KR102538319B1 - 공기질 시뮬레이션 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치는 건물의 구조 데이터를 취득하는 구조 데이터 취득부, 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 산출하기 위한 시뮬레이션 데이터를 취득하는 시뮬레이션 데이터 취득부, 사용자의 입력에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태에 영향을 미치는 적어도 하나의 조건을 선택하는 조건 선택부, 상기 건물의 구조 데이터, 상기 시뮬레이션 데이터 및 상기 사용자의 입력에 의해 선택된 조건의 선택값을 입력으로 하는 시뮬레이션 모델을 이용하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션하는 시뮬레이션부 및 상기 시뮬레이션의 결과에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질에 관한 시각 데이터를 생성하는 시각화부를 포함할 수 있다.

Description

공기질 시뮬레이션 장치 및 방법{AIR QUALITY SIMULATION APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 공기질 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내 공기질의 상태를 시뮬레이션하고, 그 결과를 사용자에게 시각적으로 표시하기 위한 공기질 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 미세 먼지 등으로 인해 공기질이 악화됨에 따라 외부에서 마스크를 착용하는 사람들이 점차 늘어나고 있고, 실내의 공기질을 개선하는 것에 대한 관심이 지속적으로 높아지면서 가정이나 사무실 등의 실내에 공기 청정기를 구비하는 것이 필수가 되었다. 특히, 오늘날 제조되는 공기 청정기의 경우 실내 공기질의 상태에 따라 점등 방식을 달리하거나 미세 먼지 등의 오염원의 수치를 제공하는 방식으로 사용자가 대략적인 실내 공기질의 상태를 파악할 수 있도록 하고 있다.
그러나, 이러한 공기 청정기는 대략적인 실내의 공기질 상태만을 제공할 뿐, 예를 들어 거실, 안방, 화장실, 주방 등과 같이 실내의 각 위치에 대한 공기질 상태를 종합적으로 제공하지는 못한다. 가족 단위로 거주하는 가정이나 사무실과 같이 상대적으로 면적이 넓은 공간의 경우 시간 및 위치에 따라 공기질의 상태가 달라질 수 있으나, 현재로서는 이러한 실내의 구조에 기초하여 공기질의 상태를 파악하기 위한 방법이 마땅히 없었다. 또한, 기존의 공기 청정기는 현재의 공기질 상태만을 제공할 수 있을 뿐, 사용자가 원하는 조건과 상황에 따라 실내의 공기질이 어떻게 달라지는지 여부는 확인할 방법이 없다는 한계점도 있었다.
또한, 사용자는 일반적으로 공기 청정기에 표시된 실내 공기질의 상태에 따라 창문을 열거나 공기 청정기를 가동하는 방식으로 실내의 공기질을 개선하도록 하고 있다. 그러나, 환기를 위해 모든 창문을 개방하거나 공기 청정기를 현재 실내 공기질 상태에 비해 지나치게 강하게 가동하는 경우에는 전력을 낭비하게 되는 문제점이 있으며, 창문을 개방하고 공기 청정기를 가동하는 경우에는 오히려 실내 공기 청정 효과가 떨어지는 문제도 있다.
본 발명은 건물의 구조를 바탕으로 시뮬레이션을 통해 산출된 실내 공기질의 상태와 시간에 따른 공기질의 변화를 사용자에게 시각화하여 표시함으로써, 사용자가 실내의 공기질 상태를 보다 정확하고 용이하게 파악할 수 있는 공기질 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 건물의 구조를 바탕으로 시뮬레이션을 통해 실내 공기질의 상태를 산출하고, 이에 기초하여 실내의 오염원을 제거하기 위한 최적의 환기 조건을 제공함으로써 사용자로 하여금 실내 공기질의 상태를 효율적으로 개선할 수 있도록 하는 공기질 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치는 건물의 구조 데이터를 취득하는 구조 데이터 취득부, 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 산출하기 위한 시뮬레이션 데이터를 취득하는 시뮬레이션 데이터 취득부, 사용자의 입력에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태에 영향을 미치는 적어도 하나의 조건을 선택하는 조건 선택부, 상기 건물의 구조 데이터, 상기 시뮬레이션 데이터 및 상기 사용자의 입력에 의해 선택된 조건의 선택값을 입력으로 하는 시뮬레이션 모델을 이용하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션하는 시뮬레이션부 및 상기 시뮬레이션의 결과에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질에 관한 시각 데이터를 생성하는 시각화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 시뮬레이션 데이터는 상기 건물의 누기량, 상기 건물에 마련된 배기 장치의 풍량을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 배기 장치의 풍량은 상기 건물의 내부에 설치된 후드와 디퓨저에 의한 풍량을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 건물의 누기량은 건물의 건축 시기에 따른 누기량 데이터에 기초하여 취득된 값일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 건물의 누기량은 상기 건물의 창문, 출입구의 누기량을 측정하여 취득된 값일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 건물의 누기량은 상기 건물의 위치에 따른 풍향 및 풍속에 기초하여 취득된 값일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 조건 선택부에 의해 선택 가능한 조건은 시간, 날씨, 외부 공기질 및 실내 상황에 관한 조건을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 시각화부는 상기 건물의 내부 공기질의 시간에 따른 상태 변화를 나타내는 시각 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 시각화부는 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 색상의 변화에 기초하여 표시하는 시각 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 시각화부는 상기 건물의 내부의 오염원의 수치를 표시하는 시각 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 시각화부는 상기 건물의 내부에 마련된 청정 환기 장치를 사용하지 않는 경우와 상기 청정 환기 장치를 사용하는 경우의 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 비교하는 시각 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 시뮬레이션부는 상기 조건 선택부에 의해 선택된 조건이 요리 상황인 경우, 요리하는 음식의 종류에 따라 발생되는 오염원의 양에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 시뮬레이션부는 상기 조건 선택부에 의해 선택된 조건이 공부 또는 취침 상황인 경우, 호흡시 발생하는 이산화탄소의 양에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 시뮬레이션부는 연령에 따른 평균 이산화탄소 배출량에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 시뮬레이션부에 의해 획득된 상기 건물의 내부 공기질의 상태 정보를 상기 사용자의 단말로 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 상기 건물의 구조 데이터, 상기 시뮬레이션 데이터 및 상기 조건에 관한 데이터를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 공기질 시뮬레이션 방법은 건물의 구조 데이터를 취득하는 단계, 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 산출하기 위한 시뮬레이션 데이터를 취득하는 단계, 사용자의 입력에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태에 영향을 미치는 적어도 하나의 조건을 선택하는 단계, 상기 건물의 구조 데이터, 상기 시뮬레이션 데이터 및 상기 사용자의 입력에 의해 선택된 조건의 선택값을 입력으로 하는 시뮬레이션 모델을 이용하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션하는 단계 및 상기 시뮬레이션의 결과에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질에 관한 시각 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 공기질 시뮬레이션 장치 및 방법에 따르면, 건물의 구조를 바탕으로 시뮬레이션을 통해 산출된 실내 공기질의 상태와 시간에 따른 공기질의 변화를 사용자에게 시각화하여 표시함으로써, 사용자가 실내의 공기질 상태를 보다 정확하고 용이하게 파악할 수 있다.
본 발명의 공기질 시뮬레이션 장치 및 방법에 따르면, 건물의 구조를 바탕으로 시뮬레이션을 통해 실내 공기질의 상태를 산출하고, 이에 기초하여 실내의 오염원을 제거하기 위한 최적의 환기 조건을 제공함으로써 사용자로 하여금 실내 공기질의 상태를 효율적으로 개선하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 실내의 공기질 상태를 시각화하기 위해 건물의 구조를 분석하는 것을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 통해 실내의 공기질의 상태를 시각화하는 것을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 이용하여 실내의 공기질의 상태를 개선하는 것을 나타내기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 통한 실내의 공기질을 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 사용자가 요리 중인 경우 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 이용하여 실내의 공기질의 상태를 개선하는 것을 나타내기 위한 그래프이다.
도 7은 사용자가 요리 중인 경우 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 통해 실내의 공기 상태를 시각화하는 것을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 문서에 개시되어 있는 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치(100)는 구조 데이터 취득부(110), 시뮬레이션 데이터 취득부(120), 조건 선택부(130), 시뮬레이션부(140), 시각화부(150), 환기 조건 산출부(160), 통신부(170) 및 저장부(180)를 포함할 수 있다.
구조 데이터 취득부(110)는 건물의 구조 데이터를 취득할 수 있다. 예를 들면, 건물의 구조 데이터는 사용자가 거주하는 건물의 구조 정보를 포함하고 있는 외부 데이터베이스로부터 취득될 수 있다. 만약, 외부 데이터베이스에 건물 구조에 관한 데이터가 존재하지 않는 경우에는 사용자가 입력부(미도시)를 통해 직접 작성하는 등 건물의 구조 데이터를 임의로 설정할 수 있다. 예를 들면, 건물의 구조 데이터는 필요에 따라 3D 스캐너를 통해 사용자가 계측하여 획득될 수 있다. 이 때, 3D 스캐너는 주택 내부의 거실, 주방 및 각 방에 배치한 후 작동시키면 자동으로 입체 촬영을 수행하여 건물 구조를 3D 형태로 계측할 수 있다.
시뮬레이션 데이터 취득부(120)는 건물의 내부 공기질의 상태를 산출하기 위한 시뮬레이션 데이터를 취득할 수 있다. 예를 들어, 시뮬레이션 데이터란 건물의 누기량, 건물에 마련된 배기 장치의 풍량 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 시뮬레이션 데이터 중 건물의 누기량은 건물의 건축 시기에 따른 누기량 데이터에 기초하여 취득된 값일 수 있다. 또한, 건물의 누기량은 건물의 창문, 출입구 등 외부와 통하는 부분의 누기량을 측정하여 취득되고, 건물의 위치에 따른 풍향 및 풍속에 기초하여 취득된 값일 수 있다. 예를 들어, 배기 장치의 풍량은 건물의 내부에 설치된 후드, 디퓨저 및 욕실의 환기구 등에 의한 풍량을 포함할 수 있다.
또한, 기존에 저장부(180)에 저장되어 있던 건물의 구조 데이터와 각종 시뮬레이션 데이터들은 구조 데이터 취득부(110)와 시뮬레이션 데이터 취득부(120)에 의해 새로 취득될 때마다 자동으로 업데이트될 수 있다.
조건 선택부(130)는 사용자의 입력에 기초하여 건물의 내부 공기질의 상태에 영향을 미치는 적어도 하나의 조건을 선택할 수 있다. 이 때, 조건 선택부(130)에 의해 선택 가능한 조건은 시간, 날씨, 외부 공기질 및 실내 상황에 관한 조건을 포함할 수 있다.
예를 들면, 선택 가능한 조건 중 시간은 주간, 야간, 새벽 등 하루 중 원하는 시간대를 포함할 수 있고, 여름이나 겨울 등 계절을 포함할 수도 있다. 또한, 날씨는 맑음, 흐림, 비, 눈, 풍향, 풍속 등 기상 상태를 포함할 수 있고, 외부 공기질은 미세 먼지 농도 등 오염원의 양을 포함할 수 있다. 그리고, 실내 상황은 요리, 공부, 운동, 취침 등 실내 공기질에 영향을 미칠 수 있는 다양한 상황들이 포함될 수 있다.
시뮬레이션부(140)는 건물의 구조 데이터, 시뮬레이션 데이터 및 사용자의 입력에 의해 선택된 조건의 선택값을 입력으로 하는 시뮬레이션 모델을 이용하여 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션할 수 있다. 이 경우, 시뮬레이션부(140)는 과거에 시뮬레이션한 결과 데이터(예를 들면, 저장부(180)에 저장된 시뮬레이션 결과값)를 이용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
예를 들면, 시뮬레이션부(140)는 조건 선택부(130)에 의해 선택된 조건이 요리 상황인 경우, 요리하는 음식의 종류에 따라 발생되는 오염원의 양에 기초하여 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션할 수 있다. 또한, 시뮬레이션부(140)는 조건 선택부(130)에 의해 선택된 조건이 공부 또는 취침 상황인 경우, 호흡시 발생하는 이산화탄소의 양에 기초하여 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션할 수 있다. 이 때, 시뮬레이션부(140)는 연령에 따른 평균 이산화탄소 배출량, 시뮬레이션 당시 실내에 거주하고 있는 인원수 등에 기초하여 건물의 내부 공기질의 상태를 산출할 수 있다.
시뮬레이션부(140)는 시뮬레이션을 통해 환기 조건 산출부(160)에 의해 산출된 환기 조건에 따른 건물의 내부 공기질의 상태 변화를 예측할 수 있다. 즉, 시뮬레이션부(140)는 환기 조건 산출부(160)에서 산출된 환기 조건, 예를 들어, 각 창문의 개폐 상태, 실내의 청정 환기 장치 등 장비의 가동 상태 및 설정값에 기초하여 환기를 수행하였을 때의 건물의 내부 공기질 변화를 시뮬레이션할 수 있다.
예를 들면, 시뮬레이션부(140)는 건물 외부의 오염원 수치(예를 들면, 미세 먼지 농도)가 미리 설정된 기준치 이상이고, 조건 선택부(130)에 의해 선택된 조건이 요리 상황인 경우, 요리하는 음식의 종류(예를 들면, 미세 먼지가 다량 발생하는 고등어 등)에 따라 발생되는 오염원의 양에 기초하여, 후드를 사용하지 않는 경우, 건물의 창문을 개방하고 후드를 사용하는 경우, 창문을 닫은 상태에서 후드를 사용하는 경우, 후드는 사용하지 않고 청정 환기 장치를 사용하는 경우, 후드와 청정 환기 장치의 요리 특화 모드(또는 집중 급기)를 함께 사용하는 경우 등 각각의 상황에 관하여 건물의 내부 공기질의 상태 변화를 시뮬레이션을 통해 예측할 수 있다. 이를 통해, 외부의 미세 먼지 농도가 높아 공기질이 좋지 않은 경우, 실내에서 미세 먼지가 많이 발생하는 요리시 사용자가 가장 효과적인 방법으로 오염원을 제거할 수 있는지 알기 쉽게 가시화할 수 있다.
시각화부(150)는 시뮬레이션부(140)에 의한 시뮬레이션의 결과에 기초하여 건물의 내부 공기질에 관한 시각 데이터를 생성할 수 있다. 이 때, 시각화부(150)에서 생성된 시각 데이터는 디스플레이부(미도시)나 사용자 단말을 통해 표시될 수 있다.
시각화부(150)는 건물의 내부 공기질의 시간에 따른 상태 변화를 나타내는 시각 데이터를 생성할 수 있다. 이 때, 시각화부(150)는 건물의 내부 공기질의 상태를 색상의 변화에 기초하여 표시하는 시각 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 실내의 미세 먼지가 매우 나쁨인 경우 적색으로 표시하고, 매우 좋음인 경우 파란색으로 표시하도록 시각 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 시각화부(150)는 건물의 내부 공기질의 시간에 따른 상태 변화를 복수의 이미지 형태로 표시하거나, 동영상으로 표시하도록 하는 시각 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 시각화부(150)는 건물의 내부의 오염원의 수치를 표시하는 시각 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 시각화부(150)는 건물의 내부의 미세 먼지, 라돈, TVOC 등 오염원의 구체적인 수치를 함께 표시하도록 시각 데이터를 생성할 수 있다.
시각화부(150)는 건물의 내부에 마련된 청정 환기 장치를 사용하지 않는 경우와 청정 환기 장치를 사용하는 경우의 건물의 내부 공기질의 상태를 비교하는 시각 데이터를 생성할 수 있다. 따라서, 사용자로 하여금 실내에 마련된 청정 환기 장치의 효과를 시각적으로 확인 가능하도록 할 수 있다.
환기 조건 산출부(160)는 시뮬레이션 모델을 이용하여 건물의 내부 공기질의 상태를 개선하기 위한 환기 조건을 산출할 수 있다. 이 경우, 환기 조건 산출부(160)는 과거에 시뮬레이션한 결과 데이터(예를 들면, 저장부(180)에 저장된 시뮬레이션 결과값)를 이용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 또한, 환기 조건 산출부(160)는 외부의 조건에 따라 자연 환기나 청정 환기 장치를 통한 환기 조건을 제공할 수 있다. 이처럼, 환기 조건 산출부(160)는 청정 환기 장치를 설치한 후 사용자에게 현 상황에서 자연 환기가 효율적인지 또는 청정 환기 장치의 어떤 모드가 효율적인지 등 솔루션을 제공할 수 있다.
예를 들어, 환기 조건 산출부(160)는 건물 외부의 오염원 수치가 미리 설정된 기준치 미만이고 외부 온도가 적정 범위인 경우, 건물의 내부 공기질의 상태를 정상 범위에 포함되도록 자연 환기할 수 있는 창문을 선정할 수 있다. 구체적으로, 환기 조건 산출부(160)는 건물 외부의 오염원 수치가 미리 설정된 기준치 미만인 경우, 건물의 내부 공기질의 상태를 가장 빠르게 정상 범위에 포함되도록 하는 창문을 선정할 수 있다. 또한, 환기 조건 산출부(160)는 건물 외부의 오염원 수치가 미리 설정된 기준치 미만인 경우, 건물의 내부 공기질의 상태를 미리 설정된 시간 내에 정상 범위에 포함되도록 하는 창문을 선정할 수 있다.
또한, 환기 조건 산출부(160)는 건물 외부의 오염원 수치가 미리 설정된 기준치 미만이더라도 외부 온도가 너무 높거나 낮아 자연 환기가 적절하지 않은 경우에는 건물의 내부 공기질의 상태를 가장 빠르게 정상 범위에 포함되도록 하거나, 건물의 내부 공기질의 상태를 미리 설정된 시간 내에 정상 범위에 포함되도록 하는 청정 환기 장치의 설정 조건을 산출할 수 있다.
따라서, 외부 미세 먼지 등의 농도가 낮아 공기질이 좋은 경우에는 실내에 마련된 청정 환기 장치를 사용하지 않고 가장 효과적으로 공기질을 개선할 수 있는 창문을 열도록 유도함으로써 에너지 손실을 절감할 수 있다.
환기 조건 산출부(160)는 건물의 내부 공기질의 상태를 정상 범위에 포함되도록 하기 위한 건물의 내부에 마련된 청정 환기 장치의 설정값을 산출할 수 있다. 이 경우, 환기 조건 산출부(160)는 건물의 내부 공기질의 상태가 미리 설정된 시간 내에 정상 범위에 포함되도록 하는 청정 환기 장치의 설정값을 산출할 수 있다. 이를 통해, 사용자가 청정 환기 장치의 모드를 여러 차례 바꾸지 않더라도 가장 효율적으로 건물의 내부 공기질을 개선할 수 있는 설정값을 제공함으로써 전력을 효율적으로 사용할 수 있다.
이처럼, 환기 조건 산출부(160)는 실내에 마련된 창문 중 개방해야 할 창문의 위치와 청정 환기 장치의 설정값 등 건물의 내부 공기질을 개선하기 위한 장치들(예를 들면, 청정 환기 장치)에 대하여 가장 효율적으로 실내 오염원을 제거하기 위한 조건들을 산출할 수 있다.
통신부(170)는 시뮬레이션부(140)에 의해 획득된 건물의 내부 공기질의 상태 정보를 사용자의 단말로 전송할 수 있다. 따라서, 사용자는 단말을 통해 실내의 공기질 상태를 외부에서도 실시간으로 확인할 수 있다. 또한, 통신부(170)는 건물의 내부 공기질을 산출하기 위한 데이터, 예를 들면, 상술한 건물의 구조, 누기량, 외부 공기질 데이터 및 배기 장치의 풍량 데이터 등을 외부의 서버(미도시)로부터 수신할 수 있다.
또한, 통신부(170)는 환기 조건 산출부(160)에 의해 산출된 환기 조건에 따른 설정값으로 건물의 창문(예를 들어, 자동 제어 가능한 창문의 경우)을 개폐하거나 건물의 내부에 마련된 청정 환기 장치를 구동시키는 신호를 전송할 수 있다.
저장부(180)는 구조 데이터 취득부(110)에 의해 취득된 건물의 구조 데이터, 시뮬레이션 데이터 취득부(120)에 의해 취득된 시뮬레이션 데이터 및 조건 선택부(130)에 의해 선택 가능한 조건에 관한 데이터 등 각종 데이터들을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(180)는 시뮬레이션부(140)를 통해 시뮬레이션된 건물 내부 공기질의 상태 데이터와 환기 조건 산출부(160)를 통해 산출된 환기 조건 데이터 등 본 발명의 공기질 시뮬레이션 장치(100)를 통해 시뮬레이션된 각종 출력 데이터들을 저장할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치에 의하면 시뮬레이션을 통해 각각의 상황에 대해 건물의 내부 공기질이 어떻게 변화하는지 시각적으로 표시하고, 사용자에게 효과적인 공기질 개선 방안을 나타낼 수 있다. 각 상황별 시뮬레이션 결과의 예시는 다음과 같다.
<Case 1: 일반적인 경우>
가. 외부의 미세 먼지 농도가 높은 경우(공기질이 좋지 않은 경우)
외부에 미세 먼지 농도가 높은 경우, 건물의 구조 데이터, 배기 장치가 있는 경우 각 방에 있는 디퓨져 풍량 측정값, 외부 공기질 데이터, 건물의 건축 시기에 따른 누기량 데이터를 이용하여 건물의 내부 공기질을 시뮬레이션 할 수 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치는 시뮬레이션 프로그램을 통해 외부의 미세 먼지 수치 변화에 따라 각 방, 거실 및 주방 등 실내의 미세 먼지 수치(예를 들면, PM 1.0, PM 2.5, PM 10)를 가시화하여 표시(예를 들어, 미세 먼지가 매우 나쁨의 경우 적색, 매우 좋음은 청색)하고 시간이 경과함에 따라 변화되는 수치를 가시화하여 표시할 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 라돈, TVOC 등의 다른 오염원의 수치도 함께 표시할 수 있다.
이처럼 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치는 미세 먼지가 많을 경우 사용자가 알기 쉽도록 실내 공기질 상태를 시뮬레이션하여 건물의 구조를 바탕으로 표시하고, 청정 환기 장치 등을 통해 실내 공기질의 개선 작업을 수행한 후에 시간 경과에 따른 공기질 상태의 변화까지 표시할 수 있다.
나. 외부의 미세 먼지 농도가 낮은 경우(공기질이 양호한 경우)
외부에 미세 먼지 농도가 낮은 경우, 건물의 구조 데이터, 외부 공기질 데이터를 이용하여 건물의 내부 공기질 상태를 시뮬레이션 할 수 있다. 이 경우에는 공기질 시뮬레이션 장치는 시뮬레이션 프로그램을 통해 실내 공기가 변화됨을 가시화하여 보여주면서 실내 공기 오염이 증가할 때 가장 효과적으로 오염원(예를 들면, 미세먼지, 라돈, CO2, TVOC 등)을 제거하기 위해 어떤 위치의 창문을 개방해야 할 지 사용자에게 알려줄 수 있다. 또한, 자동 제어 창문을 설치할 경우 해당 위치에 소형 창문을 개방할 수 있도록 알려줄 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치는 외부의 미세 먼지가 적어 공기질이 양호한 경우 청정 환기 장치 등 기기를 사용하지 않고 사용자가 살고 있는 거주 환경에 맞게 가장 효과적인 창문을 개방하게 하여 실내 오염된 공기를 빠르게 제거할 수 있도록 가시화하여 보여줄 수 있다. 또한, 여름철과 겨울철에는 사용자로 하여금 청정 환기 장치를 가동하도록 가이드함으로써 냉/난방기 가동시 에너지 손실을 최소화하여 전력을 절감할 수 있다.
<Case 2: 실내에서 요리를 하는 경우>
가. 외부의 미세 먼지 농도가 높은 경우(공기질이 좋지 않은 경우)
외부 미세 먼지의 농도가 높은 상태에서 실내에서 요리를 하는 경우, 건물의 구조 데이터, 건물 내에 배기 장치가 있는 경우 각 방에 있는 디퓨져 풍량 및 건물에 설치된 후드 풍량 데이터, 외부 공기질 데이터 및 건물의 건축 시기에 따른 누기량 데이터를 이용하여 건물의 내부 공기질을 시뮬레이션 할 수 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치는 시뮬레이션 프로그램을 통해 요리의 종류에 따라 발생되는 미세 먼지량에 후드를 사용하지 않을 경우, 후드만 사용할 경우, 청정 환기 장치와 후드를 동시에 사용할 경우 등 각 상황에 대해 조리자의 위치, 거실 등에 미세 먼지 수치가 어떻게 변화하는지를 가시화하여 표시할 수 있다.
따라서, 외부에 미세 먼지가 많아 공기질이 좋지 않은 경우, 실내에서 미세 먼지가 많이 발생하는 요리를 할 때 조리자가 어떻게 사용하면 가장 효과적인 방법으로 미세 먼지를 제거할 수 있는지 알기 쉽게 가시화하여 알려줄 수 있다.
나. 외부의 미세 먼지 농도가 낮은 경우(공기질이 양호한 경우)
외부 미세 먼지의 농도가 낮은 상태에서 실내에서 요리를 하는 경우, 건물의 구조 데이터, 배기 장치가 있는 경우 각 방에 있는 디퓨져 풍량 및 건물에 설치된 후드 풍량 측정 데이터, 건물의 건축 시기에 따른 누기량 데이터 및 외부 공기질 데이터를 이용하여 건물의 내부 공기질을 시뮬레이션 할 수 있다. 이 때, 공기질 시뮬레이션 장치는 시뮬레이션 프로그램을 통해 요리 종류에 따라 발생되는 미세 먼지량에 있어서 특정 위치의 창문을 개방하고 후드를 사용할 경우, 후드를 사용하지 않을 경우, 창문을 개방하지 않고 후드만 사용할 경우, 청정 환기 장치와 후드를 동시에 사용할 경우 등에 대해 조리자 위치, 거실 등에 미세 먼지 수치가 어떻게 변화하는지 가시화하여 표시할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 공기질 시뮬레이션 장치에 따르면, 외부에 미세 먼지가 적어 공기질이 양호한 경우 청정 환기 장치 등 기기를 사용하거나 사용하지 않는 경우에 있어서 사용자가 살고있는 거주 환경에 맞는 가장 효과적인 방법을 시뮬레이션 프로그램을 통해 제공할 수 있다. 이를 통해, 요리시 발생하는 오염된 공기를 빠르게 제거할 수 있게 가시화하여 보여주고, 여름철과 겨울철에는 냉/난방기 가동시 에너지 손실을 최소화 할 수 있다.
<Case 3: 실내에서 공부 또는 취침을 하는 경우>
가. 외부의 미세 먼지 농도가 높은 경우(공기질이 좋지 않은 경우)
외부에 미세 먼지 농도가 높을 때 사용자가 공부를 하거나 취침 중인 경우, 건물의 구조 데이터, 배기 장치가 있는 경우 각 방에 있는 디퓨져 풍량 측정 데이터, 외부 공기질 데이터 및 건물의 건축 시기에 따른 누기량 데이터 및 연령에 따른 이산화탄소 배출량 데이터를 이용하여 건물의 내부 공기질을 시뮬레이션 할 수 있다. 이 때, 공기질 시뮬레이션 장치는 시뮬레이션 프로그램을 통해 공부를 하거나 취침 중일 때 호흡으로부터 발생되는 이산화탄소의 양을 청정 환기 장치를 가동할 경우(풍량의 세기 포함), 가동하지 않을 경우에 대해 어떻게 변화하는지 가시화하여 표시할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치는 외부에 미세 먼지가 많아 공기질이 좋지 않은 경우, 실내에서 공부를 하거나 수면 중일 때 발생하는 이산화탄소의 양을 알기 쉽게 가시화하여 사용자에게 알려줄 수 있다.
나. 외부의 미세 먼지 농도가 낮은 경우(공기질이 양호한 경우)
외부에 미세 먼지 농도가 낮을 때 사용자가 공부를 하거나 취침 중인 경우, 건물의 내부 구조 데이터, 외부 공기질 데이터, 연령에 따른 이산화탄소 배출량을 이용하여 건물의 내부 공기질을 시뮬레이션 할 수 있다. 이 때, 공기질 시뮬레이션 장치는 시뮬레이션 프로그램을 통해 공부를 하거나 취침 중일 때 호흡으로부터 발생되는 이산화탄소의 양을 어떤 위치의 창문을 개방하여 효과적으로 이산화탄소의 양을 저감할 수 있는지, 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 가시화하여 표시할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 공기질 시뮬레이션 장치에 따르면, 외부에 미세 먼지 농도가 낮아 공기질이 양호한 경우, 시뮬레이션 프로그램을 통해 청정 환기 장치 등 기기를 사용하지 않고 사용자가 살고 있는 거주 환경에 맞게 가장 효과적인 창문을 개방하게 하여 이산화탄소의 배출을 저감하게 할 수 있도록 가시적으로 보여줄 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 통해 시뮬레이션 가능한 상황들은 이상에서 설명한 것에 제한되는 것이 아니며, 이외에도 실내 공기질에 영향을 미칠 수 있는 다양한 상황들에 관하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치에 따르면, 건물의 구조를 바탕으로 시뮬레이션을 통해 산출된 실내 공기질의 상태와 시간에 따른 공기질의 변화를 사용자에게 시각화하여 표시함으로써, 사용자가 실내의 공기질 상태를 보다 정확하고 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 건물의 구조를 바탕으로 시뮬레이션을 통해 실내 공기질의 상태를 산출하고, 이에 기초하여 실내의 오염원을 제거하기 위한 최적의 환기 조건을 제공함으로써 사용자로 하여금 실내 공기질의 상태를 효율적으로 개선하도록 할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 환기 가이드 장치는 시뮬레이션을 통해 청정 환기 장치를 사용하는 사용자가 실내의 공기질을 효과적으로 관리할 수 있도록 솔루션을 제공하고 가이드할 수 있다.
도 2는 실내의 공기질 상태를 시각화하기 위해 건물의 구조를 분석하는 것을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치에서는 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션하고, 시각화하기 위해 실내의 면적, 부피, 평면 구성, 덕트 설비(duct work)의 설치 가능 여부 등을 포함하는 건물의 구조 데이터를 취득할 수 있다. 이 때, 건물의 구조 데이터는 도 2의 구조 데이터 취득부(110)에 의해 취득될 수 있다. 예를 들어, 건물의 구조 데이터는 외부 서버로부터 통신부(170)를 통해 수신하거나 저장부(180)에 사전에 저장되어 있을 수 있다.
구체적으로, 이미 완공된 건물에 대해서는 건물과 연결된 데이터베이스에 건물 구조에 관한 데이터가 존재하는 경우 해당 데이터를 통신부(170)를 통해 수신하고, 이를 이용하여 건물의 내부 공기질 상태를 시뮬레이션할 수 있다. 그러나, 데이터베이스 내에 건물 구조에 관한 데이터가 존재하지 않는 경우에는 도 2에 나타낸 것과 같이 3D 스캐너를 이용하여 건물의 입체 구조를 직접 계측하고, 계측에 의해 취득된 건물의 구조 데이터를 저장부(180)에 저장할 수 있다.
반면, 완공되지 않은 신축 건물의 경우에는 도 2에 나타낸 것과 같이 건물의 설계 도면에 기초하여 캐드(Computer Aided Design, CAD) 등의 도면 작성용 프로그램을 통해 건물 구조를 직접 작성하고, 이를 저장부(180)에 미리 저장할 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치에서 건물의 구조 데이터를 취득하는 방법은 도 2에만 제한되는 것이 아니며 그 외에도 다양한 방식들이 활용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 통해 실내의 공기질의 상태를 시각화하는 것을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3에서 우측 상단은 건물의 내부 구조를 나타내는 도면이고, 우측 하단은 실내 미세 먼지의 농도(μg/m3)를 색상 변화로 나타낸 것이다. 또한, 도 3의 좌측에는 건물의 구조를 바탕으로 내부 공기질의 변화를 색상의 변화를 통해 나타내고 있다. 도 3의 예시에서는 실내 미세 먼지의 농도가 높아질수록 적색으로 나타내고, 낮아질수록 청색으로 나타내고 있다. 이처럼, 사용자는 건물의 구조를 바탕으로 시각화된 화면을 통해 실내의 각 부분에서의 미세 먼지 농도, 즉 공기질이 어떠한 상태인지 용이하게 확인할 수 있다.
한편, 도 3과 같이 실내의 공기질 상태를 산출하기 위한 각종 데이터들은, 예를 들어, 실내에 설치된 에어 모니터에서 실내에 마련된 센서 또는 외부 서버들로부터 각종 상태값을 수신하거나, 웹 서버로부터 날씨나 미세 먼지 등의 기상 정보를 수신하는 등 다양한 방식으로 획득될 수 있다. 이렇게 획득된 데이터들은, 예를 들어 전술한 건물 구조 데이터, 배기 장치의 풍량, 건물의 누기량 및 외부 미세 먼지 데이터 등을 포할 수 있으며, 전술한 시뮬레이션 모델의 입력값으로서 사용될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치에서는 미세 먼지 등의 오염원의 수치와 함께 건물의 구조에 기초하여 내부 공기질의 상태를 색상 변화 등의 기법을 통해 표시함으로써 사용자가 한눈에 쉽게 건물의 내부 공기질 상태를 파악 가능하도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 이용하여 실내의 공기질의 상태를 개선하는 것을 나타내기 위한 그래프이다.
구체적으로, 도 4는 실내에서 걷기 활동으로 실내의 미세 먼지가 높아 개선이 필요한 상황에서 외부에 미세 먼지가 많아 자연 환기는 적절하지 않고 청정 환기 장치를 공기 청정 모드로 작동하는 것이 바람직한 경우의 실내 미세 먼지 농도를 나타내는 시뮬레이션 데이터이다.
도 4를 참조하면, 실외 미세 먼지 농도가 매우 나쁨인 상태(75μg/m3 이상)에서 실내 미세 먼지의 초기 농도가 10μg/m3인 경우에 있어서 그래프의 가로축은 시간(시)을 나타내고, 세로축은 PM 2.5의 미세 먼지 농도를 나타낸다. 또한, 도 4에서는 사용자가 실내에서 7시, 12시 및 18시에 각각 30분 동안 걷기 활동을 한 경우에 실내에 마련된 청정 환기 장치를 7시, 12시 및 18시에 각각 공기 청정 모드 200 CMH로 가동한 후에 있어서 실내 각 위치에서의 미세 먼지 농도 변화를 나타내고 있다.
도 4에 나타낸 것과 같이, 사용자가 실내에서 걷기 활동을 수행한 7시, 12시 및 18시에 거실과 각 방(안방, 방 1 및 2)의 미세 먼지의 농도가 38μg/m3까지 증가함을 알 수 있다. 이는 걷기 활동을 통해 이산화탄소 등의 오염원을 발생시키기 때문이다. 이러한 경우에 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치는 현재 건물의 내부 공기질 상태를 시뮬레이션하고, 현재 상태에 적합한 환기 조건을 산출하여 내부 공기질을 개선하도록 창문 등의 배기 장치나 청정 환기 장치를 가동하도록 할 수 있다. 따라서, 도 4에서도 확인할 수 있는 바와 같이, 사용자가 걷기 활동을 수행한 7시, 12시 및 18시에 미세 먼지 농도가 상승한 후 다시 점차적으로 감소함을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 통한 실내의 공기질을 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 5는 실외의 미세 먼지 농도가 높아 자연 환기가 아닌 청정 환기 장치의 공기 청정 모드로 공기질을 개선시키는 시뮬레이션을 나타내고 있다. 도 5에서 우측 상단은 건물의 내부 구조를 나타내는 도면이고, 우측은 실내 미세 먼지의 농도(μg/m3)를 색상 변화로 나타낸 것이다. 또한, 도 3의 좌측에는 건물의 구조를 바탕으로 내부 공기질의 시간에 따른 변화를 색상의 변화를 통해 나타내고 있다. 도 5의 예시에서도 도 3의 경우와 마찬가지로 실내 미세 먼지의 농도가 높아질수록 적색으로 나타내고, 낮아질수록 청색으로 나타내고 있다. 또한, 도 5의 우측 상단에 나타낸 건물 구조도에서 빨간 화살표로 표시한 부분은 배기 디퓨저로서 실내 공기가 필터링되기 위해 빠져나가는 부분이고, 파란 화살표로 표시한 부분은 급기 디퓨저로서 배기 디퓨저에서 빠져 나간 공기가 필터링되어 다시 실내로 들어가는 부분을 나타낸다.
도 5에서는 초기 실내의 미세 먼지 농도가 53μg/m3인 것으로 하여 실내의 미세 먼지가 더 이상 발생하지 않도록 한 후에 실내에 마련된 청정 환기 장치를 60분 동안 가동한 것이다. 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 통해 시뮬레이션된 결과를 바탕으로 청정 환기 장치의 공기 청정 모드를 가동함으로써 600초(10분), 1200초(20분), 1800초(30분) 및 3600초(60분)로 진행할수록 점차 내부의 공기질이 개선되고 있음을 시각적으로 확인할 수 있다.
즉, 도 5를 통해 급기 디퓨져의 급기되는 부분을 중심으로 시간이 갈수록 공기질이 개선되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치는 소비자(사용자)들에게 청정 환기 장치 가동시 시간에 따른 공기질 개선 효과를 가시화할 수 있게 된다.
도 6은 사용자가 요리 중인 경우 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 이용하여 실내의 공기질의 상태를 개선하는 것을 나타내기 위한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 실외 미세 먼지 농도가 매우 나쁨인 상태(75μg/m3 이상)에서 실내 미세 먼지의 초기 농도가 10μg/m3인 경우에 있어서 그래프의 가로축은 시간(시)을 나타내고, 세로축은 PM 2.5의 미세 먼지 농도를 나타낸다. 또한, 도 6에서는 사용자가 실내에서 7시와 18시에 각각 10분 동안 베이컨을 요리하는 경우에 실내에 마련된 청정 환기 장치를 집중 급기 모드 200 CMH로 7시와 18시에 각각 30분 동안 가동한 후에 있어서 실내 각 위치에서의 미세 먼지 농도 변화를 나타내고 있다.
즉, 실내 요리시에는 실내의 미세 먼지 농도가 매우 높아지게 되는데 이를 해소하기 위해서는 청정 환기 장치의 요리 모드를 가동시키는 것이 바람직하다. 이 때, 청정 환기 장치의 요리 모드는 후드 가동과 함께 청정 환기 장치에서 주방으로 집중 급기(또는, 경우에 따라서는 전실 급기)를 하므로,　요리시 발생하는 미세 먼지가 거실 등 타 공간으로 확산되는 것을 방지하며, 후드 쪽으로 급기 방향을 몰아주므로 후드의 배기를 도와 미세먼지 농도를 효과적으로 빨리 저감시킬 수 있다.
도 6에 나타낸 것과 같이, 사용자가 실내에서 요리를 하는 7시와 18시에 거실과 각 방(안방, 방 1 및 2)의 미세 먼지의 농도가 190μg/m3까지 급격하게 증가함을 알 수 있다. 이는 베이컨을 요리함에 따라 미세 먼지와 같은 오염원을 발생시키기 때문이다. 이러한 경우에도 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치는 현재 건물의 내부 공기질 상태를 시뮬레이션하고, 현재 상태에 적합한 환기 조건을 산출하여 내부 공기질을 개선하도록 청정 환기 장치를 집중 급기 모드로 가동하도록 할 수 있다. 따라서, 도 6에서도 확인할 수 있는 바와 같이, 사용자가 요리를 시작한 7시와 18시에 미세 먼지 농도가 급격하게 상승한 후 점차적으로 다시 감소함을 확인할 수 있다.
도 7은 사용자가 요리 중인 경우 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치를 통해 실내의 공기 상태를 시각화하는 것을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 청정 환기 장치의 집중 급기를 나타내는 도면으로서 요리시 발생하는 미세 먼지의 확산을 막기 위해 후드 전단에서 집중 급기를 하며, 이 경우 유속을 빠르게 하므로 후드 오염원이 거실 쪽으로 빠져나오지 못하고 있는 상황을 나타내고 있다. 도 7의 우측 상단은 건물의 내부 구조를 나타내고, 우측 하단은 실내 공기의 유속(m/s)을 색상 변화로 나타낸 것이다. 이 때, 유속이 빠른 경우에는 적색으로 나타내고, 유속이 느려질수록 청색으로 나타낸다. 또한, 도 7의 (a) 및 (b)는 건물의 구조를 바탕으로 실내의 청정 환기 장치(도 6의 집중 급기 모드)과 후드를 가동하는 경우에 유속의 변화를 색상 변화를 통해 측면도와 상면도로 각각 나타내고 있다.
도 7에 나타낸 것과 같이, 사용자가 요리 중인 경우에는 청정 환기 장치와 후드 등 배기 장치를 통해 급기류가 형성되어 있음을 알 수 있다. 이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치에서는 미세 먼지 등의 오염원 농도뿐 아니라, 배기 장치 등으로 인한 유속 변화를 함께 표시함으로써 사용자로 하여금 기류의 상태 또한 파악하도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 방법에서는 먼저 건물의 구조 데이터를 취득한다(S110). 이 경우, 건물의 구조는 공동 주택의 경우 사용자가 거주하는 주택 내부의 데이터베이스로부터 취득될 수 있고, 만약 주택 내부의 데이터베이스에 건물 구조에 관한 데이터가 존재하지 않는 경우에는 필요에 따라 3D 스캐너를 통해 건물 구조를 계측할 수 있다.
그리고, 건물의 내부 공기질의 상태를 산출하기 위한 시뮬레이션 데이터를 취득한다(S120). 이 때, 시뮬레이션 데이터는 건물의 누기량, 건물에 마련된 배기 장치의 풍량 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 시뮬레이션 데이터 중 건물의 누기량은 건물의 건축 시기에 따른 누기량 데이터에 기초하여 취득된 값일 수 있다. 또한, 건물의 누기량은 건물의 창문, 출입구 등 외부와 통하는 부분의 누기량을 측정하여 취득되고, 건물의 위치에 따른 풍향 및 풍속에 기초하여 취득된 값일 수 있다. 예를 들어, 배기 장치의 풍량은 건물의 내부에 설치된 후드, 디퓨저 및 욕실의 환기구 등에 의한 풍량을 포함할 수 있다.
다음으로, 사용자의 입력에 기초하여 건물의 내부 공기질의 상태에 영향을 미치는 적어도 하나의 조건을 선택한다(S130). 이 때, 단계 S130에서 선택 가능한 조건은 시간, 날씨, 외부 공기질 및 실내 상황에 관한 조건을 포함할 수 있다. 예를 들면, 선택 가능한 조건 중 시간은 주간, 야간, 새벽 등 하루 중 원하는 시간대를 포함할 수 있고, 여름이나 겨울 등 계절을 포함할 수도 있다. 또한, 날씨는 맑음, 흐림, 비, 눈, 풍향, 풍속 등 기상 상태를 포함할 수 있고, 외부 공기질은 미세 먼지 농도 등 오염원의 양을 포함할 수 있다. 그리고, 실내 상황은 요리, 공부, 운동, 취침 등 실내 공기질에 영향을 미칠 수 있는 다양한 상황들이 포함될 수 있다.
그리고, 건물의 구조 데이터, 시뮬레이션 데이터 및 사용자의 입력에 의해 선택된 조건의 선택값을 입력으로 하는 시뮬레이션 모델을 이용하여 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션한다(S140).
예를 들면, 단계 S140에서는 단계 S130에서 선택된 조건이 요리 상황인 경우, 요리하는 음식의 종류에 따라 발생되는 오염원의 양에 기초하여 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션할 수 있다. 또한, 선택된 조건이 공부 또는 취침 상황인 경우, 호흡시 발생하는 이산화탄소의 양에 기초하여 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션할 수 있다.
또한, 단계 S140에서는 시뮬레이션을 통해 산출된 환기 조건에 따른 건물의 내부 공기질의 상태 변화를 예측할 수 있다. 즉, 단계 S140 산출된 환기 조건, 예를 들어, 각 창문의 개폐 상태, 실내의 청정 환기 장치 등 장비의 가동 상태 및 설정값에 기초하여 환기를 수행하였을 때의 건물의 내부 공기질 변화를 시뮬레이션할 수 있다.
다음으로, 시뮬레이션의 결과에 기초하여 건물의 내부 공기질에 관한 시각 데이터를 생성한다(S150). 이 때, 단계 S150에서 생성된 시각 데이터는 디스플레이부나 사용자 단말을 통해 표시될 수 있다.
또한, 단계 S150에서는 건물의 내부 공기질의 시간에 따른 상태 변화를 나타내는 시각 데이터를 생성할 수 있다. 이 때, 건물의 내부 공기질의 상태를 색상의 변화에 기초하여 표시하는 시각 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 단계 S150에서는 건물의 내부 공기질의 시간에 따른 상태 변화를 복수의 이미지 형태로 표시하거나, 동영상으로 표시하도록 하는 시각 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 단계 S150에서는 건물의 내부의 오염원의 수치를 표시하는 시각 데이터를 생성할 수 있다. 이 경우, 건물의 내부의 미세 먼지, 라돈, TVOC 등 오염원의 구체적인 수치를 함께 표시하도록 시각 데이터를 생성할 수 있다.
단계 S150에서는 건물의 내부에 마련된 청정 환기 장치를 사용하지 않는 경우와 청정 환기 장치를 사용하는 경우의 건물의 내부 공기질의 상태를 비교하는 시각 데이터를 추가로 생성할 수 있다. 따라서, 사용자로 하여금 실내에 마련된 청정 환기 장치의 효과를 시각적으로 확인 가능하도록 할 수 있다.
한편, 도 8에는 나타내지 않았으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 방법은 건물의 내부 공기질의 상태 정보를 사용자의 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 따라서, 사용자는 단말을 통해 실내의 공기질 상태를 외부에서도 실시간으로 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 방법에 따르면, 건물의 구조를 바탕으로 시뮬레이션을 통해 산출된 실내 공기질의 상태와 시간에 따른 공기질의 변화를 사용자에게 시각화하여 표시함으로써, 사용자가 실내의 공기질 상태를 보다 정확하고 용이하게 파악할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 단계 S210 내지 S240은 도 8과 실질적으로 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다. 한편, 도 9의 단계 S250에서는 시뮬레이션 모델을 이용하여 건물의 내부 공기질의 상태를 개선하기 위한 환기 조건을 산출할 수 있다. 이 경우, 단계 S250에서는 건물 외부의 오염원 수치가 미리 설정된 기준치 미만인 경우, 건물의 내부 공기질의 상태를 정상 범위에 포함되도록 하는 창문을 선정할 수 있다.
예를 들면, 건물 외부의 오염원 수치가 미리 설정된 기준치 미만인 경우, 건물의 내부 공기질의 상태를 가장 빠르게 정상 범위에 포함되도록 하는 창문을 선정할 수 있다. 또한, 건물 외부의 오염원 수치가 미리 설정된 기준치 미만인 경우, 건물의 내부 공기질의 상태를 미리 설정된 시간 내에 정상 범위에 포함되도록 하는 창문을 선정할 수 있다. 따라서, 외부 미세 먼지 등의 농도가 낮아 공기질이 좋은 경우에는 실내에 마련된 청정 환기 장치를 사용하지 않고 가장 효과적으로 공기질을 개선할 수 있는 창문을 열도록 유도함으로써 에너지 손실을 절감할 수 있다.
또한, 단계 S250에서는 건물의 내부 공기질의 상태를 정상 범위에 포함되도록 하기 위한 건물의 내부에 마련된 청정 환기 장치의 설정값을 산출할 수 있다. 이 경우, 건물의 내부 공기질의 상태가 미리 설정된 시간 내에 정상 범위에 포함되도록 하는 청정 환기 장치의 설정값을 산출할 수 있다. 이를 통해, 사용자가 청정 환기 장치의 모드를 여러 차례 바꾸지 않더라도 가장 효율적으로 건물의 내부 공기질을 개선할 수 있는 설정값을 제공함으로써 전력을 효율적으로 사용할 수 있다.
한편, 도 9에는 나타내지 않았으나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 방법은 단계 S250에서 산출된 환기 조건에 따른 설정값으로 건물의 창문(예를 들어, 자동 제어 가능한 창문의 경우)을 개폐하거나 건물의 내부에 마련된 청정 환기 장치를 구동시키는 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 방법에 따르면, 건물의 구조를 바탕으로 시뮬레이션을 통해 실내 공기질의 상태를 산출하고, 이에 기초하여 실내의 오염원을 제거하기 위한 최적의 환기 조건을 제공함으로써 사용자로 하여금 실내 공기질의 상태를 효율적으로 개선하도록 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기질 시뮬레이션 장치(10)는 MCU(12), 메모리(14), 입출력 I/F(16) 및 통신 I/F(18)를 포함할 수 있다.
MCU(12)는 메모리(14)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 공기질 산출 시뮬레이션 프로그램, 공기질 상태 시각화 프로그램, 환기 조건 산출 프로그램 등)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 실내 공기질 상태의 시뮬레이션, 시각화 및 환기 조건의 산출을 위한 각종 데이터를 처리하며, 전술한 도 1의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서일 수 있다.
메모리(14)는 실내 공기질의 시뮬레이션, 시각화 및 환기 조건 산출을 위한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(14)는 건물 내부 구조, 후드 및 배기 장치의 풍량, 건물의 건축 시기에 따른 누기량, 외부 공기질 데이터(예를 들면, 미세 먼지, TVOC, 이산화탄소 등) 등 각종 데이터를 저장할 수 있다.
이러한 메모리(14)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(14)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(14)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(14)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(14)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(16)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(12) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(18)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신 I/F(18)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 실내의 공기질 시뮬레이션, 시각화 및 환기 조건의 산출을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(14)에 기록되고, MCU(12)에 의해 처리됨으로써, 예를 들면 도 1에서 도시한 각 기능 블록들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10, 100: 공기질 시뮬레이션 장치 12: MCU
14: 메모리 16: 입출력 I/F
18: 통신 I/F 110: 구조 데이터 취득부
120: 시뮬레이션 데이터 취득부 130: 조건 선택부
140: 시뮬레이션부 150: 시각화부
160: 환기 조건 산출부 170: 통신부
180: 저장부

Claims (17)

  1. 건물의 구조 데이터를 취득하는 구조 데이터 취득부;
    상기 건물의 내부 공기질의 상태를 산출하기 위한 시뮬레이션 데이터를 취득하는 시뮬레이션 데이터 취득부;
    사용자의 입력에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태에 영향을 미치는 적어도 하나의 조건을 선택하는 조건 선택부;
    상기 건물의 구조 데이터, 상기 시뮬레이션 데이터 및 상기 사용자의 입력에 의해 선택된 조건의 선택값을 입력으로 하는 시뮬레이션 모델을 이용하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션하는 시뮬레이션부; 및
    상기 시뮬레이션의 결과에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질에 관한 시각 데이터를 생성하는 시각화부를 포함하고,
    상기 조건 선택부에 의해 선택 가능한 조건은 실내 상황에 관한 조건을 포함하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  2. 건물의 구조 데이터를 취득하는 구조 데이터 취득부;
    상기 건물의 내부 공기질의 상태를 산출하기 위한 시뮬레이션 데이터를 취득하는 시뮬레이션 데이터 취득부;
    사용자의 입력에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태에 영향을 미치는 적어도 하나의 조건을 선택하는 조건 선택부;
    상기 건물의 구조 데이터, 상기 시뮬레이션 데이터 및 상기 사용자의 입력에 의해 선택된 조건의 선택값을 입력으로 하는 시뮬레이션 모델을 이용하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션하는 시뮬레이션부; 및
    상기 시뮬레이션의 결과에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질에 관한 시각 데이터를 생성하는 시각화부를 포함하고,
    상기 시뮬레이션 데이터는 상기 건물의 누기량, 상기 건물에 마련된 배기 장치의 풍량을 포함하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 배기 장치의 풍량은 상기 건물의 내부에 설치된 후드와 디퓨저에 의한 풍량을 포함하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 건물의 누기량은 건물의 건축 시기에 따른 누기량 데이터에 기초하여 취득된 값인 공기질 시뮬레이션 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 건물의 누기량은 상기 건물의 창문, 출입구의 누기량을 측정하여 취득된 값인 공기질 시뮬레이션 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 건물의 누기량은 상기 건물의 위치에 따른 풍향 및 풍속에 기초하여 취득된 값인 공기질 시뮬레이션 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 조건 선택부에 의해 선택 가능한 조건은 시간, 날씨 및 외부 공기질에 관한 조건을 더 포함하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 시각화부는 상기 건물의 내부 공기질의 시간에 따른 상태 변화를 나타내는 시각 데이터를 생성하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 시각화부는 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 색상의 변화에 기초하여 표시하는 시각 데이터를 생성하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 시각화부는 상기 건물의 내부의 오염원의 수치를 표시하는 시각 데이터를 생성하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 시각화부는 상기 건물의 내부에 마련된 청정 환기 장치를 사용하지 않는 경우와 상기 청정 환기 장치를 사용하는 경우의 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 비교하는 시각 데이터를 생성하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  12. 건물의 구조 데이터를 취득하는 구조 데이터 취득부;
    상기 건물의 내부 공기질의 상태를 산출하기 위한 시뮬레이션 데이터를 취득하는 시뮬레이션 데이터 취득부;
    사용자의 입력에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태에 영향을 미치는 적어도 하나의 조건을 선택하는 조건 선택부;
    상기 건물의 구조 데이터, 상기 시뮬레이션 데이터 및 상기 사용자의 입력에 의해 선택된 조건의 선택값을 입력으로 하는 시뮬레이션 모델을 이용하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션하는 시뮬레이션부; 및
    상기 시뮬레이션의 결과에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질에 관한 시각 데이터를 생성하는 시각화부를 포함하고,
    상기 시뮬레이션부는 상기 조건 선택부에 의해 선택된 조건이 요리 상황인 경우, 요리하는 음식의 종류에 따라 발생되는 오염원의 양에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  13. 건물의 구조 데이터를 취득하는 구조 데이터 취득부;
    상기 건물의 내부 공기질의 상태를 산출하기 위한 시뮬레이션 데이터를 취득하는 시뮬레이션 데이터 취득부;
    사용자의 입력에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태에 영향을 미치는 적어도 하나의 조건을 선택하는 조건 선택부;
    상기 건물의 구조 데이터, 상기 시뮬레이션 데이터 및 상기 사용자의 입력에 의해 선택된 조건의 선택값을 입력으로 하는 시뮬레이션 모델을 이용하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션하는 시뮬레이션부; 및
    상기 시뮬레이션의 결과에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질에 관한 시각 데이터를 생성하는 시각화부를 포함하고,
    상기 시뮬레이션부는 상기 조건 선택부에 의해 선택된 조건이 공부 또는 취침 상황인 경우, 호흡시 발생하는 이산화탄소의 양에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 시뮬레이션부는 연령에 따른 평균 이산화탄소 배출량에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 산출하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 시뮬레이션부에 의해 획득된 상기 건물의 내부 공기질의 상태 정보를 상기 사용자의 단말로 전송하는 통신부를 더 포함하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 건물의 구조 데이터, 상기 시뮬레이션 데이터 및 상기 조건에 관한 데이터를 저장하는 저장부를 더 포함하는 공기질 시뮬레이션 장치.
  17. 건물의 구조 데이터를 취득하는 단계;
    상기 건물의 내부 공기질의 상태를 산출하기 위한 시뮬레이션 데이터를 취득하는 단계;
    사용자의 입력에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태에 영향을 미치는 적어도 하나의 조건을 선택하는 단계;
    상기 건물의 구조 데이터, 상기 시뮬레이션 데이터 및 상기 사용자의 입력에 의해 선택된 조건의 선택값을 입력으로 하는 시뮬레이션 모델을 이용하여 상기 건물의 내부 공기질의 상태를 시뮬레이션하는 단계; 및
    상기 시뮬레이션의 결과에 기초하여 상기 건물의 내부 공기질에 관한 시각 데이터를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 조건은 실내 상황에 관한 조건을 포함하는 공기질 시뮬레이션 방법.
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