KR102296572B1 - 액세스 포인트 기능을 가지는 공기질 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
액세스 포인트 기능을 가지는 공기질 측정 장치가 제공된다. 공기질 측정 장치는, 이더넷 통신 신호를 유선으로 수신하여 무선 인터넷 신호를 전송하고, 인터넷 프로토콜에 따라 무선 및 유선 장치와 통신하는 액세스 포인트 모듈; 실내 공기질에 대해 정해진 측정 대상을 각각 측정하여 측정 정보를 획득하는 하나 이상의 센서부; 상기 액세스 포인트에 인입되는 통신선으로부터 상기 공기질 측정 장치의 동작에 필요한 전력을 추출하여 제공하는 PoE(Power over Ethernet) 부; 및 상기 액세스 포인트 모듈을 통해 입력 장치로부터 수신한 명령에 따라 상기 공기질 측정 장치의 구성 요소를 제어하고, 상기 하나 이상의 센서부로부터 상기 측정 정보를 수신하여 공기질을 결정하는 중앙 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하여, 전력 급전이 이더넷 신호로부터 바로 이루어지고, 측정된 정보가 액세스 포인트 모듈을 통해 송수신됨으로써 설치가 공기질 측정 장치의 설치가 용이해지고, 위험 상황일 경우 스피커를 통한 음향 신호와 레이저 투사기를 통한 시각 신호를 동시에 출력하기 때문에 사람들에게 위험 상황임을 잘 알릴 수 있다.
Description
본 발명은 공기질 측정 장치에 관한 것으로서, 특히 액세스 포인트 기능을 가지는 공기질 측정 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 현대인들은 주택, 직장, 학교 등과 같은 다양한 실내 공간에서 대부분의 시간을 보낸다. 이러한 실내 공간에서 쾌적한 실내 공기는 건강을 유지하고 삶의 질을 향상시키기 위한 중요한 요소가 된다. 이와 같이, 삶의 질 향상에 대한 욕구가 증가하는 현대 사회에서 실내 공기는 더욱 중요하게 인식되고 있으며, 최근 미세먼지, 유해가스 등에 의한 영향으로 실내 공기질에 대한 관심은 더욱 증대되고 있다.
대한민국 특허청에 2007년 4월 5일 출원번호 10-2007-0033661 로 출원된 "먼지 측정이 가능한 이동 단말기 및 먼지 데이터 제공 시스템 및 그 방법"을 참조하면, 이동 단말기의 소정 위치에 구비되어 공기를 가열하는 공기 가열부와; 상기 공기 가열부 주변에 설치되며 상기 공기 가열부에 의해 가열된 공기에 빛을 조사하여 산란광펄스를 발생시키는 광원과; 상기 산란광펄스를 촬영하는 카메라와; 상기 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 측정 시간 및 위치 정보와 함께 저장하는 저장부를 포함하여, 먼지 측정이 가능한 이동 단말기 및 먼지 데이터 제공 시스템 및 그 방법이 개시되어 있다. 이러한 기술에 따르면, 먼지가 많이 발생하는 지역에 위치한 사용자, 및 먼지 또는 황사로 인하여 건강이 급격히 악화될 수 있는 사용자(예컨대 천식 환자) 등 공기 중에 포함된 먼지의 양을 파악하여 대처가 필요한 이동 단말기의 사용자들에게 간편하게 현재 위치한 곳의 먼지의 양을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
그런데, 실내 공기질에 대하여 정확히 측정하려면 단지 먼지 뿐만 아니라 여러 가지를 고려해야 한다. 즉, 실내 공기는 온도와 습도뿐만 아니라 일산화탄소, 이산화탄소, 먼지, 오존 등과 같은 다양한 요소들을 종합적으로 판단하여 측정하여야 한다. 또한, 공기질의 측정 위치별 특성도 중요하다. 예를 들어, 동일한 시각에 같은 공간이더라도, 건물 옥상에서 측정된 공기질과 건물 내에서 측정된 공기질은 다를 수밖에 없다. 그러므로, 공기질을 정확하게 측정하기 위해서는 가능한 많은 센서가 필요하다.
그런데, 센서가 동작하기 위해서는 전력이 필요하다. 따라서, 센서가 동작하기 위한 전원을 급전하기 위해 유선으로 전력선을 연결하고, 센서에서 측정된 정보를 또한 유선 신호선을 사용하여 송수신하여야 하기 때문에, 여러 센서를 설치하는 것은 간단한 작업이 아니며, 비용도 증가될 수 있다.
심지어, 실내 공기는 물리적으로 구분된 다양한 공간으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 주택의 경우를 살펴보면, 방, 거실, 화장실, 베란다, 창고 등과 같이 물리적으로 다양하게 구분된 공간으로 구성될 수 있다. 이와 같이, 구분된 공간별로 공기질이 모두 다르기 때문에 공간 별로 구분하여 실내 공기질을 측정해야 하고, 따라서 더 많은 공기질 측정 장치가 필요하게 된다.
그런데, 공기질을 측정하여 사람들에게 알려주는 것만으로 사람들의 안전이 보장되는 것은 아니다. 예를 들어, 미세 먼지가 기준치 이상인 경우 사람들에게 이를 통보하고 경고하는 것은 바람직한 일이지만, 단순히 알리는 것만으로는 사람들의 안전이 보장되지 않는다. 그러므로, 단지 현재 공기질 상태를 참조용으로 사람들에게 제공하는 것이 아니라, 사람들에게 유해한 환경이 조성되는 것을 사전에 방지할 필요가 있다.
따라서, 급전과 신호 송수신이 간편하여 설치가 용이한 것은 물론, 여러 센서로부터 수신되는 신호를 분석하여 공기질을 더 정확하게 측정할 수 있고, 측정된 공기질 상태에 비추어 위험 상황일 경우 유해한 환경을 적극적으로 제거하기 위한 기술이 요구된다.
본 발명의 목적은 액세스 포인트 기능을 포함하고, 이더넷 신호로부터 직접 전력을 추출함으로써 급전과 신호 송수신이 간편하여 설치가 용이한 공기질 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 여러 센서로부터 수신되는 신호를 단편적으로 사용하는 것이 아니라, 여러 센서로부터의 측정 신호를 분석하여 공기질을 더 정확하게 측정할 수 있는 공기질 측정 장치를 제공하는 것이다.
더 나아가, 본 발명의 또 다른 목적은, 측정된 공기질 상태에 비추어 위험 상황일 경우 능동적으로 사람들에게 알리는 것은 물론, 유해한 환경을 적극적으로 제거할 수 있는 공기질 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일면은, 액세스 포인트 기능을 가지는 공기질 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 공기질 측정 장치는, 이더넷 통신 신호를 유선으로 수신하여 무선 인터넷 신호를 전송하고, 인터넷 프로토콜에 따라 무선 및 유선 장치와 통신하는 액세스 포인트 모듈; 실내 공기질에 대해 정해진 측정 대상을 각각 측정하여 측정 정보를 획득하는 하나 이상의 센서부; 상기 액세스 포인트에 인입되는 통신선으로부터 상기 공기질 측정 장치의 동작에 필요한 전력을 추출하여 제공하는 PoE(Power over Ethernet) 부; 및 상기 액세스 포인트 모듈을 통해 입력 장치로부터 수신한 명령에 따라 상기 공기질 측정 장치의 구성 요소를 제어하고, 상기 하나 이상의 센서부로부터 상기 측정 정보를 수신하여 공기질을 결정하는 중앙 제어부를 포함한다. 상기 중앙 제어부는, 결정된 공기질에 따라 외부 장치를 제어하는 제어 명령을 생성하여 상기 액세스 포인트 모듈을 통해 상기 외부 장치로 전송한다. 특히, 상기 중앙 제어부는, 결정된 공기질에 대한 정보를 상기 액세스 포인트 모듈을 통해 외부 서버로 전송하고, 상기 외부 서버는 상기 중앙 제어부로부터 수신된 공기질에 대한 정보를 바탕으로 외부 장치를 제어하기 위한 제어 명령을 생성하여 상기 외부 장치로 전송한다. 바람직하게는, 상기 공기질 측정 장치는, 상기 센서부로부터 수신된 측정 정보 및 상기 센서부가 설치된 위치 정보를 기초로, 사람들이 빈번하게 활동하는 위치에서의 공기질을 추정하는 공기질 추정부를 더 포함한다. 특히, 상기 센서부는, 미세 먼지(PM 10, PM 2.5), 포름 알데히드, 휘발성 유기화합물, 이산화탄소, 일산화탄소, 이산화질소, 산소, 오존, 화학물질, 풍속, 습도, 라돈, 및 온도 중 적어도 하나를 측정한다. 더 나아가, 상기 공기질 측정 장치는, 상기 액세스 포인트 모듈을 통해 수신된 외부 방송을 출력하기 위한 스피커를 더 포함하고, 상기 중앙 제어부는, 결정된 공기질 정보를 상기 스피커를 통해 출력한다. 상기 입력 장치는, 스마트폰, 태블릿 PC, 월패드, 개인용 컴퓨터, 및 제어 서버 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 외부 장치는, 전열 교환기, 환기 장치, 공기 청정기, 및 공조 설비 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 상기 외부 장치는, 공기 중에 수분 입자를 분사하여 미세 먼지를 억제하는 미세 먼지 억제기를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 공기질 측정 장치는, 레이저 광선을 사용하여 투사면에 그래픽 또는 텍스트를 투사하는 레이저 투사기를 더 포함하고, 상기 중앙 제어부는 결정된 공기질이 소정 기준보다 나쁜 것으로 판단되면, 상기 레이저 투사기를 사용하여 경고 메시지를 투사하고 스피커를 통해 경고 메시지를 출력하도록 더욱 구성된다.
본 발명에 의하여, 전력 급전이 이더넷 신호로부터 바로 이루어지고, 측정된 정보가 액세스 포인트 모듈을 통해 송수신됨으로써 설치가 공기질 측정 장치의 설치가 용이해진다.
또한, 본 발명의 공기질 측정 장치에 따르면 여러 센서로부터의 측정 신호를 분석하여 공기질을 결정하기 때문에, 공기질이 더 정확하게 결정될 수 있다.
더 나아가, 측정된 공기질 상태에 비추어 위험 상황일 경우 스피커를 통한 음향 신호와 레이저 투사기를 통한 시각 신호를 동시에 출력하기 때문에 사람들에게 위험 상황임을 잘 알릴 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 공기질 측정 장치를 사용하면 위험 상황이 발생할 경우 미세 먼지 억제기를 사용하여 공기질을 개선시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 공기질 측정 장치의 동작 환경을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 공기질 측정 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 의한 복수 개의 공기질 측정 장치가 상호 협동하여 동작하는 것을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 공기질 측정 장치가 공동 주택에 적용되는 경우를 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 공기질 측정 장치가 다층 건물에 적용되어 공조 설비와 연동되어 운영되는 것을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 공기질 측정 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 의한 복수 개의 공기질 측정 장치가 상호 협동하여 동작하는 것을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 공기질 측정 장치가 공동 주택에 적용되는 경우를 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 공기질 측정 장치가 다층 건물에 적용되어 공조 설비와 연동되어 운영되는 것을 예시하는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 의한 공기질 측정 장치의 동작 환경을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 제어 디바이스(150), 제어 디바이스(150), 및 외부 장치(190)가 도시된다.
제어 디바이스(150)는 스마트폰, 태블릿 PC, 월패드, 개인용 컴퓨터, 및 제어 서버 등 다양한 장치를 포함한다. 제어 디바이스(150)와 공기질 측정 장치(100)는 유무선 통신을 통하여 데이터를 송수신할 수 있으며, 후술되는 바와 같이 공기질 측정 장치(100)에 포함되는 액세스 포인트 모듈을 사용하여 무선 통신하는 것이 바람직하다. 공기질 측정 장치(100)는 제어 디바이스(150)로부터 제어 명령을 수신하여 동작하고, 측정한 공기질과 동작 실행 결과 등을 제어 디바이스(150)에게 전송할 수 있다.
외부 장치(190)는 전열 교환기, 환기 장치, 공기 청정기, 공조 설비 및 미세 먼지 억제기 등을 포함할 수 있다.
전열 교환기는, 실내에서 배기하는 열(온열ㅇ냉열)에 의하여 외기에서 들어오는 공기를 따뜻하게(또는 차갑게) 해 주기 위한 열교환기로서, 감열과 잠열 양방의 열교환이 가능하다. 환기 장치는 날개의 회전으로 바람을 일으켜 실내의 오염된 공기를 외부로 보내어 정화하는 기기를 가리킨다. 흔히 가정집의 화장실이나 부엌, 업소, 식당 등에서 환기 장치가 사용되는데, 환기 장치는 단순하게 공기를 급.배기만 하면서 환기를 하기 때문에 건축물 내부의 열에너지가 빠져나가기 쉽다. 반면에, 전열 교환기는 저소음 팬, 공기와 열 분배를 위한 회전 디스크, 미세먼지 오염물질을 걸러주는 미세먼지 필터 등을 포함하여, 내부의 라돈, 오염물질 등을 밖으로 배출하고 외부의 미세먼지를 걸러주기 때문에 더 효율적이다. 즉, 환기를 하면서 빠져나가는 열 에너지를 저장해주기 위해 열 저장 세라믹 장치가 작동하여 열 회수율을 높이는 것이 환기 장치와 전열 교환기의 차이점이다.
공기 청정기는 특화된 필터를 통해 인입하는 공기를 정화하여 배출하는 기기를 가리키고, 공조 설비(air conditioning equipment)는 실내 온도, 습도, 유해 기체 농도, 분진 농도 등을 조절하는 설비를 총칭한다. 흔히 온도 및 습도의 조절을 위해 냉동기와 보일러가 같이 가동되며 유해 기체, 분진 등은 여과 장치를 통하여 제거될 수 있다.
또한, 미세 먼지 억제기는 미세 먼지를 포집할 수 있는 미세 분말을 공기 중에 살포하여 미세 먼지를 억제하는 기기이다.
도 1에 도시된 공기질 측정 장치(100)는 무선 액세스 포인트 모듈을 포함하고 있으며, 공기질 측정 장치(100)의 전원은 액세스 포인트 모듈에 인입되는 이더넷 회선으로부터 직접 추출하여 사용한다. 그러므로, 공기질 측정 장치(100)를 작동시키기 위한 별도의 전력선을 설치할 필요가 없으며, 필요한 통신은 액세스 포인트 모듈을 통하여 수행할 수 있으므로 데이터 송수신도 용이해진다. 이하, 공기질 측정 장치(100)의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 공기질 측정 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 공기질 측정 장치(200)는 액세스 포인트 모듈(210), PoE 부(230), 중앙 제어부(250), 공기질 추정부(270), 하나 이상의 센서부(280, 282, 284), 및 스피커(290)를 포함한다.
액세스 포인트 모듈(210)은 이더넷 통신 신호를 유선으로 수신하여 무선 인터넷 신호를 전송하고, 인터넷 프로토콜에 따라 무선 및 유선 장치와 통신한다. 액세스 포인트 모듈(210)은 무선 액세스 포인트(wireless access point, WAP)라고도 불릴 수 있으며, 네트워크에서 와이파이를 이용한 관련 표준을 이용하여 무선 장치들을 유선 장치에 연결할 수 있게 하는 역할을 한다. 액세스 포인트 모듈(210)은 일반적으로 유선망을 거치는 라우터에 연결되며 컴퓨터, 프린터, 외부 공조 장치와 같은 무선 장치와 네트워크 상의 유선 장치 간 데이터를 중계할 수 있다.
액세스 포인트 모듈(210)의 무선 데이터 통신을 보안화하기 이하여 WPA-PSK, WPA2, IEEE 802.1x/RADIUS, WDS, WEP, TKIP, CCMP (AES) 등의 암호화 기법이 사용될 수 있다. 액세스 포인트 모듈(210)의 신호는 리피터나 리플렉터를 사용하여 증폭될 수 있으며, 이를 통해, 신호 도달 거리가 연장될 수 있다.
액세스 포인트 모듈(210)에 채용되는 와이파이(Wi-Fi, WiFi) 프로토콜은 전자 기기들이 무선랜(WLAN)에 연결할 수 있게 하는 기술로서, 주로 2.4 기가헤르츠 (12센티미터) UHF 및 5 기가헤르츠 (6센티미터) SHF ISM 무선 대역을 사용한다. 무선랜은 일반적으로 암호로 보호되어 있지만, 대역 내에 위치한 어느 장치라도 무선랜 네트워크의 자원에 접근할 수 있도록 개방도 가능하다.
와이파이 얼라이언스는 와이파이를 전기 전자 기술자 협회(IEEE) 802.11 표준에 기반한 모든 "무선 근거리 통신망(WLAN): 제품으로 정의하고 있다. 이러한 와이파이 기술을 사용하는 장치에는 개인용 컴퓨터, 비디오 게임 콘솔, 스마트폰, 디지털 카메라, 태블릿 컴퓨터, 디지털 오디오 플레이어, 현대의 프린터가 포함된다. 와이파이 호환 장치들은 WLAN 네트워크와 무선 액세스 포인트를 통해 인터넷에 접속할 수 있다.
본 발명에서, 공기질 측정 장치(200)가 액세스 포인트 모듈(210)을 내장하기 때문에 다음과 같은 현저한 장점이 얻어진다.
1. TCP/IP, 시리얼(Serial) 통신을 통해 다양한 제어 기기와 공기질 측정 장치(200)를 연동시킬 수 있다. 또한, 다양한 외부 장치와도 연동될 수 있기 때문에, 실내 공기 오염도에 따라 각종 환기 시스템 등의 외부 장치를 수동 또는 자동으로 가동시킬 수 있다.
2. 기구적으로, 무선 AP 보드를 기초로 미세먼지, HCHO, VOC 등의 주요 센서를 데이터 통신 모듈별로 탑재할 수 있으므로 시스템 확장이 용이하고 유지보수 비용이 절감될 수 있다.
3. 인터넷 환경의 보급에 따라서 많은 업무와 교육이 인터넷 기반으로 이루어지고 있다. 그러므로, 업무, 교육시설 등의 공간에서 무선 AP는 필수적인 장비이므로, 필수적인 장비에 공기질 측정 기능이 포함됨으로써 별도의 장소를 차지할 필요가 없게 되므로 중복 투자 위험이 사라지고 비용이 절감되는 것은 물론, 시공이 편리하고 관리 운영도 효율적으로 이루어질 수 있다.
4. 액세스 포인트 모듈(210)은 외부 인터넷 네트워크와 이더넷 케이블을 통해 연결되므로, 통신이 안정화된다.
5. PoE(Power over Ethernet)를 지원함으로써 공기질 측정 장치(200)를 위한 별도의 전원선을 마련할 필요가 없고, 통신선 하나로 전원과 데이터가 모두 전송될 수 있어서 설치와 유지보수가 크게 단순화된다.
PoE란 무선 AP나 기타 무선 네트워크 장비들에 별도 전원공급 없이 이더넷 케이블 하나로 데이터와 전원을 동시에 공급하는 매커니즘을 가리킨다. 이와 같이 PoE 기술은 하나의 케이블을 통해 데이터와 전원 모두를 공급하는 것이며, 부가적으로 공급 전압을 안정하게 유지하여야 하고, 과부하로부터 보호하는 기능이 추가된다. 특히, 전원 오동작시 차단하는 기능과 장애시 UPS(uninterrupted power supply) 전원으로서 사용될 수도 있으며, 동작하지 않는 장비에는 불필요하게 전원을 공급하지 않는 기능도 가지고 있다.
공기질 측정 장치(200)에 PoE 부(230)가 포함됨으로써 전원을 위한 별도 연결 장비가 불필요해지고, 따라서, AP나 네트워크 장비를 설치할 때 비용이 절감된다. 또한, PoE 부(230)는 LAN 선으로부터 전원을 추출하기 때문에, LAN 포트가 있는 곳이면 쉽게 이동가능하여 이식될 수 있기 때문에, 별도 전원선을 사용하여 공기질 측정 장치(200)를 특정 장소에 고정 설치할 필요가 없다. PoE 부(230)는 단순히 입력된 전력을 추출하여 전달하는 것이 아니라 입력 전압을 변압하여 여러 장비에 호환되는 전원을 공급할 수 있는 것이 바람직하다.
PoE 부(230)에 연결되는 이더넷 케이블은 CAT5 규격의 이더넷 케이블과 RJ-45 규격을 사용하는 케이블 모두 사용될 수 있다. PoE 부(230)를 통하여, 공기질 측정 장치(200)는 PoE 부(230)에 연결된 케이블을 통해 직접 직류 전원을 추출하여 사용할 수 있다.
중앙 제어부(250)는 센서부(280, 282, 284)와 통신할 수 있으며, 데이터를 저장할 수 있는 저장장치가 포함될 수 있거나 또는 제 3의 서버(미도시)를 통해 데이터를 저장할 수 있다. 중앙 제어부(250)는 센서부(280, 282, 284)와 물리적으로 분리되고 독립하여 동작할 수 있다.
중앙 제어부(250)는 복수의 센서부(280, 282, 284)로부터 실내 공기질에 관련된 측정 대상에 대한 측정 정보를 수신하고, 센서부(280, 282, 284)로부터 전송된 측정 정보를 구분하여 유저에게 제공할 수 있다. 즉, 센서부(280, 282, 284) 각각의 측정 정보를 유저에게 제공할 수 있다. 또한, 중앙 제어부(250)는 센서부(280, 282, 284)로부터의 측정 정보를 모두 취합하여 전반적인 실내 공기질을 판단하고, 판단된 정보를 유저에게 제공할 수도 있다.
공기질 추정부(270)는 센서부(280, 282, 284)로부터 수신된 측정 정보 및 센서부가 설치된 위치 정보를 기초로, 원하는 지점에서의 공기질을 추정할 수 있다. 특히, 공기질 추정부(270)는 사람들이 빈번하게 활동하는 위치에서의 공기질을 추정하는 것이 바람직하다.
공기질 측정 장치(200)는 액세스 포인트 모듈(210)을 포함하여 액세스 포인트로서의 역할도 수행하는데, 액세스 포인트는 공공 공간에서는 흔히 사람들의 눈에 띄지 않는 위치(천정, 바닥)에 설치된다. 따라서, 공기질 측정 장치(200)의 설치 위치는 사람들이 흔히 활동하지 않는 장소일 가능성이 높다. 그러므로, 공기질 추정부(270)는 센서로부터의 정보와 센서의 위치 정보를 바탕으로 사람들이 빈번하게 활동하는 지점에서의 공기질을 추정할 수 있다.
공기질 추정부(270)는 공기질을 추정하기 위하여 온도, 습도, 유동 인구의 수, 미세 먼지의 정도, 하루 중 시각, 계절, 외부로부터 입력된 날씨 정보 등을 참고할 수 있다. 공기질 추정부(270)가 공기질을 추정하는 방식으로는 다음과 같은 경우가 고려될 수 있다.
1. 센서가 높은 위치에 설치된 경우, 사람들이 주로 지나다니는 위치의 미세 먼지는 센서에 의해 측정된 수치보다 높을 수 있다.
2. 측정하는 먼지 입자가 큰 경우 해당 입자는 밑으로 가라앉는 성질이 있을 것이므로, 센서의 높이가 낮은 경우 사람이 지나다니는 위치에서의 해당 먼지 입자의 농도는 더 낮을 것으로 기대된다.
3. 반면에, 측정하는 먼지 입자가 작은 경우 해당 입자는 쉽게 분산될 것이므로, 센서의 높이가 낮은 경우 사람이 지나다니는 위치에서의 해당 먼지 입자의 농도는 더 높을 것으로 기대된다.
4. 습도가 높은 경우, 높은 곳에서 측정된 먼지의 농도보다 사람이 지나다니는 높이에서의 먼지의 농도는 더 높을 것으로 기대할 수 있다.
5. 온도가 낮은 경우, 공기의 대류가 적기 때문에 높은 곳에서 측정된 먼지의 농도보다 사람이 지나다니는 높이에서의 먼지의 농도가 더 높을 것으로 기대된다.
6. 풍속이 높은 경우, 공기의 대류가 촉진되기 때문에, 센서에 의해 측정된 먼지가 더 빨리 비산될 수 있고, 따라서 사람이 지나다니는 높이에서의 먼지의 농도는 더 낮을 것으로 기대된다.
공기질 추정부(270)는 원하는 위치에서의 공기질을 추정하기 위하여 외부 전문 기관으로부터의 정보도 활용할 수 있다. 예를 들어, 외부 기관으로부터 입력된 날씨, 미세 먼지, 이산화탄소 농도 등의 정보를 활용하여 공기질 추정 정확도를 높일 수도 있다.
공기질 추정부(270)는 위와 같은 판단 요소들을 고려하여 여러 인자들과 추정치 사이의 관계를 룩업 테이블을 사용하여 저장할 수 있다.
본 발명에서는 센서부에서 측정한 측정치를 직접 활용하는 것이 아니라, 공기질 추정부(270)를 사용하여 원하는 지점에서의 공기질을 추정하여 활용한다. 그러므로, 공기질이 사람에 영향을 주는 정도를 더 정확하게 측정하여 대응할 수 있는 장점이 있다.
센서부(280, 282, 284)는 공기질 측정을 위한 다양한 평가 대상을 측정하기 위해 복수 개 준비된다. 예를 들어, 센서부(280, 282, 284)는 미세 먼지(PM 10, PM 2.5), 포름 알데히드, 휘발성 유기화합물, 이산화탄소, 일산화탄소, 이산화질소, 산소, 오존, 화학물질, 풍속, 습도, 라돈, 및 온도 등을 측정할 수 있다. 센서부(280, 282, 284)에 의해 측정된 다양한 평가 대상은 액세스 포인트 모듈(210)을 통해 중앙 제어부(250)에 무선으로 제공될 수 있다. 물론, 센서부(280, 282, 284)와 중앙 제어부(250)는 유선으로 연결되어 통신할 수도 있다.
센서부(280, 282, 284)는 각각 물리적으로 분리되고, 독립하여 동작하는 모듈의 형태로 구현될 수 있다. 이를 통해, 센서부(280, 282, 284)는 각각 정해진 측정 대상의 상태를 측정하여 측정 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 제 1 센서(280)가 이산화탄소 농도를 측정하면, 제 2 센서(282)는 미세먼지 양을 측정할 수 있고, 제 3 센서(284)는 화학물질의 농도를 측정할 수 있다. 이와 같이, 센서부(280, 282, 284)는 실내 공기질에 대해 정해진 측정 대상의 상태를 측정하여 측정 정보를 획득할 수 있으며, 상호 간에 서로 다른 측정 대상의 상태를 측정할 수 있다. 물론, 센서부(280, 282, 284)는 동일한 측정 대상의 상태를 측정할 수도 있다.
또한, 중앙 제어부(250)는 적어도 하나의 센서로부터 전송받은 다른 센서와의 상대적인 위치에 대한 정보에 기초하여, 둘 이상의 센서를 하나의 센서 그룹으로 그루핑하거나 다른 센서 그룹으로 분류할 수 있다. 중앙 제어부(250)는 센서를 그루핑하는 기준은 다양하게 설정될 수 있으나, 예를 들어 단위 공간을 기준으로 그루핑할 수 있다. 여기서, 단위 공간은 실내 공기질 판단을 위해 구분된 실내 공간을 의미하는 것으로, 예를 들어, 주택의 경우, 방(예를 들어, 안방, 작은방, 서재, 공부방, 놀이방 등), 거실, 화장실, 베란다, 및 창고 등과 같은 구분된 공간 각각을 의미할 수 있고, 사무실의 경우, 업무공간, 휴게실, 회의실, 화장실, 탕비실, 전산실, 및 로비 등과 같은 구분된 공간 각각을 의미할 수 있다. 그러므로, 단위 공간은 벽체, 바닥, 천장, 창문, 문 등에 의해 실내 공기의 흐름이 구분되거나 물리적으로 구분된 공간을 의미할 수 있다.
스피커(290)는 주기적으로 현재 공기질을 음성 신호를 통해 알리거나, 공기질 상태가 악화된 경우 사람들에게 경고하는 메시지를 송출할 수 있다.
도 2의 공기질 측정 장치(200)는 위험 메시지를 시각적으로 표시할 수 있는 레이저 투사기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 레이저 투사기는 레이저 광선을 사용하여 바닥에 그래픽 또는 텍스트를 투사한다. 물론, 레이저 투사기는 위험 메시지만을 표시해야 하는 것은 아니고, 측정된 공기질을 실시간으로 표시할 수도 있다. 스피커(290)를 통해 음향 정보를 전달할 경우 청각에 장애가 있는 사람들에게는 경고 메시지가 전달되지 않을 수 있고, 주위 상황이 시끄러운 경우에도 경고 메시지가 전달되지 않을 수 있다. 하지만, 레이저 투사기를 사용하면 이런 경우에도 경고 메시지를 안정적으로 제공할 수 있다.
공기질 측정 장치(200)는 미세 먼지를 포획하여 억제하기 위한 미세 먼지 억제기(미도시)도 포함할 수 있다. 흔히, 미세 먼지는 공기 중에서 수분 등의 응결을 돕는 핵으로서의 역할을 한다. 따라서, 수분 분자를 공기 중에 살포하면 수분 분자와 미세 먼지가 결합되어 무게에 의해 떨어지게 된다. 그러면, 공기 중 미세 먼지의 농도가 낮아질 수 있다. 이를 위하여, 미세 먼지 억제기는 물을 작은 입자로 변환한다. 미세 먼지 억제기는 물을 끓여 증기를 내보낼 수도 있고, 초음파 진동자를 사용하여 물을 분해할 수 있다. 즉, 진동자가 초음파를 발생시켜서 물 분자끼리의 충돌을 유도하여 표면에 있던 물 입자가 미세한 입자 형태로 방출되도록 유도할 수 있다. 이와 같이 물이 미세한 입자로 변환되면, 미세 먼지 억제기는 변환된 물 입자를 공기 중에 방출하여 미세먼지와 결합되도록 한다.
도 3은 본 발명에 의한 복수 개의 공기질 측정 장치가 상호 협동하여 동작하는 것을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 공기질 측정 시스템(300)은 여러 공간(310, 320, 330)에 설치된 공기질 측정 장치와, 네트워크 스위치(350), 및 관재실(370)에 설치된 관재 서버(380) 및 방송 앰프(390)를 포함한다.
도 3에서, 각각의 공간(310, 320, 330)은 건물 내의 여러 구획, 화장실, 강당 등의 장소일 수 있다. 각각의 공간(310, 320, 330)에는 기계식 환기 장치와 공기질 측정 장치가 포함되는 것으로 예시된다. 하지만, 이는 이해의 편의를 위한 것이고, 각 공간(310, 320, 330)에 반드시 하나의 기계식 환기 장치만 있어야 하는 것도 아니고, 공기질 측정 장치의 외부 장치가 반드시 기계식 환기 장치여야 하는 것은 아니다. 오히려, 전열 교환기, 환기 장치, 공기 청정기, 공조 설비 등 다양한 회부 장치가 각 공간(310, 320, 330) 내에 포함될 수 있다.
각각의 공간(310, 320, 330)에서 공기질 측정 장치에 의해 측정된 공기질은 공기질 측정 장치에 포함된 액세스 포인트 모듈을 통해서 네트워크 스위치(350)에 전송된다. 그러면, 네트워크 스위치(350)는 해당 정보를 관재실(370)에 설치된 관재 서버(380) 및 방송 앰프(390)로 전송한다.
관재 서버(380)는 공기질 측정 장치로부터 수신된 다양한 측정 값을 날짜별, 시간별로 기록하여 그 변화를 모니터링한다. 또한, 관재 서버(380)는 공기질 상태가 좋지 않을 경우에는 오염 구역을 자동으로 환기시키도록 네트워크 스위치(350)를 통해 각 공간(310, 320, 330) 내에 설치된 기계식 환기 장치에 명령할 수 있다. 관재 서버(380)는 오염도가 높은 구역이 발견될 경우 방송 앰프(390)에 오염 구역 경고 방송을 송출하도록 명령할 수 있다. 또한, 관재 서버(380)는 각 공간(310, 320, 330)에 설치된 공기질 측정 장치와의 트래픽을 관리할 수도 있다.
방송 앰프(390)는 관재 서버(380)의 제어를 받아 안내 방송을 송출하고, 필요할 경우 비상 방송을 송출할 수 있다. 또한, 관재 서버(380)에 의해 오염 구역으로 결정된 장소에 대한 안내 방송도 할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 공기질 측정 장치는 공동 주택, 교육 시설, 업무 시설 등 공공시설에 WIFI 환경 구축과 함께 설치될 수 있고, 외부 관재 서버(380)와 연동되어 공기질 관리를 체계적으로 할 수 있다.
도 4는 본 발명에 의한 공기질 측정 장치가 공동 주택에 적용되는 경우를 예시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 댁내 월패드를 통해 공기질 측정 장치와 전열 교환기가 연결되어 있는 것을 알 수 있다. 댁내 월패드와 공기질 측정 장치는 공기질 측정 장치 내에 내장된 액세스 포인트 모듈을 통해 무선으로 통신한다. 공기질 측정 장치에 의해서 측정된 공기질 정보는 월패드로 전달되어 표시된다.
또한, 공기질 측정 장치는 필요할 경우 전열 교환기 등 외부 장치를 제어할 수 있다. 월패드에 전열 교환기 등 외부 장치를 제어하는 기능이 포함되어 있는 경우, 공기질 측정 장치는 월패드를 통해 외부 장치가 작동하도록 명령할 수 있다. 만일, 월패드에 외부 장치 제어 기능이 포함되어 있지 않다면, 공기질 측정 장치는 외부 장치와 액세스 포인트 모듈을 통해 무선 통신하여 외부 장치를 직접 제어할 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 공기질 측정 장치는 단일 세대 내에서 공기질을 측정하고 측정된 공기질을 바탕으로 외부 장치를 제어하여 공기질을 양호하게 관리할 수 있다.
도 5는 본 발명에 의한 공기질 측정 장치가 다층 건물에 적용되어 공조 설비와 연동되어 운영되는 것을 예시하는 도면이다.
도 4와 달리, 도 5에서는 운영 PC를 통해 여러 층에 설치된 공기질 측정 장치와 외부 장치가 상호 연결될 수 있다. 도 5의 운영 PC는 도 3의 관재 서버(380)일 수 있다. 도 5에서와 같이 공기질 측정 장치가 건물 내의 여러 장소에 설치된 경우, 해당 위치에서의 공기질 정보를 종합하여 건물 전체의 공기질을 효율적이고 체계적으로 관리할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 공기질 측정 장치와 외부 장치 사이의 통신은 무선 통신, 예를 들어 엔에프씨(NFC: Near Field Communication), 블루투스, 비콘, 와이파이(WiFi), 알에프아이디(RFID: Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA: Infrared Data Association), 유더블유비(UWB: Ultra Wide Band), 지그비(ZigBee) 등을 이용하여 통신할 수 있으며, 전력 소비를 감소시키기 위해 저전력 블루투스(BLE: Bluetooth Low Energy)를 사용하여 이루어질 수 있다. 특히, 중앙 제어부와 외부 센서 사이의 거리가 먼 경우, 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN), 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN), 개인 근거리 통신망통망(Personal Area Network; PAN), 이동 통신망(mobile radio communication network), Wibro(Wireless Broadband Internet), Mobile WiMAX, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 또는 위성 통신망 등과 같은 모든 종류의 유/무선 네트워크가 통신을 위해 활용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 분산 컴퓨터 시스템에 의하여 분산 방식으로 실행될 수 있는 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드를 저장할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그리고, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
따라서, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
본 발명은 공기질 측정 분야에 사용될 수 있다.
200 : 공기질 측정 장치 210 : 액세스 포인트 모듈
230 : PoE 부 250 : 중앙 제어부
270 : 공기질 추정부 280, 282, 284 : 센서부
290 : 스피커
230 : PoE 부 250 : 중앙 제어부
270 : 공기질 추정부 280, 282, 284 : 센서부
290 : 스피커
Claims (10)
- 액세스 포인트 기능을 가지는 공기질 측정 장치로서,
이더넷 통신 신호를 유선으로 수신하여 무선 인터넷 신호를 전송하고, 인터넷 프로토콜에 따라 무선 및 유선 장치와 통신하는 액세스 포인트 모듈;
실내 공기질에 대해 정해진 측정 대상을 각각 측정하여 측정 정보를 획득하는 하나 이상의 센서부;
상기 액세스 포인트에 인입되는 통신선으로부터 상기 공기질 측정 장치의 동작에 필요한 전력을 추출하여 제공하는 PoE(Power over Ethernet) 부;
상기 액세스 포인트 모듈을 통해 입력 장치로부터 수신한 명령에 따라 상기 공기질 측정 장치의 구성 요소를 제어하고, 상기 하나 이상의 센서부로부터 상기 측정 정보를 수신하여 공기질을 결정하는 중앙 제어부; 및
상기 센서부로부터 수신된 측정 정보 및 상기 센서부가 설치된 위치 정보를 기초로, 온도, 습도, 유동 인구의 수, 미세 먼지의 정도, 하루 중 시각, 계절, 외부로부터 입력된 날씨 정보 중 적어도 하나로부터, 사람들이 빈번하게 활동하는 위치에서의 공기질을 추정하는 공기질 추정부를 포함하는, 무선 액세스 포인트 기능을 가지는 공기질 측정 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 중앙 제어부는, 결정된 공기질에 대한 정보를 상기 액세스 포인트 모듈을 통해 외부 서버로 전송하고,
상기 외부 서버는 상기 중앙 제어부로부터 수신된 공기질에 대한 정보를 바탕으로 외부 장치를 제어하기 위한 제어 명령을 생성하여 상기 외부 장치로 전송하는, 무선 액세스 포인트 기능을 가지는 공기질 측정 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 센서부는, 미세 먼지(PM 10, PM 2.5), 포름 알데히드, 휘발성 유기화합물, 이산화탄소, 일산화탄소, 이산화질소, 산소, 오존, 화학물질, 풍속, 습도, 라돈, 및 온도 중 적어도 하나를 측정하는, 무선 액세스 포인트 기능을 가지는 공기질 측정 장치. - 삭제
- 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 외부 장치는, 전열 교환기, 환기 장치, 공기 청정기, 및 공조 설비, 및 공기 중에 수분 입자를 분사하여 미세 먼지를 억제하는 미세 먼지 억제기 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 액세스 포인트 기능을 가지는 공기질 측정 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 공기질 측정 장치는,
레이저 광선을 사용하여 투사면에 그래픽 또는 텍스트를 투사하는 레이저 투사기를 더 포함하고,
상기 중앙 제어부는 결정된 공기질이 소정 기준보다 나쁜 것으로 판단되면, 상기 레이저 투사기를 사용하여 경고 메시지를 투사하고 스피커를 통해 경고 메시지를 출력하도록 더욱 구성되는, 무선 액세스 포인트 기능을 가지는 공기질 측정 장치.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020190091137A KR102296572B1 (ko) | 2019-07-26 | 2019-07-26 | 액세스 포인트 기능을 가지는 공기질 측정 장치 |
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ID=74572424
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