KR102421489B1 - 유해성분 측정 장치 및 이를 이용한 유해성분 분석 시스템 - Google Patents

유해성분 측정 장치 및 이를 이용한 유해성분 분석 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다양한 유해성분에 대한 농도 및 성분 분석이 가능한 유해성분 측정 장치에 관한 것으로, 분광기를 통해 획득된 광 스펙트럼 또는 초분광 카메라를 통해 획득된 초분광 영상을 분석함으로써, 측정 대상 유해성분에 대한 농도 및 성분을 분석할 수 있는 효과가 있다.

Description

유해성분 측정 장치 및 이를 이용한 유해성분 분석 시스템 {Hazardous ingredient measurement device and hazardous ingredient analysis system using the same}
본 발명은 유해성분의 농도 및 성분 분석이 가능한 측정 장치에 관한 것으로, 측정 장치 보다 상세하게는 공기 중에 존재하는 유해성분의 농도를 측정하고, 유해성분 내에 포함된 성분들의 분석이 가능한 유해성분측정 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 유해성분에 대한 관심도가 증가하여 유해성분 관련 법안이 증가하고 있다.
예를 들어, 대표적인 유해성분인 미세먼지와 관련된 공기청정기, 마스크 등과 같은 제품들의 시장이 급격하게 성장하고 있다.
이러한 미세먼지에 대한 정보들은 대부분 미세먼지의 농도만을 알려주고 있는데, 미세먼지의 농도만 중요한 것이 아니라 미세먼지를 구성하고 있는 성분에 따라서 인체에 치명적인 성분이 포함되어 있을 수도 있다.
예를 들어, 유사한 유해성분 농도라 할지라도 유해성분에 포함된 성분이 화학 물질이거나 중금속을 기반으로 한 공장 혹은 산업현장에서 발생한 성분일 경우에는 그 위험수준이 천차만별일 수 있다.
하지만, 기존에 대표적으로 사용하던 유해성분 측정 방법들은 유해성분의 양을 측정하는데 국한되어 있었고, 유해성분의 구성성분까지 측정하는 것에는 한계가 있었다.
또한, 유해성분의 농도 이외에 유해성분 내 구성성분까지 측정하는 장치를 소형 측정 장치로 구현하는 기술은 현재로서는 공개되어 있지 않은 실정이다.
이에, 본 출원인은 유해성분의 농도를 측정하는 것은 물론, 측정된 유해성분을 구성하고 있는 성분까지 파악할 수 있는 장치를 소형으로 구현하여 많은 사람들이 유해성분에 대한 정확한 정보를 획득할 수 있도록 하기 위해 본 발명을 안출하게 되었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0009707호 (2020.01.30)
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 유해성분 입자에 부딪혀 입사되는 광을 이용하여 획득되는 광 스펙트럼을 분석함으로써, 유해성분의 성분 및 농도를 분석하고자 한다.
또한, 본 발명은 초분광 카메라를 통해 유해성분 측정 장치 내로 유입된 외부 공기에 대한 초분광 영상을 획득하고, 이를 분석함으로써 유해성분의 성분 및 농도를 분석하고자 한다.
또한, 본 발명은 입자 크기에 따라 달라지는 광 경로의 각도를 고려하여, 분석 목표 입자의 크기에 따라 유해성분 측정모듈의 위치를 결정하고자 한다.
또한, 본 발명은 유해성분의 농도, 성분 분석은 물론, 소음, 온도, 습도, 기압, 조도, 조기화재감지까지 측정이 가능한 유해성분 측정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유해성분 측정 장치는, 외부 공기가 유입되어 유통되는 공기 유통부; 상기 공기 유통부의 일정 영역으로 광을 조사하는 발광부; 상기 공기 유통부 내 유해성분 입자에 부딪혀 경로가 변경된 광이 입사되는 광 입사부를 포함하며, 상기 입사된 광에 대한 광 스펙트럼을 획득하는 분광기; 및 상기 분광기를 통해 획득된 광 스펙트럼을 기반으로, 상기 공기 유통부에 유입된 외부 공기 내 유해성분 입자의 성분과 농도를 도출하는 프로세서를 포함하고, 상기 분광기는, 입자 크기에 따라 달라지는 광 경로의 각도를 고려하여, 분석 목표 입자의 크기에 따라 설치 위치가 결정된 것으로 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유해성분 측정 장치는, 외부 공기가 유입되어 유통되는 공기 유통부; 상기 공기 유통부의 일정 영역을 촬영하여 상기 일정 영역 내 존재하는 유해성분 입자의 초분광 영상을 획득하는 초분광 카메라; 및 상기 획득된 초분광 영상을 기반으로, 상기 공기 유통부에 유입된 외부 공기 내 유해성분 입자의 성분과 농도를 도출하는 분석부를 포함한다.
또한, 상기 유해성분 측정 장치 내로 외부 공기를 유입시키는 적어도 하나의 팬을 포함할 수 있다.
또한, 상기 팬은, 상기 유해성분 측정 장치 내로 외부 공기를 유입시키는 제1 팬; 및 제1 팬에 의해 유입된 외부 공기를 상기 공기 유통부로 유입시키는 제2 팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유해성분 측정 장치는, 발광부, 분광기, 프로세서, 데이터베이스 및 초분광 카메라 중 적어도 하나의 구성을 포함하는 유해성분 측정모듈이 설치되는 케이스를 더 포함하고, 상기 유해성분 측정모듈은 상기 케이스 내 일측에 설치되고, 상기 제1 팬은 상기 케이스 내 타측에 설치되고, 상기 제2 팬보다 풍량 또는 풍속이 높은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유해성분 측정 장치는, 상기 유해성분 측정 장치 주변에 발생하는 외부 소음의 측정이 가능한 소음측정 모듈; 및 상기 소음측정 모듈의 측정 데이터 및 상기 분석부를 통해 분석된 결과 중 적어도 하나를 서버로 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유해성분 측정 장치는, 유해성분 내 포함될 수 있는 각 성분에 대한 광 스펙트럼 정보가 저장된 데이터베이스를 더 포함하고, 상기 분석부는, 상기 데이터베이스에 저장된 정보를 기반으로 광 스펙트럼 또는 초분광 영상을 분석하여, 상기 공기 유통부에 유입된 외부 공기 내 유해성분의 성분을 도출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 사용자로부터 입력받은 분석 목표 입자의 크기에 따라 상기 분광기 또는 상기 초분광 카메라의 위치가 조절 가능한 위치조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유해성분 측정 시스템은, 유해성분 측정 장치를 이용한 유해성분 측정 시스템에 있어서, 상기 유해성분 측정 장치는 외부 공기가 유입되어 유통되는 공기 유통부; 상기 공기 유통부의 일정 영역으로 광을 조사하는 발광부; 상기 공기 유통부 내 유해성분 입자에 부딪혀 경로가 변경된 광이 입사되는 광 입사부를 포함하며, 상기 입사된 광에 대한 광 스펙트럼을 획득하는 분광기; 및 상기 분광기를 통해 획득된 광 스펙트럼 데이터를 서버로 전송하는 통신부를 포함하고, 상기 분광기는, 입자 크기에 따라 달라지는 광 경로의 각도를 고려하여, 분석 목표 입자의 크기에 따라 설치 위치가 결정되고, 상기 서버는, 상기 유해성분 측정 장치로부터 수신된 광 스펙트럼 데이터를 분석하여 상기 공기 유통부에 유입된 외부 공기 내 유해성분 입자의 성분과 농도를 도출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유해성분 측정 시스템은, 유해성분 측정 장치를 이용한 유해성분 측정 시스템에 있어서, 상기 유해성분 측정 장치는, 외부 공기가 유입되어 유통되는 공기 유통부; 상기 공기 유통부의 일정 영역을 촬영하여 상기 일정 영역 내 존재하는 유해성분 입자의 초분광 영상을 획득하는 초분광 카메라; 및 상기 획득된 초분광 영상을 서버로 전송하는 통신부를 포함하고, 상기 서버는, 상기 유해성분 측정 장치로부터 수신된 초분광 영상을 분석하여 상기 공기 유통부에 유입된 외부 공기 내 유해성분 입자의 성분과 농도를 도출하는 것을 특징으로 한다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 유해성분 입자에 부딪혀 입사되는 광을 이용하여 획득되는 광 스펙트럼을 기반으로 유해성분의 성분을 분석할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 초분광 카메라를 통해 유해성분 측정 장치 내로 유입된 외부 공기에 대한 초분광 영상을 획득함으로써, 이를 기반으로 유해성분의 성분 및 농도 중 적어도 하나를 분석할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 입자 크기에 따라 달라지는 광 경로의 각도를 고려하여, 분석 목표 입자의 크기에 따라 유해성분 측정모듈의 위치를 결정함으로써, 분석하고자 하는 먼지 입자의 크기를 결정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 유해성분 측정 장치는 소음측정도 가능한 효과를 발휘하게 된다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치가 천장에 설치된 것을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치의 내부를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 제1 팬과 제2 팬의 위치를 설명하기 위해 유해성분 측정 장치의 내부를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 분광기가 광 스펙트럼을 획득하는 것을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 초분광 카메라가 유해성분 입자의 초분광 영상을 획득하는 것을 예시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 시스템의 블록도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치(100)의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치(100)가 천장에 설치된 것을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치(100)의 내부를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 제1 팬(143)과 제2 팬(147)의 위치를 설명하기 위해 유해성분 측정 장치(100)의 내부를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 분광기(120)가 광 스펙트럼을 획득하는 것을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 초분광 카메라(190)가 유해성분 입자의 초분광 영상을 획득하는 것을 예시한 도면이다.
도 1과 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치(100)에 대해서 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에서 유해성분 측정 장치(100)는 다양한 유해성분, 유해한 가스, 미세먼지 등에 대한 측정, 분석을 수행할 수 있다.
유해성분, 유해가스에 대한 예를 들면, COx, SOx, NOx, TVOC, O3 등과 같은 성분들이 해당될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 일정 정도의 입자크기를 갖고 있는 유해성분이라면 무엇이든 측정, 분석 대상이 될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치(100)는 프로세서(110), 분광기(120), 분석부(130), 팬(140), 발광부(150), 데이터베이스(160), 통신부(170), 소음측정 모듈(180), 케이스(40), 뚜껑(45), 홀(55), 공기 유통부(60)를 포함한다.
다만, 몇몇 실시예에서 유해성분 측정 장치(100), 유해성분 측정장치는 도 1에 도시된 구성요소보다 더 적은 수의 구성요소나 더 많은 구성요소를 포함할 수도 있다.
또한, 몇몇 실시예에서, 도 3 내지 도 5와 같이 뚜껑(45), 홀(55), 공기 유통부(60)와 같은 구성들은 유해성분 측정 장치(100)의 케이스(40), 프레임 자체에 형성되도록 구성될 수도 있고, 그 외에 프로세서(110), 분광기(120) 등과 같은 다른 구성들은 유해성분 측정 모듈(90)로 구성될 수도 있다.
일 실시예로, 유해성분 측정 장치(100)는 유해성분 측정 모듈(90)을 포함하며, 유해성분 측정 모듈(90)은 공기 유통부(60), 발광부(150), 분광기(120), 데이터베이스(160), 분석부(130) 및 프로세서(110)를 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 유해성분 측정 장치(100)는 유해성분 측정 모듈(90)을 포함하며, 유해성분 측정 모듈(90)은 공기 유통부(60), 초분광 카메라(190), 데이터베이스(160), 분석부(130) 및 프로세서(110)를 포함할 수 있다.
공기 유통부(60)는 유해성분 측정을 위한 외부 공기가 유입되어 유통된다.
발광부(150)는 공기 유통부(60)의 일정 영역으로 광을 조사(발광)하며, 적어도 하나의 광원을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 발광부(150)는 광원에서 방출되는 광을 집광시키는 렌즈부(미도시), 혹은 특정 파장 영역대의 광을 필터링할 수 있는 필터가 포함될 수 있다.
발광부(150)와 공기 유통부(60)는 발광부(150)에서 조사된 광이 공기 유통부(60)에 수직으로 입사되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
분광기(120, Spectrometer)는 공기 유통부(60) 내 유해성분 입자에 부딪혀 경로가 변경된 광이 입사되는 광 입사부(123)를 포함하며, 입사된 광에 대한 광 스펙트럼을 획득한다.
이때, 발광부(150)로부터 조사된 광이 공기 유통부(60) 내 유해성분 입자에 부딪혀 경로가 변경되는 것은 빛이 산란되는 것을 의미한다.
또한, 위에서 언급한 바와 같이 발광부(150)는 공기 유통부(60)에 수직으로 광을 조사하게 되는데, 이때 공기 유통부(60)에 존재하는 외부 공기 내에는 유해성분 입자가 포함되어 있기 때문에 조사된 광은 유해성분에 부딪히게 되고, 광 경로가 변경된다.
이때, 광이 부딪히는 입자 크기에 따라서 광의 경로가 달라지게 되는데, 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치(100)는 이러한 점을 이용하여 측정하고자 하는 분석 목표 입자의 크기를 결정할 수 있게 된다.
또한, 광이 부딪히는 입자 크기에 따라서 광 경로가 달라질 수 있기 때문에, 본 발명의 실시예에서 분광기(120)는 이러한 점을 이용하여 측정하고자 하는 분석 목표 입자의 크기를 결정할 수 있게 된다.
이를 위해서, 분광기(120)는 입자 크기에 따라 달라지는 광 경로의 각도를 고려하여, 분석 목표 입자의 크기에 따라서 유해성분 측정 장치(100) 내 설치 위치가 결정될 수 있다.
일 실시예로, 보다 정밀도를 높이기 위해서 광 입사부(123)의 크기가 결정될 수도 있다.
따라서, 유해성분에 해당하지 않는 더 큰 입자들 혹은 더 작은 입자들에 부딪힌 광은 광 경로가 다른 각도로 변경되기 때문에 광 입사부(123)를 통과하지 못하게 된다.
제어부는 분석부(130)를 제어하여, 분광기(120)를 통해 획득된 광 스펙트럼을 분석하여 공기 유통부(60)에 유입된 외부 공기 내 유해성분 입자의 성분 및 농도 중 적어도 하나를 분석한다.
보다 상세하게는, 분석부(130)는 유해성분 내 포함될 수 있는 각 성분에 대한 광 스펙트럼 정보가 저장된 데이터베이스(160)를 더 포함한다.
그리고, 제어부는 분석부(130)를 통해 데이터베이스(160)에 저장된 정보를 기반으로 분광기(120)를 통해 획득된 광 스펙트럼을 분석하여, 공기 유통부(60)에 유입된 외부 공기 내 유해성분의 성분, 농도를 도출하는 것을 특징으로 한다.
상술한 설명과 함께 도 6을 참조하면, 공기 유통부(60)로 수직으로 조사된 광이 공기 유통부(60) 내에 존재하는 유해성분 입자에 부딪혀 소정각도 광 경로가 변경되었고, 광 경로가 변경된 광이 분광기(120)의 광 입사부(123)를 통과하여 프리즘(127)을 거치게 됨으로써 분광기(120)가 광 스펙트럼을 획득하게 된다.
상술한 바와 같이, 측정하고자 하는 분석 목표 입자의 크기에 해당하는 유해성분 입자에 부딪힌 광만 광 입사부(123)로 입사하게 되고, 분광기(120)가 광 입사부(123)로 입사된 광의 광 스펙트럼을 획득하게 되므로, 검출하고자 하는 크기의 유해성분 입자들이 어떠한 성분으로 구성되어 있는지 정확하게 도출할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.
도 3은 유해성분 측정 장치(100)에 뚜껑(45)이 덮어져 있고, 도 4는 도 3에서 뚜껑(45)이 제거되어 유해성분 측정 장치(100) 내부를 예시한 도면이다.
유해성분 측정 장치(100)는 외부 공기를 유해성분 측정 장치(100) 내로 유입시키는 적어도 하나의 팬(140, Fan)을 포함한다.
이때, 팬(140)은 외부 공기를 유해성분 측정 장치(100) 내로 유입시키는 제1 팬(143), 그리고 제1 팬(143)에 의해 유입된 외부 공기를 공기 유통부(60)로 유입시키는 제2 팬(147)을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 팬(143)은 케이스(40)에 설치된 구성이고, 제2 팬(147)은 유해성분 측정모듈에 설치된 구성일 수 있다.
또한, 유해성분 측정 장치(100)의 뚜껑(45)에는 제1 팬(143)에 의해 외부 공기가 유입될 수 있도록 홀(55)이 형성되어 있다.
또한, 유해성분 측정 장치(100)는 유해성분 측정 장치(100) 주변에서 발생하는 외부 소음의 측정이 가능한 소음측정 모듈(180)을 더 포함할 수 있다.
이때, 소음측정 모듈(180)은 프로세서(110)에 의해 제어되지만, 팬(140)에서 발생되는 소음을 최소화하기 위하여 유해성분 측정모듈과 별개로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 A로 도시된 영역에 포함될 수 있다.
통신부(170) 또한, 유해성분 측정모듈의 공간 확보를 위해서 유해성분 측정모듈과 별개로 구성될 수 있고, A로 도시된 영역에 포함될 수 있다.
위와 같이 예시한 소음측정 모듈(180), 통신부(170)의 배치 위치는 유해성분 측정 장치(100) 내 공간 활용도와 측정 효율을 위한 예시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 도 4의 내부도를 보다 상세하게 도시하여, 제1 팬(143)과 제2 팬(147)의 위치를 예시하기 위한 도면으로 도 5를 참조하면, 유해성분 측정모듈은 케이스(40) 내 일측에 설치되고, 제1 팬(143)은 케이스(40) 내 타측에 설치된다.
그리고, 제1 팬(143)과 제2 팬(147)은 풍량이 같거나 다를 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 팬(143)은 제2 팬(147)보다 풍량 또는 풍속이 높을 수 있다.
이와 같이 설계된 이유는, 외부 공기를 유해성분 측정 장치(100) 내로(정확하게는 공기 유통부(60) 내로) 유입시키기 위한 것이다.
그리고, 제1 팬(143)에 의해서 외부 공기가 유해성분 측정 장치(100) 내부로 유입되었기 때문에, 제1 팬(143)보다 풍량 또는 풍속이 낮은 제2 팬(147)을 이용하여 공기 유통부(60)로 외부 공기를 유입시키게 된다.
이때, 제1 팬(143)과 유해성분 측정모듈을 서로 반대편에 배치하는 것은 풍속이 너무 빠른 경우에는 이로 인해 측정 오차가 발생할 수도 있으므로, 이러한 가능성을 배제시키고 측정 정확도를 확보하기 위한 것이다.
또한, 일단 유해성분 측정 장치(100) 내부로 유입된 외부 공기를 제2 팬(147)이 제1 팬(143)보다 다소 약하게 공기 유통부(60)로 유입시키기 때문에, 발광부(150), 분광기(120)를 이용하여 높은 정확도로 광 스펙트럼을 측정할 수 있게 된다.
일 실시예로, 유해성분 측정 장치(100)는 일정시간 주기 혹은 외부로부터 수신된 측정 요청신호에 의해 유해성분 측정이 시작될 수 있으며, 우선 제1 팬(143)과 제2 팬(147)을 작동시켜 공기 유통부(60)로 외부 공기를 유입시키고, 제1 팬(143), 제2 팬(147)을 정지 혹은 풍속을 감소시키고 발광부(150)를 통해 광을 조사하여 유해성분을 측정할 수도 있다.
이와 같은 프로세스로 진행하게 되면, 공기 유통부(60) 내에 이미 외부 공기는 유입되어 있고 공기가 유통되는 속도는 감소된 상태에서 측정을 시작하기 때문에 보다 높은 정확도로 측정할 수 있게 된다.
또한, 유해성분 측정 장치(100)는 공기 유통부(60)에 유입되어 측정이 완료된 외부 공기가 배출되는 배출구(미도시)가 형성되어 있다. 이때, 공기 유입부에 유입된 외부 공기는 제1 팬(143)과 제2 팬(147)의 풍력에 의해서 배출구를 통해 외부로 배출된다.
소음측정 모듈(180)은 유해성분 측정 장치(100) 주변에 발생하는 외부 소음의 측정이 가능하다.
통신부(170)는 소음측정 모듈(180)의 측정 데이터, 및 분석부(130)를 통해 분석된 결과 중 적어도 하나를 서버로 전송할 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치(100)는 프로세서(110), 분석부(130), 팬(140), 데이터베이스(160), 통신부(170), 소음측정 모듈(180) 및 초분광 카메라(190)를 포함한다.
도 1과 도 2에 도시된 유해성분 측정 장치(100)의 차이점은 도 1의 유해성분 측정장치는 발광부(150), 분광기(120)의 구성을 이용하여 유해성분 입자에 대한 광 스펙트럼을 획득하는 것이고, 도 2의 유해성분 측정장치는 초분광 카메라(190)를 이용하여 유해성분 입자의 초분광 영상을 획득한다는 것이다.
따라서, 도 2에 도시된 유해성분 측정 장치(100)는 발광부(150), 분광기(120)의 구성을 초분광 카메라(190)가 대치할 뿐, 나머지 구성들은 동일하게 포함될 수 있다.
초분광 카메라(190)는 공기 유통부(60)의 일정 영역을 촬영하여 상기 일정 영역 내 존재하는 유해성분 입자의 초분광 영상을 획득한다.
프로세서(110)는 분석부(130)를 통해 초분광 영상을 기반으로 공기 유통부(60)에 유입된 외부 공기 내 유해성분 입자의 성분과 농도를 도출한다.
일 실시예로, 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치(100)는 온습도 측정 센서, 기압 측정 센서, 조도 측정 센서, 소음측정 센서 및 화재감지 센서 등을 더 포함할 수 있다.
상세하게는, 화재감지 센서는 장치(100)로부터 일정 거리 내에서 발생하는 화재의 감지가 가능하며, 소음측정 센서는 장치(100) 주변에 발생하는 외부 소음의 측정이 가능하고, 각각의 센서들은 기 설정된 주기마다 측정값을 프로세서(110)로 제공할 수 있다.
이 같은 구성을 통해서, 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 장치(100)는 유해성분에 대한 측정, 분석은 물론 온습도, 기압, 조도, 소음 등을 측정하는 하는 것은 물론 화재까지 감지할 수 있는 기능을 포함하고 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유해성분 측정 시스템(10)의 블록도이다.
도 1 내지 도 7을 통해 설명하였던 유해성분 측정 장치(100)와 도 8 및 도 9에 도시된 유해성분 측정 시스템(10)의 차이는 아래와 같다.
유해성분 측정 시스템(10)에서 유해성분 측정 장치(100)는 유해성분을 측정하는 역할만 담당하여, 측정된 광 스펙트럼 또는 초분광 영상을 서버로 전송하기 때문에, 분석부(130) 및 데이터베이스(160)의 구성은 서버에 포함될 수 있다.
상세하게는, 도 8을 참조하면, 유해성분 측정 시스템(10)은 유해성분 측정 장치(100) 및 유해성분 분석 서버(200)를 포함한다.
유해성분 측정 장치(100)는 공기 유통부(60), 발광부(150), 프로세서(110), 분광기(120), 팬(140), 통신부(170) 및 소음측정 모듈(180) 등을 포함한다.
공기 유통부(60)는 외부 공기가 유입되어 유통된다.
팬(140)은 유해성분 측정 장치(100) 내로 외부 공기를 유입시킨다.
발광부(150)는 공기 유통부(60)의 일정 영역으로 광을 조사한다.
분광기(120)는 공기 유통부(60) 내 유해성분 입자에 부딪혀 경로가 변경된 광이 입사되는 입사부를 포함하며, 입사된 광에 대한 광 스펙트럼을 획득한다.
프로세서(110)는 유해성분 측정 장치(100) 내 구성들의 제어를 담당하며, 분석부(130)를 제어하여 분광기(120)를 통해 획득된 광 스펙트럼을 기반으로, 공기 유통부(60)에 유입된 외부 공기 내 유해성분 입자의 성분 및 농도 중 적어도 하나를 도출한다.
또한, 분광기(120)는 입자 크기에 따라 달라지는 광 경로의 각도를 고려하여, 분석 목표 입자의 크기에 따라 설치 위치가 결정될 수 있다.
통신부(170)는 분광기(120)를 통해 획득된 광 스펙트럼 데이터를 서버로 전송한다.
유해성분 분석 서버(200)는 프로세서(210), 분석부(230), 데이터베이스(260) 및 통신부(270)를 포함한다.
통신부(270)는 유해성분 측정 장치(100)의 통신부(170)로부터 광 스펙트럼 데이터를 수신한다.
데이터베이스(260)는 유해성분 내 포함될 수 있는 각 성분에 대한 광 스펙트럼 정보가 저장되어 있다.
프로세서(210)는 분석부(230)를 제어하여, 광 스펙트럼 데이터를 분석하여 공기 유통부(60)에 유입된 외부 공기 내 유해성분 입자의 성분과 농도를 도출한다.
보다 상세하게는, 분석부(230)는 데이터베이스(260)에 저장된 정보를 이용하여 공기 유통부(60)에 유입된 외부 공기 내 유해성분의 성분을 분석할 수 있다.
도 9를 참조하면, 유해성분 측정 시스템(10)은 유해성분 측정 장치(100) 및 유해성분 분석 서버(200)를 포함한다.
유해성분 측정 장치(100)는 공기 유통부(60), 프로세서(110), 팬(140), 초분광 카메라(190), 통신부(170) 및 소음측정 모듈(180) 등을 포함한다.
공기 유통부(60)는 외부 공기가 유입되어 유통된다.
팬(140)은 유해성분 측정 장치(100) 내로 외부 공기를 유입시킨다.
프로세서(110)는 유해성분 측정 장치(100) 내 구성들의 제어를 담당하며,
프로세서(110)는 초분광 카메라(190)를 제어하여, 공기 유통부(60)의 일정 영역을 촬영하여, 해당 영역 내에 존재하는 유해성분 입자의 초분광 영상을 획득한다.
통신부(170)는 초분광 카메라(190)를 통해 획득된 초분광 영상을 서버로 전송한다.
유해성분 분석 서버(200)는 프로세서(210), 분석부(230), 데이터베이스(260) 및 통신부(270)를 포함한다.
통신부(270)는 유해성분 측정 장치(100)의 통신부(170)로부터 초분광 영상을 수신한다.
데이터베이스(260)는 유해성분 내 포함될 수 있는 각 성분에 대한 광 스펙트럼 정보가 저장되어 있다.
프로세서(210)는 분석부(230)를 제어하여, 초분광 영상을 분석하여 공기 유통부(60)에 유입된 외부 공기 내 유해성분 입자의 성분 및 농도 중 적어도 하나를 도출한다.
보다 상세하게는, 분석부(230)는 데이터베이스(260)에 저장된 정보를 이용하여 공기 유통부(60)에 유입된 외부 공기 내 유해성분의 성분을 분석할 수 있다.
상술한 차이점 이외의 구성들은 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 유해성분 측정 장치(100)와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 유해성분 측정 시스템
40: 케이스
45: 뚜껑
55: 홀
60: 공기 유통부
70: 소음측정 모듈
90: 유해성분 측정 모듈
100: 유해성분 측정 장치
110: 프로세서
120: 분광기
123: 광 입사부
127: 프리즘
130: 분석부
140: 팬
143: 제1 팬
147: 제2 팬
150: 발광부
160: 데이터베이스
170: 통신부
180: 소음측정 모듈
190: 초분광 카메라
200: 유해성분 분석 서버
230: 분석부
260: 데이터베이스
270: 통신부

Claims (10)

  1. 유해성분 측정 장치에 있어서,
    상기 유해성분 측정 장치의 케이스 내에 설치되어, 유해 성분 입자들이 포함된 외부 공기가 유입되어 유통되는 공기 유통부;
    상기 공기 유통부 내에서 상기 유해 성분 입자들이 유통되는 영역에 광을 조사하는 발광부;
    상기 공기 유통부 내에서 상기 유해 성분 입자들과 충돌되어 경로가 변경된 광이 입사되는 광 입사부를 포함하며, 상기 입사된 광에 대한 광 스펙트럼을 획득하는 분광기;
    상기 분광기를 통해 획득된 광 스펙트럼을 기반으로, 상기 공기 유통부 내의 상기 유해 성분 입자들 각각의 성분과 농도를 도출하는 프로세서;
    상기 유해성분 측정 장치 내로 외부 공기를 유입시키는 복수의 팬; 및
    사용자로부터 입력받은 분석 목표 입자의 크기에 따라 상기 분광기의 위치를 조절하는 위치조절수단;을 포함하고,
    상기 분광기는 상기 유해 성분 입자들 중 분석 목표 입자의 크기를 기반으로 설치 위치가 결정되되, 상기 분석 목표 입자에 의해 충돌되어 경로가 변경된 광만이 상기 광 입사부에 입사되도록 설치 위치가 결정되고,상기 복수의 팬은, 상기 케이스 내로 외부 공기를 유입시키는 제1 팬 및 상기 제1 팬에 의해 유입된 외부 공기를 상기 공기 유통부로 유입시키는 제2 팬을 포함하고,
    상기 케이스 내의 일측에는, 상기 발광부, 상기 분광기 및 상기 프로세서를 포함한 유해성분 측정모듈이 설치되고,
    상기 케이스 내의 타측에는, 상기 제1 팬이 설치되되, 상기 제1 팬은 상기 제2 팬보다 풍량 또는 풍속이 높은 것을 특징으로 하는,
    유해성분 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유해성분 측정 장치는,
    상기 유해성분 측정 장치 주변에 발생하는 외부 소음의 측정이 가능한 소음측정 모듈을 더 포함하는,
    유해성분 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유해성분 측정 장치는,
    유해성분 내 포함될 수 있는 각 성분에 대한 광 스펙트럼 정보가 저장된 데이터베이스를 더 포함하고,
    분석부를 통해 상기 데이터베이스에 저장된 정보를 기반으로 광 스펙트럼 또는 초분광 영상을 분석하여, 상기 공기 유통부에 유입된 외부 공기 내 유해성분의 성분을 도출하는 것을 특징으로 하는,
    유해성분 측정 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유해성분 측정 장치는,
    상기 분광기를 통해 획득된 광 스펙트럼 데이터를 서버로 전송하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 서버를 통해 상기 광 스펙트럼 데이터의 분석 결과에 기반한 상기 공기 유통부에 유입된 외부 공기 내 유해성분 입자의 성분과 농도를 도출하는 것을 특징으로 하는,
    유해성분 측정 장치.
  10. 삭제
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