나타낸 예시도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 가변 고전압 생성회로를 설계하여, PMT는 GM Tube, Proportional Counter 등과 같이 500V ~ 1500V 사이의 Bias 전압을 필요로 하므로 Bias 전압 공급을 위한 가변 고전압 생성회로 설계가 필요하다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템의 고정형 또는 이동형 측정장치에서 가변 고전압 생성기 회로를 나타낸 예시도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 고압발생부(A)는 변압기와 배압 정류를 혼합하는 방법으로 저압으로부터 고압생성하고, 배압정류부(B)는 트랜스 2차측의 AC 전압을 최대치의 7배 전압으로 배압한다. 노이즈 필터(Noise Filter)(C)는 출력 DC 전압으로 부터 AC 성분(노이즈)를 제거하기 위한 회로로서, RC filter를 여러 단 사용한다. 과전류 검출 및 전압 검출을 위한 회로(D)는 출력 전압을 감시하여 고압 발생기를 동작 시킬지 여부를 결정한다. 특히 이동형 측정장치(20)는 NaI(Tl) 검출기의 섬광체 물성 특성상 온도변화를 최소화할 수 있도록 온도보상을 적용한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템은 중앙정부 및 각각의 지방자치단체에서 운영하고 있는 소형시설물(전신주, 가로등, 신호등) 및 대중교통수단(버스, 택시), 공공차량(공무, 주차단속) 등을 제안 장비의 설치장소로 활용하여 방사선, 미세먼지, 대기오염물질 등의 생활환경의 대기오염 요소를 측정하고 데이터 및 실시간 모니터링 정보를 APP, Web, SMS를 통해 생활권역 내의 주민에게 제공하는 시스템의 상용화하고 안전한 생활환경을 만드는데 기여하고자 한다.
본 발명은 상술한 내용에서 본 발명의 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
100 : 측정부
101 : 제2 측정부
200 : 전송부
201 : 제2 전송부
300 : 데이터 처리부
310 : 수집모듈
320 : 맵핑모듈
330 : 레벨 설정모듈
10 : 고정형 측정장치
20 : 이동형 측정장치
101 : 제2 측정부
200 : 전송부
201 : 제2 전송부
300 : 데이터 처리부
310 : 수집모듈
320 : 맵핑모듈
330 : 레벨 설정모듈
10 : 고정형 측정장치
20 : 이동형 측정장치
Claims (4)
- 외부공기를 흡입하여 배출하는 관로를 형성하고, 상기 관로 내에 설치되어 방사선, 미세먼지, 온습도를 포함하는 생활정보를 측정하는 측정부,
상기 측정부에서 측정된 데이터를 상기 측정부가 설치된 위치정보와 함께 외부로 전송하는 전송부 및
상기 전송부로부터 위치정보와 측정데이터를 수신하여 설정 범위에 따른 오염정도를 분류하는 데이터 처리부를 포함하며,
상기 측정부는 관로에 흐르는 공기흐름을 측정하는 공기유속 센서와, 공기흐름 유속에 따라 관로 내 유입되는 공기흐름을 유지하도록하는 유속조절 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 측정부, 전송부는
신호등, 가로등을 포함하는 도로시설에 설치되는 고정형 측정장치인 것을 특징으로 하는 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 측정부, 전송부는 신호등, 가로등을 포함하는 도로시설에 설치되는 고정형 측정장치이고,
차량 외부에 설치되어 외부공기를 흡입하여 배출하는 관로를 형성하고, 상기 관로 내에 설치되어 방사선, 미세먼지, 온습도를 포함하는 생활정보를 측정하는 제2 측정부, 상기 제2 측정부에서 측정된 데이터를 상기 차량 위치정보와 함께 외부로 전송하는 제2 전송부를 구비하는 이동형 측정장치를 더 포함하며,
상기 데이터 처리부는 상기 고정형 측정장치와 이동형 측정장치의 위치정보를 매칭하여 상기 고정형 측정장치의 측정 데이터를 상기 이동형 측정장치의 측정 데이터로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 데이터 처리부는
수신하는 위치정보와 측정데이터를 수집하는 수집모듈,
상기 수집된 데이터의 위치정보 및 측정데이터를 매칭하여 해당 생활권역 지도로 표시하는 맵핑모듈 및
상기 맵핑모듈에 상기 위치정보별 측정데이터의 설정 범위에 따른 오염정도를 분류하는 레벨 설정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 생활권역별 환경안전 실시간 모니터링 시스템.
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