KR102425669B1 - 근적외선 분광법을 이용한 미세플라스틱 식별시스템 및 그의 동작방법 - Google Patents

근적외선 분광법을 이용한 미세플라스틱 식별시스템 및 그의 동작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부로부터 입력된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 기준DB부에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터를 미세플라스틱의 종류별로 검색하여 시료 분광스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하며, 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 미세플라스틱에 첨가물이 포함되거나 변형이 발생한 경우에도 정확한 식별이 가능하다.

Description

근적외선 분광법을 이용한 미세플라스틱 식별시스템 및 그의 동작방법{System for identifying microplastic using near infrared spectroscopy and operating method thereof}
본 발명은 근적외선 분광법을 이용하여 미세플라스틱의 성분을 분석하는 미세플라스틱 식별시스템 및 그의 동작방법에 관한 것이다.
종래 적외선 분광법(Infrared Spectroscopy, IR)에 의한 플라스틱 식별시스템은 적외선 영역대의 빛을 측정 대상물인 시료에 조사하여 흡수된 파장을 측정함으로서 플라스틱의 성분을 분석하는 방법이다.
종래 적외선 분광법을 이용한 플라스틱 식별시스템은 주로 재활용을 위한 폐플라스틱의 식별을 위한 것으로, 강 또는 해양에 존재하는 미세플라스틱의 식별에는 적합하지 않은 문제가 있다.
또한 종래 적외선 분광법을 이용한 플라스틱 식별시스템은 측정 대상물인 시료에 식별하고자 하는 플라스틱외의 첨가물이 포함되어 있거나, 시료가 변형된 경우 식별 정확도가 저하되는 문제가 있다.
한국등록특허 10-1060589, 2011. 08. 24, 도면 1
본 발명의 목적은 적외선 분광법을 활용하여 강 또는 해양과 같은 수중에 존재하는 미세플라스틱에 대한 식별이 가능할 뿐 만 아니라, 미세플라스틱에 첨가물이 포함되거나 변형이 발생한 경우에도 정확한 식별이 가능한 미세플라스틱 식별시스템 및 그 동작방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 미세플라스틱 식별시스템은 사전에 정해진 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 저장하는 기준DB부; 및 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 상기 기준DB부에 저장된 상기 기준 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류별로 검색하여 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하며, 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호처리부는, 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 기준DB부의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제1 유사범위에 속하거나 상기 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하며, 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하고, 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신할 수 있다.
상기 신호처리부는, 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 획득모듈과, 상기 기준DB부에 저장된 상기 기준 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류별로 검색하여 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 식별모듈과, 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 DB업데이트모듈을 포함하고, 상기 획득모듈은 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 상기 식별모듈은 상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위에 속하거나 상기 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하며, 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하며, 상기 DB업데이트모듈은 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신할 수 있다.
상기 한계 유사범위는 상기 제1 유사범위보다 넓고, 상기 제1 유사범위는 상기 제2 유사범위보다 넓게 설정될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 미세플라스틱 식별시스템은 사전에 정해진 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 저장하는 기준DB부; 및 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터를 각 종류별 미세플라스틱의 식별에 영향이 큰 특징파장에 대응하는 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하며, 상기 기준DB부에 저장된 상기 기준 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류별로 검색하여 상기 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하고, 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호처리부는, 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하며, 상기 도출된 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 기준DB부의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제1 유사범위에 속하거나 상기 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하며, 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하고, 상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신할 수 있다.
상기 신호처리부는 상기 기준 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 미세플라스틱의 종류별로 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출하고, 상기 도출된 기준 필터링스펙트럼데이터와 상기 시료 필터링스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
상기 신호처리부는 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 수분과 관련된 데이터를 제거하기 위한 베이스라인 보정을 수행할 수 있다.
상기 미세플라스틱 식별시스템은 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 투입되는 경우 근적외선의 빛을 그 투입된 미세플라스틱의 시료에 조사하여 흡수된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 측정하는 분광측정부를 더 포함하고, 상기 신호처리부는 상기 분광측정부에 의해 측정된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 생성할 수 있다.
상기 신호처리부는, 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 투입되는 경우 상기 분광측정부에 의해 측정된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 획득모듈과, 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 상기 베이스라인 보정을 수행하고, 상기 보정된 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하며, 상기 기준 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 미세플라스틱의 종류별로 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출하는 전처리모듈과, 상기 도출된 기준 필터링스펙트럼데이터와 상기 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 식별모듈과, 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 DB업데이트모듈을 포함할 수 있다.
상기 획득모듈은 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 새롭게 상기 분광측정부에 투입되는 경우 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 상기 전처리모듈은 상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 상기 베이스라인 보정을 수행하고, 상기 보정된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하며, 상기 기준DB부의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터와 상기 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 각각 필터링하여 제1 기준 필터링스펙트럼데이터 및 제2 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출하고, 상기 식별모듈은 상기 도출된 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 제1 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제1 유사범위에 속하거나 상기 제2 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하며, 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하고, 상기 DB업데이트모듈은 상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신할 수 있다.
상기 한계 유사범위는 상기 제1 유사범위보다 넓고, 상기 제1 유사범위는 상기 제2 유사범위보다 넓게 설정할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 미세플라스틱 식별시스템의 동작방법은 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 단계; 기준 DB부에 저장된 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 검색하여 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 단계; 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 입력된 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 단계; 및 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 미세플라스틱 식별시스템의 동작방법은 외부로부터 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 단계; 상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 기준DB부의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제1 유사범위에 속하거나 상기 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하는 단계; 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 단계; 및 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 미세플라스틱 식별시스템의 동작방법은 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 내부의 분광측정부에 투입되는 경우 상기 분광측정부에 의해 측정된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 단계; 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 수분과 관련된 데이터를 제거하기 위한 베이스라인 보정을 수행하는 단계; 상기 보정된 시료 분광스펙트럼데이터를 각 종류별 미세플라스틱의 식별에 영향이 큰 특징파장에 대응하는 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하고, 기준DB부에 저장된 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 검색하고 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출하는 단계; 상기 도출된 기준 필터링스펙트럼데이터와 상기 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 단계; 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 단계; 및 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 미세플라스틱 식별시스템의 동작방법은 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 새롭게 상기 분광측정부에 투입되는 경우 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 단계; 상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 상기 베이스라인 보정을 수행하는 단계; 상기 보정된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하고, 상기 기준DB부의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터와 상기 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 각각 필터링하여 제1 기준 필터링스펙트럼데이터 및 제2 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출하는 단계; 상기 도출된 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 제1 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제1 유사범위에 속하거나 상기 제2 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하는 단계; 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 단계; 및 상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 한계 유사범위는 상기 제1 유사범위보다 넓고, 상기 제1 유사범위는 상기 제2 유사범위보다 넓게 설정될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 미세플라스틱의 식별에 영향이 큰 특징파장에 대응하는 분광스펙트럼데이터만을 선택적으로 필터링하여 미세플라스틱의 종류를 식별함으로써 미세플라스틱에 첨가물이 포함되거나 변형이 발생한 경우에도 정확한 식별이 가능하다.
또한 본 발명은 800nm ~ 2,500nm의 근적외선 빛을 측정 대상물인 미세플라스틱의 시료에 조사하여 흡수된 파장을 스펙트럼데이터로 분석함으로써 다른 적외선 분광법에 비해 물 부착이나 온도 방사의 영향을 최소화할 수 있어 미세플라스틱의 종류를 정확히 식별할 수 있다.
또한 본 발명은 기준DB부에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터를 새롭게 측정된 시료에 의해 갱신함으로써 미세플라스틱에 첨가물이 포함되거나 변형이 발생한 경우에도 정확한 식별이 가능하다.
또한 본 발명은 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 기준DB부의 갱신 전 기준 분광스펙트럼데이터와 유사하고 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 기준 분광스펙트럼데이터와 유사한 경우에는 기준DB부의 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하지 않아 기준DB부의 갱신절차를 간소화함으로써 기준DB부의 갱신 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호처리부의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식별모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식별모듈 및 DB업데이트모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 신호처리부의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 범위통과필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 주성분분석을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세플라스틱의 종류별 기준 필터링스펙트럼데이터와 시료 필터링스펙트럼데이터에 대한 상관계수를 산출한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 식별모듈 및 DB업데이트모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템에 대해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가진다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(100)은 기준DB부(130), 신호처리부(150)를 포함한다.
미세플라스틱 식별시스템(100)은 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 미세플라스틱의 시료의 종류를 식별하는 시스템이다.
미세플라스틱(Microplastic)은 생산과정에서 인위적으로 미세하게 제조되었거나 또는 기존 제품이 물리적인 파쇄, 광(화학) 분해, 생물분해 등 풍화 과정을 거쳐 미세화 된 크기 5 ㎜ 이하의 합성 고분자화합물을 의미한다. 미세플라스틱은 프래그먼트(Fragment), 펠릿(Pellet), 시트(Sheet) 타입으로 분류할 수 있다.
미세플라스틱은 구성 재질에 따라 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC) 등으로 분류될 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의상 PP, PS, PVC를 중심으로 설명하지만, 본 발명의 미세플라스틱 식별시스템(100)가 식별할 수 있는 미세플라스틱의 종류는 이에 한정되지 않는다.
기준DB부(130)는 사전에 정해진 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 저장하고 신호처리부(150)의 제어에 의해 동작한다. 기준DB부(130)는 신호처리부(150)의 제어에 의해 기준 분광스펙트럼데이터를 검색하여 신호처리부(150)로 전달하거나, 기준 분광스펙트럼데이터를 업데이트한다.
신호처리부(150)는 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성한다.
신호처리부(150)는 기준DB부(130)에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류별로 검색하여 위에서 생성된 시료 분광스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하고, 그 시료 필터링스펙트럼데이터를 이용하여 기준DB부(130)를 갱신할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 신호처리부(150)에 대해 상세히 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이 신호처리부(150)는 획득모듈(152), 식별모듈(156), DB업데이트모듈(158)을 포함한다.
획득모듈(152)은 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성한다. 즉 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대해 푸리에변환을 수행하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성한다.
외부로부터 입력되는 미세플라스틱 시료의 파장신호는 외부의 위치하는 분광측정기에 의해 측정되어 사전에 구축된 유무선 네트워크를 통해 본 미세플라스틱 식별시스템(100)으로 입력된다.
분광측정기(미도시)는 근적외선 분광법(Near Infrared Spectroscopy, NIR)에 의해 미세플라스틱을 식별하는 장치로서, 800nm ~ 2,500nm의 근적외선 빛을 측정 대상물인 미세플라스틱의 시료에 조사하여 흡수된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 측정하여 네트워크를 통해 미세플라스틱 식별시스템(100)으로 전송할 수 있다.
시료 분광스펙트럼데이터는 미세플라스틱의 -CH, -OH, -NH기를 함유하는 분자의 기본 진동의 overtone과 combination 특징에 의한 분광스펙트럼데이터로서 미세플라스틱의 종류 마다 다르게 표현될 수 있다.
식별모듈(156)은 기준DB부(130)에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류별로 검색하여 획득모듈(152)에서 생성된 시료 분광스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
일예로서, 식별모듈(156)은 미세플라스틱의 종류별 기준 필터링스펙트럼데이터와 미세플라스틱의 시료 필터링스펙트럼데이터와의 상관관계로부터 시료의 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
식별모듈(156)은 기준DB부(130)의 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터의 흡광도와 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 시료 분광스펙트럼데이터의 흡광도에 대해서 상관계수를 산출하여 시료에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 미세플라스틱의 시료의 파장신호는 1709nm, 1729nm, 2279nm, 2313nm, 2356nm의 파장에 피크가 있는 신호로 표현될 수 있다. 예를 들면 외부로부터 입력되는 동일한 미세플라스틱의 시료의 파장신호는 복수 개로 이루어지면, 시료 분광스펙트럼데이터도 복수 개로 이루어 질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 식별모듈(156)은 PP, PS 및 PVC와 같은 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터의 흡광도와 5개의 시료 분광스펙트럼데이터의 흡광도에 대해서 상관계수를 산출하여 시료에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
식별모듈(156)은, PP, PS, PVC 미세플라스틱과 같은 종류별 기준 분광스펙트럼데이터와 시료 분광스펙트럼데이터에 대해서 상관계수를 산출한다.
산출된 각 종류별 기준 필터링스펙트럼데이터와 시료 필터링스펙트럼데이터의 상관계수의 값들을 비교하여 상관계수가 높은 기준 분광스펙트럼데이터에 해당하는 미세플라스틱의 종류를 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대응하는 미세플라스틱의 종류로 결정한다.
도 4에 나타난 바와 같이, 5개의 시료 분광스펙트럼데이터(S1,S2,S3,S4,S5)와 PP에 해당하는 기준 분광스펙트럼데이터의 상관계수의 값은 "0.96", "0.99", "0.98", "0.97", "0.99"에 해당하여 다른 PS, PVC 보다 크게 나타났다. 이에 의해 식별모듈(156)은 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 폴리프로필렌(PP)으로 결정할 수 있다.
본 실시예에서는 편의상 PP, PS, PVC 미세플라스틱을 기준으로 식별을 수행하였으나, 다른 종류의 미세플라스틱에 대해서도 위와 동일한 작업을 수행할 수 있다.
DB업데이트모듈(158)은 식별모듈(156)에 의해 식별된 특정 미세플라스틱의 종류에 해당하는 시료 분광스펙트럼데이터를 그 식별된 미세플라스틱의 종류에 대한 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 기준DB부(130)를 갱신할 수 있다.
DB업데이트모듈(158)에 의한 기준DB부(130)의 갱신 후 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 획득모듈(152)은 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 식별모듈(156)은 기준DB부(130)의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터와 기준DB부(130)의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터를 이용하여 새로운 시료 분광스펙트럼데이터에 대한 유사정도를 각각 계산하는 것에 의해 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
도 5는 유사정도를 개념적으로 표시된 도면이다. 이하 도 5를 참조하여 식별모듈(156)과 DB업데이트모듈(158)에 대해 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이 식별모듈(156)은 새로운 시료 분광스펙트럼데이터(C1)가 제1 기준 분광스펙트럼데이터(A1)의 한계 유사범위(A1d)에 속하면서 제1 기준 분광스펙트럼데이터(A1)의 제1 유사범위(A1a)에는 속하거나, 제2 기준 분광스펙트럼데이터(B1)의 제2 유사범위(B1a)에 속하는 경우, 식별모듈(156)은 새로운 시료 분광스펙트럼데이터(C1)를 제1 기준 분광스펙트럼데이터(A1)에 대응하는 미세플라스틱의 종류로 결정할 수 있다.
한계 유사범위는 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터의 각 스펙트럼 특징과 한계 유사범위들 간의 중첩정도를 고려하여 전문가에 의해 사전에 결정될 수 있다.
제1 유사범위(A1a) 및 제2 유사범위(B1a)는 한계 유사범위(A1b)보다 좁게 되도록 결정되며, 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터의 각 스펙트럼 특징을 고려하여 전문가에 의해 사전에 결정될 수 있다.
제1 기준 분광스펙트럼데이터(A1)가 제2 기준 분광스펙트럼데이터(B1)보다 미세플라스틱의 식별에 기여하는 비중이 크게 되도록 제1 유사범위(A1a)를 제2 유사범위(B1a)보다 넓게 설정할 수 있다.
DB업데이트모듈(158)은 새로운 시료 분광스펙트럼데이터(C1)가 한계 유사범위(A1b)에 속하면서 제1 유사범위(A1a)를 벗어나고 제2 유사범위(B1a)에 속하는 경우 또는 제1 유사범위(A1a)에 속하고 제2 유사범위(B1a)를 벗어나는 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터(C1)를 제1 기준 분광스펙트럼데이터(A1)가 속하는 미세플라스틱의 종류의 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 기준DB부(130)를 갱신할 수 있다
이와 같이 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(100)은 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 기준DB부(130)의 갱신 전 기준 분광스펙트럼데이터와 유사하고 기준DB부(130)의 갱신에 의해 추가된 기준 분광스펙트럼데이터 유사한 경우에는 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하지 않아 기준DB부(130)의 갱신절차를 간소화함으로써 기준DB부(130)의 갱신 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(100)은 기준DB부(130)에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터가 입력된 시료의 파장신호에 의해 확장됨으로써 순수한 성분만을 포함한 미세플라스틱 외에 첨가물을 포함하거나 변형된 미세플라스틱의 종류를 보다 정확히 식별할 수 있다.
이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(100)의 동작방법에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(100)은 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료의 미세플라스틱의 종류를 식별하는 동작을 수행한다.
먼저, 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(100)은 입력된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성한다(S110).
다음, 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(100)은 기준DB부(130)에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터를 미세플라스틱의 종류별로 검색하여 S110단계에서 생성된 시료 분광스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산한다(S120).
다음, 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(100)은 S120단계에서 계산된 유사정도에 의해 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별한다(S130).
다음, 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(100)은 S130단계에서 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 시료 분광스펙트럼데이터를 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 기준DB부(130)를 갱신한다(S140).
위의 S110단계 내지 S140단계를 통해 미세플라스틱 식별시스템(100)은 외부로부터 입력된 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 식별을 수행하고 기준DB부(130)를 갱신할 수 있다. 외부로부터 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 미세플라스틱 식별시스템(100)은 위의 S110단계 내지 S140단계를 반복하여 수행한다.
미세플라스틱 식별시스템(100)은 S140단계의 기준 분광스펙트럼데이터의 갱신 후 외부로부터 식별하고자 하는 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 갱신된 기준DB부(130)를 이용하여 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별한다.
미세플라스틱 식별시스템(100)은 외부로부터 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터(C1)를 생성하고, 기준DB부(130)의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터(A1)와 기준DB부(130)의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터(B1)를 이용하여 새로운 시료 분광스펙트럼데이터(C1)에 대한 유사정도를 각각 계산하며, 각각 계산된 유사정도에 의해 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별한다.
새로운 시료 분광스펙트럼데이터(C1)가 기준DB부(130)의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터(A1)의 사전에 정해진 한계 유사범위에 속하면서 제1 기준 분광스펙트럼데이터(A1)의 사전에 정해진 제1 유사범위에 속하거나 기준DB부(130)의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터(B1)의 사전에 정해진 제2 유사범위(B1a)에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 유사정도를 계산하고 그 계산된 유사정도에 의해 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
새로운 시료 분광스펙트럼데이터(C1)가 한계 유사범위(A1d)에 속하면서 제1 유사범위(A1a)를 벗어나고 제2 유사범위(B1a)에 속하는 경우 또는 제1 유사범위(A1a)에 속하고 제2 유사범위(B1a)를 벗어나는 경우 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 새로운 시료 분광스펙트럼데이터(C1)를 식별된 미세플라스틱의 종류에 대한 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 기준DB부(130)를 갱신할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(100)은 기준DB부(130)에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터가 새롭게 측정된 시료에 의해 확장됨으로써 순수한 성분만을 포함한 미세플라스틱 외에 첨가물을 포함하거나 변형된 미세플라스틱의 종류를 보다 정확히 식별할 수 있다.
이하 도 7 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템에 대해 설명한다. 제2 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템의 기술내용 중 제1 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템와 중복된 기술내용은 설명을 생략한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 분광측정부(210), 기준DB부(230), 신호처리부(250)를 포함한다.
미세플라스틱 식별시스템(200)은 근적외선 분광법(Near Infrared Spectroscopy, NIR)에 의해 미세플라스틱을 측정하고 분석하여 미세플라스틱의 종류를 식별하는 시스템으로서, 800nm ~ 2,500nm의 근적외선 빛을 측정 대상물인 미세플라스틱의 시료에 조사하여 흡수된 파장을 스펙트럼데이터로 분석함으로써 미세플라스틱의 종류를 식별한다.
미세플라스틱(Microplastic)은 생산과정에서 인위적으로 미세하게 제조되었거나 또는 기존 제품이 물리적인 파쇄, 광(화학) 분해, 생물분해 등 풍화 과정을 거쳐 미세화 된 크기 5 ㎜ 이하의 합성 고분자화합물을 의미한다. 미세플라스틱은 프래그먼트(Fragment), 펠릿(Pellet), 시트(Sheet) 타입으로 분류할 수 있다.
미세플라스틱은 구성 재질에 따라 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC) 등으로 분류될 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의상 PP, PS, PVC를 중심으로 설명하지만, 본 발명의 미세플라스틱 식별시스템(200)가 식별할 수 있는 미세플라스틱의 종류는 이에 한정되지 않는다.
분광측정부(210)는 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 분광측정부(210)에 투입되는 경우, 800nm ~ 2,500nm의 근적외선 빛을 대상물인 미세플라스틱의 시료에 조사하여 흡수된 시료 파장신호를 측정한다. 근적외선 빛을 이용한 분광법은 다른 적외선 분광법에 비해 물 부착이나 온도 방사의 영향을 적게 받는 측정방법이다.
기준DB부(230)는 사전에 정해진 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 저장하고 신호처리부(250)의 제어에 의해 동작한다. 기준DB부(230)는 신호처리부(250)의 제어에 의해 기준 분광스펙트럼데이터를 검색하여 신호처리부(250)로 전달하거나, 기준 분광스펙트럼데이터를 업데이트한다.
신호처리부(250)는 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 분광측정부(210)에 투입되어 시료의 파장신호가 측정된 경우 측정된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성한다.
또한 신호처리부(250)는 생성된 시료 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류의 식별에 영향이 큰 특징파장이 통과되도록 필터링하여 각 미세플라스틱의 종류별 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하고, 기준DB부(230)에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터와 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터의 유사정도를 계산하는 것에 의해 시료에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 14를 참조하여 신호처리부(250)에 대해 상세히 설명한다. 신호처리부(250)는 획득모듈(252), 전처리모듈(254), 식별모듈(256), DB업데이트모듈(258)을 포함한다.
획득모듈(252)은 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 분광측정부(210)에 투입되는 경우 분광측정부(210)에 의해 측정된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성한다. 분석된 시료 분광스펙트럼데이터는 미세플라스틱의 -CH, -OH, -NH기를 함유하는 분자의 기본 진동의 overtone과 combination 특징에 의한 분광스펙트럼데이터로서 미세플라스틱의 종류 마다 다르게 표현될 수 있다.
전처리모듈(254)은 획득모듈(252)에 의해 생성된 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 수분과 관련된 데이터를 제거하기 위한 베이스라인 보정을 수행한다.
전처리모듈(254)은 베이스라인 보정에 의해 보정된 시료 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류의 식별에 영향이 큰 특징파장에 대응하는 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하며, 기준DB부(230)에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류별로 검색하고 검색된 기준 분광스펙트럼데이터를 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 미세플라스틱의 종류별로 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출한다.
즉 전처리모듈(254)은 각 종류별 미세플라스틱의 식별에 영향이 큰 특징파장에 대응하는 시료 분광스펙트럼데이터만을 선택적으로 필터링하여 식별모듈(256)로 전달함으로써 미세플라스틱의 종류의 식별에 방해되는 부분을 제거할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 전처리모듈(254)은 식별에 영향이 큰 특징파장에 대응하는 시료 분광스펙트럼데이터만을 선택적으로 필터링함으로써 순수한 성분만을 포함한 미세플라스틱 외에 첨가물을 포함하거나 변형된 미세플라스틱의 종류를 보다 정확히 식별할 수 있다.
도 9를 참조하면, 전처리모듈(254)은 미세플라스틱의 종류별로 사전에 정해진 파장범위에 해당하는 범위통과필터(a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3)를 이용하여 베이스라인 보정에 의해 보정된 시료 분광스펙트럼데이터로부터 미세플라스틱의 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출한다.
구체적으로 전처리모듈(254)은 폴리프로필렌(PP)의 미세플라스틱에 대응하여 사전에 정해진 1700~1740nm, 2260~2320nm 및 2350~2470nm의 파장범위에 해당하는 범위통과필터(a1,a2,a3)를 설정할 수 있다.
전처리모듈(254)은 폴리스티렌(PS)의 미세플라스틱에 대응하여 사전에 정해진 1670~1780nm, 2130~2200nm, 2290~2370nm 파장범위에 해당하는 범위통과필터(b1,b2,b3)를 설정할 수 있다.
전처리모듈(254)은 폴리비닐클로라이드(PVC)의 미세플라스틱에 대응하여 사전에 정해진 1690~1730nm, 2290~2320nm, 2350~2390nm의 파장범위에 해당하는 범위통과필터(c1,c2,c3)를 설정할 수 있다.
변형된 실시예로서, 전처리모듈(254)은 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터를 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA)을 이용하여 차원을 줄일 수 있다. 시료 필터링스펙트럼데이터는 복수의 파장별 피크값을 가진 다차원 변수 데이터일 수 있다.
예를 들면, 시료 필터링스펙트럼데이터를 범위통과필터(a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3)에 대응하여 9개의 변수를 갖는 시료 필터링스펙트럼데이터로 가정할 수 있다. 이 경우, 전처리모듈(254)은 PCA를 이용하여 9개 변수의 시료 필터링스펙트럼데이터를 도 10에 도시된 바와 같이 3개 변수(PC1, PC2, PC3)를 갖는 시료 필터링스펙트럼데이터로 축소할 수 있다.
여기서는 편의상 시료 필터링스펙트럼데이터가 9개의 변수를 갖는 것으로 가정하였으나, 시료 필터링스펙트럼데이터는 범위통과필터(a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3)를 통과하는 파장별 피크값에 따라 9개 이상의 변수로 나타날 수 있다.
또한 전처리모듈(254)은 기준DB부(230)로 부터 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 검색한다. 전처리모듈(254)은 범위통과필터(a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3)를 이용하여 검색된 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터로부터 미세플라스틱의 종류별로 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출할 수 있다.
식별모듈(256)은 미세플라스틱의 종류별 기준 필터링스펙트럼데이터와 전처리모듈(254)에 의해 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터와의 유사정도를 산출하고 그 산출된 유사정도를 토대로 시료의 미세플라스틱의 종류를 식별한다.
일예로서, 식별모듈(256)은 미세플라스틱의 종류별 기준 필터링스펙트럼데이터와 미세플라스틱의 시료 필터링스펙트럼데이터와의 상관관계로부터 시료의 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
이하에서는 도 3 및 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 실시예에 따른 식별모듈에 대해 구체적으로 설명한다.
도 11 내지 도 13에 나타난 바와 같이, 식별모듈(256)은 PP, PS 및 PVC와 같은 미세플라스틱의 종류별 기준 필터링스펙트럼데이터의 흡광도와 시료 필터링스펙트럼데이터의 흡광도에 대해서 상관계수를 산출하여 시료에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
즉, 식별모듈(256)은 전처리모듈(254)에 의해 기준DB부(130)의 종류별 미세플라스틱의 기준 분광스펙트럼데이터로부터 필터링된 종류별 기준 필터링스펙트럼데이터의 흡광도와 전처리모듈(254)에서 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터의 흡광도에 대해서 상관계수를 산출하여 시료에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
시료 필터링스펙트럼데이터는 도 3과 같은 1709nm, 1729nm, 2279nm, 2313nm, 2356nm의 파장에 피크가 있는 파장신호로부터 도출된 데이터일 수 있다. 이 시료 필터링스펙트럼데이터는 획득모듈(252)에 의해 분석되며, 전처리모듈(254)에 의해 도출된 데이터이다. 시료에 대한 측정은 여러번에 걸쳐 수행될 수 있다.
식별모듈(256)은, 도 11 내지 도 13에 나타난 바와 같이, PP, PS, PVC 미세플라스틱과 같은 종류별 기준 필터링스펙트럼데이터와 시료 필터링스펙트럼데이터에 대해서 상관계수를 산출한다.
산출된 각 종류별 기준 필터링스펙트럼데이터와 시료 필터링스펙트럼데이터의 상관계수들 중 도면상에 음영 처리된 대각선에 해당하는 각 범위통과필터(a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3)에 대한 상관계수의 값들을 비교하여 상관계수가 높은 기준 필터링스펙트럼데이터에 해당하는 미세플라스틱의 종류를 미세플라스틱 시료의 파장신호에 대응한 미세플라스틱의 종류로 결정한다.
여기서 기준 필터링스펙트럼데이터와 시료 필터링스펙트럼데이터는 범위통과필터(a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3)에 대응하여 9개의 변수를 갖는 데이터로 가정할 수 있다. 편의상 기준 필터링스펙트럼데이터와 시료 필터링스펙트럼데이터가 9개의 변수를 갖는 것으로 가정하였으나, 기준 필터링스펙트럼데이터와 시료 필터링스펙트럼데이터는 범위통과필터(a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3)를 통과하는 파장별 피크값에 따라 9개 이상의 변수로 나타날 수 있다.
본 실시예에서는 편의상 PP, PS, PVC 미세플라스틱을 기준으로 식별을 수행하였으나, 다른 종류의 미세플라스틱에 대해서도 위와 동일한 작업을 수행할 수 있다.
도 11에 나타난 바와 같이, 시료 필터링스펙트럼데이터와 PP에 해당하는 기준 필터링스펙트럼데이터의 각 범위통과필터(a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3)별 상관계수의 값은 "0.96", "0.99", "0.99", "0.98", "0.98", "0.98", "0.98", "0.97", "0.97"에 해당하여 다른 PS, PVC 보다 크게 나타났다. 이에 의해 식별모듈(256)은 시료의 미세플라스틱의 종류를 폴리프로필렌(PP)으로 결정할 수 있다.
변형된 실시예로서, 식별모듈(256)은 기준DB부(230)에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터를 미세플라스틱의 종류별로 검색한다. 식별모듈(256)은 검색된 기준 분광스펙트럼데이터와 전처리모듈(254)에 의해 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하고, 그 계산된 유사정도를 기반으로 시료에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
변형된 실시예로서, 식별모듈(256)은 시료 필터링스펙트럼데이터의 미분치와 기준 분광스펙트럼데이터 미분치를 비교하여 차이값이 적은 정도를 이용하여 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
DB업데이트모듈(258)은 식별모듈(256)에 의해 식별된 특정 미세플라스틱의 종류에 해당하는 시료 필터링스펙트럼데이터를 이용하여 기준DB부(230)에 저장된 미세플라스틱 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 갱신한다. 즉 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 시료 필터링스펙트럼데이터를 그 식별된 미세플라스틱의 종류에 대한 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 기준DB부(230)를 갱신할 수 있다.
구체적으로 DB업데이트모듈(258)은 식별모듈(256)에 의해 시료가 특정 종류의 미세플라스틱으로 식별된 경우, 그 시료 필터링스펙트럼데이터를 기준DB부(230)에 새로운 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 기준DB부(230)에 저장된 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 갱신할 수 있다.
예를 들면, 도 11에 나타난 바와 같이, 식별모듈(256)이 시료의 미세플라스틱의 종류를 폴리프로필렌(PP)로 식별한 경우, DB업데이트모듈(258)은 시료 필터링스펙트럼데이터를 기준DB부(230)에 저장된 폴리프로필렌(PP)의 기준 분광스펙트럼데이터로 새롭게 추가할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 기준DB부(230)에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터가 새롭게 측정된 시료에 의해 확장됨으로써 순수한 성분만을 포함한 미세플라스틱 외에 첨가물을 포함하거나 변형된 미세플라스틱의 종류를 보다 정확히 식별할 수 있다.
도 14는 유사정도를 개념적으로 표시된 도면이다. 이하에서는 도 14를 참조하여 기준DB부(230)의 갱신 후의 획득모듈(252), 전처리모듈(254), 식별모듈(256), DB업데이트모듈(258)에 대해 설명한다.
획득모듈(252)은 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 새롭게 상기 분광측정부에 투입되는 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성한다.
전처리모듈(254)은 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 베이스라인 보정을 수행하고, 보정된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터(C2)를 도출한다.
전처리모듈(254)은 기준DB부(230)의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터와 상기 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터를 범위통과필터를 이용하여 각각 필터링하여 제1 기준 필터링스펙트럼데이터(A2) 및 제2 기준 필터링스펙트럼데이터(B2)를 도출한다.
식별모듈(256)은 도출된 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터(C2)가 제1 기준 필터링스펙트럼데이터(A2)의 사전에 정해진 한계 유사범위(A2d)에 속하면서 제1 기준 필터링스펙트럼데이터(A2)의 사전에 정해진 제1 유사범위(A2a)에 속하거나 제2 기준 필터링스펙트럼데이터(B2)의 사전에 정해진 제2 유사범위(B2a)에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 유사정도를 계산하며, 계산된 유사정도에 의해 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별할 수 있다.
DB업데이트모듈(258)은 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터(C2)가 한계 유사범위(A2d)에 속하면서 제1 유사범위(A2a)를 벗어나고 제2 유사범위(B2a)에 속하는 경우 또는 제1 유사범위(A2a)에 속하고 제2 유사범위(B2a)를 벗어나는 경우 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터(C2)를 그 식별된 미세플라스틱의 종류에 대한 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 기준DB부(230)를 갱신한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터(C2)를 기준DB부(230)의 갱신 전 제1 기준 필터링스펙트럼데이터와 유사하고 기준DB부(230)의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 필터링스펙트럼데이터와 유사한 경우에는 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하지 않아 기준DB부(230)의 갱신절차를 간소화함으로써 기준DB부(230)의 갱신 처리 속도도 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 도 15을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)의 동작방법에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우이거나, 미세플라스틱의 시료가 분광측정부(210)에 투입되어 시료의 파장신호가 측정된 경우에 그 시료의 파장신호를 분석하여 시료의 미세플라스틱의 종류를 식별하는 동작을 수행한다.
먼저, 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 내부의 분광측정부에 투입되는 경우 분광측정부(210)에 의해 측정된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성한다(S210).
다음, 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 생성된 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 수분과 관련된 데이터를 제거하기 위한 베이스라인 보정을 수행한다(S220).
다음, 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 보정된 시료 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류의 식별에 영향이 큰 특징파장에 대응하는 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하고, 기준DB부(230)에 저장된 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 검색하고 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출한다(S230).
다음, 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 도출된 기준 필터링스펙트럼데이터와 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산한다(S240).
다음, 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 계산된 유사정도에 의해 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별한다(S250).
다음, 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 시료 필터링스펙트럼데이터를 그 식별된 미세플라스틱의 종류에 대한 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 기준DB부(230)를 갱신한다(S260).
위의 S210단계 내지 S260단계를 통해 미세플라스틱 식별시스템(200)은 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 식별을 수행하고 기준DB부(230)를 갱신할 수 있다. 외부로부터 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력되거나, 외부로부터 새로운 미세플라스틱의 시료가 분광측정부(210)에 투입되어 측정된 경우 미세플라스틱 식별시스템(200)은 위의 S210단계 내지 S260단계를 반복하여 수행한다.
미세플라스틱 식별시스템(200)은 S260단계의 기준DB부(230)의 갱신 후 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력되거나, 외부로부터 새로운 미세플라스틱의 시료가 분광측정부(210)에 투입되는 경우 갱신된 기준DB부(230)를 이용하여 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별한다.
미세플라스틱 식별시스템(200)은 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 새롭게 분광측정부(210)에 투입되는 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하며, 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 베이스라인 보정을 수행한다.
미세플라스틱 식별시스템(200)은 보정된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터(C2)를 도출하고, 기준DB부(230)의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터와 기준DB부(230)의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터를 범위통과필터를 이용하여 각각 필터링하여 제1 기준 필터링스펙트럼데이터(A2) 및 제2 기준 필터링스펙트럼데이터(B2)를 도출한다.
미세플라스틱 식별시스템(200)은 도출된 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터(C2)가 제1 기준 필터링스펙트럼데이터(A2)의 사전에 정해진 한계 유사범위(A2d)에 속하면서 제1 기준 필터링스펙트럼데이터(A2)의 사전에 정해진 제1 유사범위(A2a)에 속하거나 제2 기준 필터링스펙트럼데이터(B2)의 사전에 정해진 제2 유사범위(B2a)에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 유사정도를 계산한다.
미세플라스틱 식별시스템(200)은 계산된 유사정도에 의해 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별한다.
미세플라스틱 식별시스템(200)은 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터(C2)가 한계 유사범위(A2d)에 속하면서 제1 유사범위(A2a)를 벗어나고 제2 유사범위(B2a)에 속하는 경우 또는 제1 유사범위(A2a)에 속하고 제2 유사범위(B2a)를 벗어나는 경우 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터(C2)를 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 기준DB부(230)를 갱신한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터(C2)를 기준DB부(230)의 갱신 전 제1 기준 필터링스펙트럼데이터(A2)와 유사하고 기준DB부(230)의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 필터링스펙트럼데이터(B2)와 유사한 경우에는 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하지 않아 기준DB부(230)의 갱신절차를 간소화함으로써 기준DB부(230)의 갱신 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 미세플라스틱 식별시스템(200)은 기준DB부(230)에 저장된 기준 분광스펙트럼데이터가 새롭게 측정된 시료에 의해 확장됨으로써 순수한 성분만을 포함한 미세플라스틱 외에 첨가물을 포함하거나 변형된 미세플라스틱의 종류를 보다 정확히 식별할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200 : 미세플라스틱 식별시스템
210 : 분광측정부
130, 230 : 기준DB부
150, 250 : 신호처리부
152, 252 : 획득모듈
254 : 전처리모듈
156, 256: 식별모듈
158, 258: DB업데이트모듈

Claims (17)

  1. 사전에 정해진 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 저장하는 기준DB부; 및
    외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 상기 기준DB부에 저장된 상기 기준 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류별로 검색하여 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하며, 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 신호처리부를 포함하고,
    상기 신호처리부는, 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 기준DB부의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제1 유사범위에 속하거나 상기 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하며, 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하고, 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호처리부는, 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 획득모듈과,
    상기 기준DB부에 저장된 상기 기준 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류별로 검색하여 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 식별모듈과,
    상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 DB업데이트모듈을 포함하고,
    상기 획득모듈은 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 상기 식별모듈은 상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위에 속하거나 상기 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하며, 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하며, 상기 DB업데이트모듈은 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 한계 유사범위는 상기 제1 유사범위보다 넓고, 상기 제1 유사범위는 상기 제2 유사범위보다 넓은 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템.
  5. 사전에 정해진 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 저장하는 기준DB부; 및
    외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터를 각 종류별 미세플라스틱의 식별에 영향이 큰 특징파장에 대응하는 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하며, 상기 기준DB부에 저장된 상기 기준 분광스펙트럼데이터를 각 미세플라스틱의 종류별로 검색하여 상기 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하고, 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 신호처리부는, 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하며, 상기 도출된 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 기준DB부의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제1 유사범위에 속하거나 상기 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하며, 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하고, 상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 신호처리부는 상기 기준 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 미세플라스틱의 종류별로 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출하고, 상기 도출된 기준 필터링스펙트럼데이터와 상기 시료 필터링스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 신호처리부는 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 수분과 관련된 데이터를 제거하기 위한 베이스라인 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 투입되는 경우 근적외선의 빛을 그 투입된 미세플라스틱의 시료에 조사하여 흡수된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 측정하는 분광측정부를 더 포함하고,
    상기 신호처리부는 상기 분광측정부에 의해 측정된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호처리부는,
    외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 투입되는 경우 상기 분광측정부에 의해 측정된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 획득모듈과,
    상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 상기 베이스라인 보정을 수행하고, 상기 보정된 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하며, 상기 기준 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 미세플라스틱의 종류별로 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출하는 전처리모듈과,
    상기 도출된 기준 필터링스펙트럼데이터와 상기 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 것에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 식별모듈과,
    상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 DB업데이트모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 획득모듈은 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 새롭게 상기 분광측정부에 투입되는 경우 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고,
    상기 전처리모듈은 상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 상기 베이스라인 보정을 수행하고, 상기 보정된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하며, 상기 기준DB부의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터와 상기 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 각각 필터링하여 제1 기준 필터링스펙트럼데이터 및 제2 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출하고,
    상기 식별모듈은 상기 도출된 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 제1 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제1 유사범위에 속하거나 상기 제2 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하며, 상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하고,
    상기 DB업데이트모듈은 상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템.
  12. 제6항 또는 제11항에 있어서,
    상기 한계 유사범위는 상기 제1 유사범위보다 넓고, 상기 제1 유사범위는 상기 제2 유사범위보다 넓은 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템.
  13. 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 단계;
    기준 DB부에 저장된 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 검색하여 상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 단계;
    상기 계산된 유사정도에 의해 상기 입력된 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 단계를 포함하고,
    외부로부터 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 단계;
    상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 기준DB부의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제1 유사범위에 속하거나 상기 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하는 단계;
    상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 단계; 및
    상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템의 동작방법.
  14. 삭제
  15. 외부로부터 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 그 입력된 시료의 파장신호를 분석하여 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 내부의 분광측정부에 투입되는 경우 상기 분광측정부에 의해 측정된 미세플라스틱의 시료의 파장신호를 분석하여 상기 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 단계;
    상기 생성된 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 수분과 관련된 데이터를 제거하기 위한 베이스라인 보정을 수행하는 단계;
    상기 보정된 시료 분광스펙트럼데이터를 각 종류별 미세플라스틱의 식별에 영향이 큰 특징파장에 대응하는 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하고, 기준DB부에 저장된 미세플라스틱의 종류별 기준 분광스펙트럼데이터를 검색하고 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출하는 단계;
    상기 도출된 기준 필터링스펙트럼데이터와 상기 도출된 시료 필터링스펙트럼데이터와의 유사정도를 계산하는 단계;
    상기 계산된 유사정도에 의해 상기 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템의 동작방법.
  16. 제15항에 있어서,
    새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호가 입력된 경우 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하고, 외부로부터 식별하고자 하는 미세플라스틱의 시료가 새롭게 상기 분광측정부에 투입되는 경우 상기 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 생성하는 단계;
    상기 생성된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터에 대해 상기 베이스라인 보정을 수행하는 단계;
    상기 보정된 새로운 시료 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 필터링하여 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 도출하고, 상기 기준DB부의 갱신 전 제1 기준 분광스펙트럼데이터와 상기 기준DB부의 갱신에 의해 추가된 제2 기준 분광스펙트럼데이터를 상기 범위통과필터를 이용하여 각각 필터링하여 제1 기준 필터링스펙트럼데이터 및 제2 기준 필터링스펙트럼데이터를 도출하는 단계;
    상기 도출된 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 제1 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제1 유사범위에 속하거나 상기 제2 기준 필터링스펙트럼데이터의 사전에 정해진 제2 유사범위에 속하는 지를 결정하는 것에 의해 상기 유사정도를 계산하는 단계;
    상기 계산된 유사정도에 의해 상기 새로운 미세플라스틱의 시료의 파장신호에 대한 미세플라스틱의 종류를 식별하는 단계;
    상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터가 상기 한계 유사범위에 속하면서 상기 제1 유사범위를 벗어나고 상기 제2 유사범위에 속하는 경우 또는 상기 제1 유사범위에 속하고 상기 제2 유사범위를 벗어나는 경우 상기 식별된 미세플라스틱의 종류에 대응하는 상기 새로운 시료 필터링스펙트럼데이터를 상기 기준 분광스펙트럼데이터로 추가하는 것에 의해 상기 기준DB부를 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템의 동작방법.
  17. 제13항 또는 제16항에 있어서,
    상기 한계 유사범위는 상기 제1 유사범위보다 넓고, 상기 제1 유사범위는 상기 제2 유사범위보다 넓은 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 식별시스템의 동작방법.
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