KR102557961B1 - Method and apparatus for managing atmospheric environment pollutants of factories by using internet of things sensors and big data - Google Patents

Method and apparatus for managing atmospheric environment pollutants of factories by using internet of things sensors and big data Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method for managing atmospheric environment pollutants of factories by using Internet of things (IoT) sensors and big data, which may improve safety and thus reduce accidents. The method for managing atmospheric environment pollutants of factories by using IoT sensors and big data comprises: receiving time-sequentially accumulated database (DB) information, which includes measurement information on atmospheric environment pollutants leaked from fugitive emission factory facilities and information related to safety and environment, from the IoT sensors; predict the amount of the leakage of the atmospheric environment pollutants based on the DB information; and send a first alarm signal, which notifies that the leaked atmospheric environment pollutants may cause environmental damage, to a manager terminal when the predicted leakage amount exceeds a predetermined threshold leakage amount.

Description

사물인터넷 센서 및 빅 데이터를 이용한 사업장의 대기환경 오염 물질 관리 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR MANAGING ATMOSPHERIC ENVIRONMENT POLLUTANTS OF FACTORIES BY USING INTERNET OF THINGS SENSORS AND BIG DATA}Method and device for managing atmospheric pollutants in workplaces using IoT sensors and big data

본 발명은 사업장의 대기환경 오염 물질 관리 방법 및 장치에 대한 것으로, 특히 사물인터넷(IoT: Internet of Things) 센서와 빅 데이터를 기반으로 사업장의 대기환경 오염 물질 비산 배출을 통합 관리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for managing atmospheric pollutants in a workplace, and more particularly, to a method and apparatus for integrated management of scattered emissions of atmospheric pollutants in a workplace based on Internet of Things (IoT) sensors and big data.

일반적으로 비산 배출원이란 대기 환경 오염 배출원 중에서 굴뚝, 소각로 등과 같은 점배출원을 통하지 않고 대기로 오염물질을 배출시키는 오염원을 말하는 것이다. 또한 비산 배출은 장비 결함, 누출 또는 예상치 못한 사고로 인해 가압 장치에서 우발적으로 증기 또는 가스가 배출되는 것이다. 이러한 비산 배출은 저장 탱크 또는 폐수 처리 시설과 같은 장소에서 증발을 통해 발생할 수 있으며, 산업 환경에 국한되지는 않지만 비산 배출의 대부분은 공장, 발전소, 다양한 산업의 사업장에서 발생된다. In general, a fugitive emission source refers to a pollutant that discharges pollutants into the air without passing through a point emission source such as a chimney or an incinerator among air pollution emission sources. Fugitive emissions are also accidental releases of vapors or gases from pressurized equipment due to equipment failure, leaks or unexpected accidents. These fugitive emissions can occur through evaporation in places such as storage tanks or wastewater treatment facilities, and although not limited to industrial environments, the majority of fugitive emissions occur in factories, power plants, and workplaces in various industries.

특히 발전소, 제철소, 시멘트, 제련소, 폐기물 자원화 공장 등의 사업장에서는 비산 배출 가능성이 매우 높기 때문에 모든 문제를 찾아 수정하는 것은 매우 어려울 수 있다. 뿐만 아니라 비산 배출은 종종 사업장에서 배출되는 대기환경 오염 물질 중 그 차지하는 비중이 놀라울 만큼 클 수 있으며, 이로 인해 환경과 인간에 대해 아주 위험할 수 있다.Particularly in power plants, steel mills, cement, smelters, and waste recycling plants, the possibility of fugitive emissions is very high, so it can be very difficult to find and correct all problems. In addition, fugitive emissions can often represent a surprisingly large proportion of air pollutants emitted from workplaces, which can be very dangerous to the environment and to humans.

대부분의 산업 공정에 설치된 배관(piping), 펌프, 압축기(compressor), 압력 안전밸브(PSV: Pressure Safety Valve), 방압밸브(PRV: Pressure Relief Valve), 플랜지, 샘플링 연결부, 커넥터, 개방식라인, 공정 배수구, 교반기 등은 정기적 점검과 유지 보수가 필요하다. 또한 여러 다양한 작업 절차 등에서 비산되는 배출원인 설비와 장치, 화학물질과 그 취급, 제조, 생산, 저장 등의 공정에서 사용되는 상기 장치들과 비산 배출 및 누출이 가능한 장치 및 설비는 주요한 관리 대상이다. Piping, pumps, compressors, pressure safety valves (PSVs), pressure relief valves (PRVs), flanges, sampling connections, connectors, open lines, process drains, agitators, etc. installed in most industrial processes require regular inspection and maintenance. In addition, facilities and devices that are sources of fugitive emissions from various work procedures, chemicals and the above devices used in processes such as handling, manufacturing, production, and storage, and devices and facilities capable of fugitive emissions and leakage are major management targets.

누출 탐지 및 정비 보수(LDAR: Leak Detection and Repair) 관리 시스템은 생산, 재고, 가공, 저장, 출하, 세척 등 각종 단위공정, 공정 배출시설, 처리시설에 위치한 비산 배출원에서 누출되는 대기환경 오염 물질, 휘발성 유기 화합물(VOCs: Volatile Organic Compound) 및 유해 대기오염 물질(HAPs: Hazardous Air Pollutants)을 효과적으로 관리해주는 시스템이다. 또한 LDAR 관리 시스템은 사업장 내 전 설비에서 누출 가능성이 있는 시설의 위치와 장치 유형, 운전 조건, 설계 조건 들을 종합적으로 고려함으로써 공정 설비들의 운전 상황을 모니터링하여 효과적인 정비 관리가 가능하도록 점검하고, 배출 및 누출에 대한 정기적인 설비 점검과 보수가 수행되도록 하며, 데이터 베이스(DB: Data Base)를 정보화하여 지속적인 모니터링과 예방 및 유지 관리가 가능하도록 하며, 더 나아가 누출 정보를 점검 관리하여 일정 수준으로 배출 및 누출될 경우에 대비하여 사전에 보다 능동적이고 신속하게 대처하여 배출을 최소화 또는 예방할 수 있다.The LDAR (Leak Detection and Repair) management system is a system that effectively manages air pollutants, volatile organic compounds (VOCs), and hazardous air pollutants (HAPs) leaking from fugitive emission sources located in various unit processes such as production, inventory, processing, storage, shipment, and cleaning, process discharge facilities, and treatment facilities. In addition, the LDAR management system comprehensively considers the locations, device types, operating conditions, and design conditions of facilities with potential for leaks in all facilities in the workplace, monitors the operation status of process facilities to ensure effective maintenance management, ensures regular facility inspections and repairs for emissions and leaks, and informationizes the database (Data Base) to enable continuous monitoring, prevention, and maintenance, and furthermore, leak information is inspected and managed to prepare for emissions and leaks to a certain level. can be minimized or prevented.

한편, 정부와 환경부 관련 기관의 대기환경 오염 물질, VOCs 및 HAPs에 대한 법규는 점차 강화되는 추세이며, 환경 안전 문제에 대한 기업의 사회적 책임이 중요해지고 국민의 환경에 대한 관심이 고조되어 기업의 환경 안전 문제에 대한 관심과 노력이 기업의 이미지와 가치 향상에 매우 중요해지고 있는 실정이다. On the other hand, laws and regulations on atmospheric pollutants, VOCs, and HAPs of the government and the Ministry of Environment are gradually being strengthened, and corporate social responsibility for environmental safety issues is becoming more important and public interest in the environment is heightened. As a result, interest and effort in corporate environmental safety issues are becoming very important in improving corporate image and value.

이에 따라 비산 배출 시설의 비산배출 저감, 비산배출 측정 및 보고의 의무화 대책 수립이 필요하며, ESG(Environment, Social, & Governance), 지속가능 경영과 친환경화가 기업 가치의 지표가 되어가고 있음에 따라, 사업장의 대기환경 오염 물질 비산 배출을 통합 관리하는 시스템이 필요하다. Accordingly, it is necessary to establish measures to reduce fugitive emissions from fugitive emission facilities, and to measure and report fugitive emissions. As ESG (Environment, Social, & Governance), sustainable management and eco-friendliness are becoming indicators of corporate value, a system for integrated management of fugitive emissions of pollutants in the workplace is needed.

또한 다양한 산업의 산업공정은 다양한 설비와 장치로 구성되어 있으며, 이러한 장치와 설비의 손상 등으로 기체나 액체, 기체 및 액체 2상의 형태로 화학물질이 누출되고 비산될 수 있는데, 이로 인해 화학사고와 환경 피해 및 인명 피해가 발생될 수 있으므로 이를 방지하기 위한 관리 시스템이 필요하다.In addition, industrial processes in various industries are composed of various facilities and devices, and chemical substances may leak and scatter in the form of gas, liquid, gas, and liquid two-phase due to damage to these devices and facilities. This can cause chemical accidents, environmental damage, and human casualties. Therefore, a management system is required to prevent this.

본 발명은 IoT 센서와 빅 데이터를 기반으로 사업장의 대기환경 오염 물질의 비산 배출 통합 관리 방법 및 장치를 제안한다.The present invention proposes a method and apparatus for integrated management of fugitive emissions of atmospheric pollutants in workplaces based on IoT sensors and big data.

또한 본 발명은 비산배출 설비에서 누출되는 대기환경 오염 물질의 유량, 압력, 온도, 유속, 농도 등에 대한 정보를 바탕으로 사업장 및 산업 공장의 현장에서 비산배출이 우려되는 비산배출 시설의 유지관리 사항에 대한 데이터 베이스를 축적하고, 시계열 정보를 빅 데이터화 하여 사전에 비산 배출을 예측하여 파악할 수 있고, 이를 통해 대기환경 오염 물질의 비산 배출량 저감시켜 화학 사고를 예방하고 안전성을 향상시켜 안전사고의 발생을 감소시킬 수 있는 비산 배출 통합 관리 방법 및 장치를 제안한다.In addition, the present invention accumulates a database for the maintenance of fugitive emission facilities that are concerned about fugitive emissions at workplaces and industrial plants based on information on the flow rate, pressure, temperature, flow rate, concentration, etc. of atmospheric pollutants leaking from fugitive emission facilities, and converts time-series information into big data to predict and grasp fugitive emissions in advance. Through this, fugitive emissions of air pollutants can be reduced to prevent chemical accidents, improve safety, and reduce the occurrence of safety accidents. Integrated management of fugitive emissions We propose a method and apparatus.

또한 본 발명은 사업장의 배출 특성에 적합한 대기환경 오염 물질 관리가 가능한 솔루션으로, 환경/안전/보건 분야의 법적 규제에 필요한 기초자료를 제공하고 효과적으로 의사를 결정 및 관리하여 환경성을 향상시키며, 대기오염 저감과 대기환경의 청정화에 효과적으로 작용하며 환경 위해도를 저감하고 화학 사고를 예방 또는 완화시켜 비용 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있는 비산 배출 통합 관리 방법 및 장치를 제안한다.In addition, the present invention is a solution capable of managing air pollutants suitable for the emission characteristics of workplaces, and provides basic data necessary for legal regulations in the field of environment / safety / health, improves environmental performance by effectively making and managing decisions, reduces air pollution and cleans the atmospheric environment, and proposes an integrated management method and apparatus for fugitive emissions that can reduce environmental risks and prevent or mitigate chemical accidents to reduce costs and improve productivity.

본 발명의 실시예에 따른 방법은, IoT 센서 및 빅 데이터를 이용한 대기환경 오염 물질 관리 방법에 있어서, 상기 IoT 센서로부터 비산배출 사업장 설비에서 누출되는 대기환경 오염 물질에 대한 측정 정보와 안전 및 환경에 관련된 정보를 포함하며 시계열적으로 축적된 DB 정보를 수신하는 과정과, 상기 DB 정보를 기반으로 상기 대기환경 오염 물질의 누출량을 예측하는 과정과, 상기 예측한 누출량이 미리 정해진 임계 누출량을 초과할 경우, 상기 누출된 대기환경 오염 물질이 환경 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 제1 경보 신호를 관리자 단말에게 전송하는 과정을 포함한다.In the method according to an embodiment of the present invention, in the method for managing air pollutants using IoT sensors and big data, the IoT sensor includes a process of receiving DB information accumulated over time, including measurement information on air pollutants leaking from unorganized emission workplace facilities and information related to safety and the environment, a process of estimating the amount of leakage of the air pollutants based on the DB information, and notifying that the leaked air pollutants may cause environmental damage if the predicted leakage exceeds a predetermined threshold leakage amount. includes transmitting the first alert signal to the manager terminal.

본 발명의 실시예에 따른 장치는, IoT 센서 및 빅 데이터를 이용한 대기환경 오염 물질 관리 장치에 있어서, 상기 IoT 센서로부터 비산배출 사업장 설비에서 누출되는 대기환경 오염 물질에 대한 측정 정보와 안전 및 환경에 관련된 정보를 포함하며 시계열적으로 축적된 DB 정보를 수신하고, 상기 수신된 DB 정보를 기반으로 상기 대기환경 오염 물질의 누출량을 예측하는 예측 모듈과, 상기 예측한 누출량이 미리 정해진 임계 누출량을 초과할 경우, 상기 누출된 대기환경 오염 물질이 환경 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 제1 경보 신호를 관리자 단말에게 전송하는 경보 모듈을 포함한다.An apparatus according to an embodiment of the present invention, in an apparatus for managing air pollutants using an IoT sensor and big data, includes a prediction module for receiving DB information accumulated over time, including measurement information on air pollutants leaking from unorganized emission workplace facilities and information related to safety and environment from the IoT sensor, and predicting the amount of leakage of the air pollutant based on the received DB information, and when the predicted leakage exceeds a predetermined threshold leakage, the leaked air pollutant may cause environmental damage and an alerting module for transmitting a first alerting signal to the manager terminal.

본 발명은 IoT 센서를 이용한 대기환경 관리 방법 및 장치를 제공함으로써, 비산배출 설비에서 누출되는 대기환경 오염 물질의 유량, 압력, 온도, 습도, 유속, 농도 등에 대한 정보를 바탕으로 통계 분석 자료, 예측 모델을 활용하여 사업장 및 산업 공장의 현장에서 비산배출이 우려되는 비산배출 시설의 유지관리 사항을 데이터 베이스로 축적, 시계열 정보를 빅 데이터화 하여 사전에 예측하여 파악할 수 있고, 이를 통해 대기환경 오염 물질의 비산 배출량 저감과 화학 사고로 인한 사고를 예방하고 안전성을 향상시켜 사고를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention provides an atmospheric environment management method and device using an IoT sensor, and based on information on the flow rate, pressure, temperature, humidity, flow rate, concentration, etc. of atmospheric pollutants leaking from fugitive emission facilities, statistical analysis data and prediction models are used to accumulate maintenance matters of fugitive emission facilities that are concerned about fugitive emissions at workplaces and industrial plants as a database, and time-series information can be converted into big data to predict and grasp in advance, thereby reducing fugitive emissions of air pollutants and accidents caused by chemical accidents It has the effect of reducing accidents by preventing accidents and improving safety.

또한 사업장의 배출 특성에 적합한 대기환경 오염 물질 관리가 가능한 솔루션으로, 환경/안전/보건 분야의 법적 규제에 필요한 기초자료를 제공하고 효과적으로 의사를 결정 및 관리하여 환경성을 향상시키며, 대기오염 저감과 대기환경의 청정화에 효과적으로 작용하며 환경 위해도를 저감하고 화학 사고를 예방 또는 완화시켜 비용 절감 및 생산성 향상의 효과가 있다.In addition, as a solution that can manage pollutants in the air environment suitable for the emission characteristics of the workplace, it provides basic data necessary for legal regulations in the field of environment / safety / health, improves environmental performance by effectively making and managing decisions, and effectively acts in reducing air pollution and cleaning the atmospheric environment, reducing environmental hazards, and preventing or mitigating chemical accidents, thereby reducing costs and improving productivity.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대기환경 관리 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대기환경 관리 시스템의 신호 흐름을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대기환경 관리 시스템에서 중앙관리 서버 동작을 도시한 순서도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대기환경 관리 시스템에 관련된 중앙관리 서버의 내부 구성을 도시한 장치도.
1 is a diagram showing an air environment management system according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram showing the signal flow of the air quality management system according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a flow chart showing the operation of the central management server in the air quality management system according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a device diagram showing the internal configuration of the central management server related to the air quality management system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 하기에서는 본 발명의 실시예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외의 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, it should be noted that in the following, only parts necessary for understanding operations according to embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to distract from the subject matter of the present invention. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면들에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, it will be described in detail by exemplifying specific embodiments in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

또한, 본 발명의 실시예들에서 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, unless otherwise defined in the embodiments of the present invention, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the embodiments of the present invention, an ideal or excessively formal meaning. It is not to be interpreted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대기환경 관리 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an air environment management system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 대기환경 관리 시스템은 중앙관리 서버(100), IoT 센서(110), 관리자 단말(120)을 포함한다. Referring to FIG. 1 , the air quality management system according to an embodiment of the present invention includes a central management server 100, an IoT sensor 110, and a manager terminal 120.

IoT 기반의 IoT 센서(110)는 사업장의 여러 단위 공정, 공정 시설, 취급 시설에 위치한 비산배출 설비, 일례로 배관, 펌프, 압축기, PSV, PRV, 플랜지, 샘플링 연결부, 커넥터, 개방식라인, 공정 배수구, 교반기 등에 부착되며, 상기 비산배출 설비에서 누출되는 대기환경 오염 물질을 주기적 또는 시계열적으로 측정하고 DB 정보화 한다. The IoT-based IoT sensor 110 is attached to various unit processes, process facilities, and handling facilities in the workplace, such as pipes, pumps, compressors, PSVs, PRVs, flanges, sampling connections, connectors, open lines, process drains, agitators, etc., and periodically or time-sequentially measures atmospheric pollutants leaking from the fugitive emission facilities and converts them into DB information.

상기 IoT 센서(110)는 도시하지는 않았으나 IoT 망(network)을 통해 DB 서버에 연결되며, 상기 DB 서버는 복수의 IoT 기반의 센서 들로부터 수신된 측정 정보를 수집하여 DB를 축적한다. 상기 축적된 DB는 상기 IoT 센서(110)를 통해 중앙 관리 서버(100)로 전송된다.(112단계) 상기 축적된 DB에는 안전에 관련된 정보 DB와 환경에 관련된 정보 DB가 포함된다. 상기 안전에 관련된 정보 DB는 일례로 산업안전보건법의 유해위험물질 목록 DB, 화학물질관리법의 유해화학물질 목록 DB, 유해위험물질 또는 유해화학물질 취급시설 또는 장비 DB, 동력설비 DB, 배관설비 DB, 밸브 DB, 탱크 및 저장설비 DB로 구성되고, 상기 환경에 관련된 정보 DB는 일례로 환경오염 배출시설 DB, 환경오염 방지시설 DB, 환경오염 방지시설 설계효율 DB, 주기적으로 관리하여야 하는 비산 배출 시설 또는 장치 DB, 항시 오픈 상태로 비산 배출되는 화학물질을 취급하는 장치 DB로 구성된다. Although not shown, the IoT sensor 110 is connected to a DB server through an IoT network, and the DB server collects measurement information received from a plurality of IoT-based sensors to accumulate a DB. The accumulated DB is transmitted to the central management server 100 through the IoT sensor 110 (step 112). The accumulated DB includes a safety-related information DB and an environment-related information DB. The safety-related information DB is composed of, for example, the Hazardous Substances List DB of the Occupational Safety and Health Act, the Hazardous Chemicals List DB of the Chemical Substances Control Act, hazardous substances or hazardous chemical handling facilities or equipment DB, power facility DB, piping facility DB, valve DB, tank and storage facility DB. It consists of a device DB.

여기서 주기적으로 관리하여야 하는 비산 배출 시설 또는 장치는 일례로 배관, 펌프, 압축기, PSV, PRV, 플랜지, 샘플링 연결부, 커넥터, 개방식라인, 공정 배수구, 교반기 등이 될 수 있으며, 항시 오픈 상태로 비산 배출되는 화학물질을 취급하는 장치는 일례로 필름 칼린더링 장치에 공급되는 화학물질 취급조 등이 될 수 있다.Here, fugitive emission facilities or devices that need to be managed periodically may be, for example, piping, pumps, compressors, PSVs, PRVs, flanges, sampling connections, connectors, open lines, process drains, agitators, etc. A device for handling chemicals that are scattered and discharged in an open state may be, for example, a chemical handling tank supplied to a film calendering device.

중앙 관리 서버(100)는 IoT 센서(110)로부터 수신된 DB 정보를 기반으로 비산배출 설비에서 누출되는 대기환경 오염 물질의 유량, 압력, 온도, 습도, 유속, 농도 등에 대한 정보를 획득하고 획득된 정보를 다변수 상관관계 예측 식(Multivariable Correlative Prediction Equation)에 적용하여 대기환경 오염 물질의 누출량을 예측한다. 상기 중앙 관리 서버(100)는 예측된 대기환경 오염 물질의 누출량에 대한 정보를 축적하여 시계열 정보에 대한 빅데이터를 생성할 수 있고, 상기 빅데이터 및 DB에 장단기 메모리(LSTM: Long Short Term Memory)에 의한 인공지능 신경망(Neural Network), 딥러닝(Deep Learning)을 적용시킬 수 있다. 여기서 딥러닝이라 함은 데이터로부터 모델을 만들 때 다수의 은닉층을 사용하여 심도가 깊은 신경망을 구성하는 것을 의미하는 것으로, 이렇게 심도가 깊은 신경망을 구성한 딥러닝 모델은 학습을 위해 여러 개의 연속된 층을 가지고 있다. 상기 중앙 관리 서버(100)는 이러한 딥러닝 모델들을 모두 학습자료인 DB를 이용해 자동으로 학습시킬 수 있으며, 이를 통해 능동적으로 대기환경 오염 물질 배출시설의 누출을 예방할 수 있다.The central management server 100 acquires information on the flow rate, pressure, temperature, humidity, flow rate, concentration, etc. of atmospheric pollutants leaking from the fugitive emission facility based on the DB information received from the IoT sensor 110, and applies the obtained information to a multivariable correlation prediction equation to predict the amount of leakage of air pollutants. The central management server 100 may generate big data for time-series information by accumulating information on the amount of leakage of predicted atmospheric pollutants, and apply artificial intelligence neural networks and deep learning by long short term memory (LSTM) to the big data and DB. Here, deep learning means constructing a deep neural network by using multiple hidden layers when creating a model from data. The central management server 100 can automatically learn all of these deep learning models using a learning material DB, and through this, it is possible to actively prevent air pollutant discharge facilities from leaking.

이하에서는 상기 중앙 관리 서버(100)가 IoT 센서(110)로부터 수신된 DB 정보를 기반으로 다변수 상관관계 예측 식을 적용하여 대기환경 오염 물질의 누출량을 예측하여 빅 데이터를 구축하는 방법에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다. 상기 대기환경 오염 물질의 누출량은 크게 화학 설비에서 누출되는 경우와 배관에서 누출되는 경우로 구분하여 예측할 수 있으며, 누출되는 상태에 따라 서로 다른 모델식, 즉 여러가지 모델식 중에서 하기의 수학적 모델식을 하나의 예로서 적용하여 누출량을 산정할 수 있으며, 이러한 수학적 모델식에 한정되지 않음은 물론이다. 또한 본 명세서 내에서 사용된 수학식이란 용어는 수학적 모델식과 동일한 의미로 사용된다. 상기 누출되는 상태는 가스 또는 증기(vapor) 상태, 액체 상태, 액체-증기(Flashing liquid-vapor) 상태 중 하나일 수 있으며, 특히 가스 또는 증기 상태로 누출될 경우에는 누출 속도를 추가로 고려하여 누출량을 산정할 수 있다.Hereinafter, the central management server 100 applies a multivariate correlation prediction formula based on the DB information received from the IoT sensor 110 to predict the amount of leakage of air pollutants to build big data. It will be described in detail. The amount of leakage of the atmospheric pollutant can be largely predicted by dividing it into a case of leakage from a chemical facility and a case of leakage from a pipe, and depending on the state of leakage, different model formulas, that is, the following mathematical model formula among various model formulas. In addition, the term mathematical formula used in this specification is used in the same meaning as a mathematical model formula. The leaking state may be one of a gas or vapor state, a liquid state, or a flashing liquid-vapor state. In particular, when leaking in a gas or vapor state, the leak rate may be additionally considered to calculate the leak amount.

- 화학 설비에서 누출되는 경우 - In case of leakage from chemical installations

1)One) 가스 또는 증기 상태로 누출되는 경우In case of gas or vapor leakage

중앙 관리 서버(100)는 임계흐름 압력비를 산정한 다음 누출 속도를 음속과 비교하여 누출량을 예측한다. 상기 임계흐름 압력비(PCF/P1)는 하기 수학식 1과 같이 산정할 수 있다.The central management server 100 calculates the critical flow pressure ratio and compares the leak velocity with the sonic velocity to predict the leak amount. The critical flow pressure ratio (P CF /P 1 ) can be calculated as in Equation 1 below.

여기서 PCF 는 임계흐름 압력(kgf/cm2, lbf/cm2)을 나타내고, P1 은 화학설비의 운전 압력(kgf/cm2, lbf/cm2)을 나타내고, γ는 비열 계수(CP/CV)를 나타낸다.Here, P CF represents the critical flow pressure (kg f / cm 2 , lb f / cm 2 ), P 1 represents the operating pressure of the chemical plant (kg f / cm 2 , lb f / cm 2 ), and γ represents the specific heat coefficient (C P /C V ).

그런 다음 누출 속도가 음속 이상(Pa/P1≤PCF/P1)인 경우, 누출량 Q는 하기 수학식 2와 같이 예측할 수 있다.Then, when the leak rate is greater than the speed of sound (P a /P 1 ≤ P CF /P 1 ), the leak amount Q can be predicted as shown in Equation 2 below.

여기서 Q는 누출량(kg/sec, lb/sec)을 나타내고, CD는 누출계수(무차원)를 나타내고, gc는 중력상수(9.8 kg·m/kgf·sec2, 32.2 lb·ft/lbf·sec2)를 나타내고, MW는 분자량(kg/kg-mole, lb/lb-mole)을 나타내고, A는 누출원 면적(m2, ft2)을 나타내고, T1은 화학설비의 운전 온도(K, R)를 나타내고, R은 가스 상수(847 m·kgf/kg-mole·K, 1,545 ft·lbf/lb-mole·R)를 나타낸다.Here, Q represents the leakage amount (kg/sec, lb/sec), CD represents the leakage coefficient (dimensionless), g c represents the gravitational constant (9.8 kg m/kg f sec 2 , 32.2 lb ft/lb f sec 2 ), M W represents the molecular weight (kg/kg-mole, lb/lb-mole), A represents the leak source area (m 2 , ft 2 ), and T1 represents the operating temperature (K, R) of the chemical facility, and R represents the gas constant (847 m kg f /kg-mole K, 1,545 ft lb f /lb-mole R).

상기 누출원 면적은 누출 원인에 따라 다음과 같이 산정하거나 가정할 수 있다. 이송 또는 압축 설비를 제외한 화학 설비의 균열 또는 파손에 의한 누출일 경우, 누출원 면적은 그 화할 설비에서 취급/저장하는 위험물질이 10분 동안에 모두 누출될 수 있는 구멍(Hole)의 면적으로 산정한다.The leak source area can be calculated or assumed as follows depending on the leak cause. In the case of leakage due to cracks or damages in chemical facilities other than transfer or compression facilities, the leak source area is calculated as the area of a hole through which all hazardous substances handled/stored in the facility to be treated may leak within 10 minutes.

배관의 균열 및 파열에 의한 누출일 경우, 배관의 호칭 지름이 50mm 미만인 경우에는 배관의 단면적으로, 배관의 호칭 지름이 50mm 이상이며 100mm 이하인 경우에는 50mm 배관의 단면적으로, 배관의 호칭 지름이 100mm를 초과하는 경우에는 배관 단면적의 20%에 해당하는 단면적으로 누출원 면적을 가정한다.In the case of leakage due to pipe cracks or ruptures, the leak source area is assumed as the cross-sectional area of the pipe if the nominal diameter of the pipe is less than 50 mm, the cross-sectional area of the 50 mm pipe if the nominal diameter of the pipe is between 50 mm and 100 mm, and the cross-sectional area corresponding to 20% of the pipe cross-sectional area if the nominal diameter of the pipe exceeds 100 mm.

이송 또는 압축 설비의 균열 또는 파손에 의한 누출일 경우, 누출원 면적은 흡인측 배관의 크기에 따라 전항에서 규정하는 면적으로 산정한다. 오조작에 의하여 밸브가 열려 발생한 누출일 경우, 누출원 면적은 그 밸브의 구멍(Full bore)의 면적으로 산정한다. 비상 배출로 인한 누출일 경우, 누출원 면적은 비상 배출관의 내경에 의한 면적으로 산정한다.In the case of leakage due to cracks or damage of conveying or compression equipment, the area of the leakage source is calculated as the area specified in the preceding paragraph according to the size of the suction pipe. In the case of leaks caused by valve opening due to mismanagement, the leak source area is calculated as the area of the full bore of the valve. In the case of leakage due to emergency discharge, the area of the leak source is calculated as the area by the inner diameter of the emergency discharge pipe.

상기 누출계수 CD는 하기 표 1과 같이 나타낼 수 있다.The leakage coefficient C D can be represented as shown in Table 1 below.

누출 속도가 음속 미만(Pa/P1>PCF/P1)인 경우, 누출량 Q는 하기 수학식 3과 같이 예측할 수 있다.When the leak rate is less than the speed of sound (P a /P 1 >P CF /P 1 ), the leak amount Q can be predicted as shown in Equation 3 below.

여기서 Pa는 대기 압력(kgf/cm2, lbf/ft2)을 나타낸다.where P a represents the atmospheric pressure (kg f /cm 2 , lb f /ft 2 ).

2)2) 액체 상태로 누출되는 경우In case of liquid leakage

중앙 관리 서버(100)는 누출량 Q를 하기 수학식 4와 같이 예측할 수 있다.The central management server 100 may predict the leakage amount Q as shown in Equation 4 below.

여기서 ρL은 누출되는 위험물질의 밀도(kg/m3, lb/ft3)를 나타내고, g는 중력가속도(9.8 m/sec2, 32.2 ft/sec2)를 나타내고, h는 누출지점과 화학설비 내의 액체 높이 차(m, ft)를 나타낸다.Here, ρ L represents the density of the leaking hazardous substance (kg/m 3 , lb/ft 3 ), g represents the gravitational acceleration (9.8 m/sec 2 , 32.2 ft/sec 2 ), and h represents the liquid height difference between the leak point and the chemical facility (m, ft).

3)3) 액체-증기 상태로 누출되는 경우In case of liquid-vapor leakage

2상 유체의 누출은 액체가 누출되면서 압력의 차에 의하여 액체가 증기 상태로 플래쉬(flash)되어 일어나며, 포화 액체(Saturated liquid)가 누출되는 경우와 과냉각 액체(Subcooled liquid)가 누출되는 경우로 분류할 수 있다. 또한 상기 포화 액체가 누출되는 경우는 누출되는 지점이 화학설비 외부로부터 0.1m 이상인 경우에 해당하는 평형(Equilibrium) 포화 액체가 누출되는 경우와 누출되는 지점이 화학설비 외부로부터 0.1m 이내인 경우에 해당하는 비평형(Nonequilibrium) 포화 액체가 누출되는 경우로 구분된다.Leakage of a two-phase fluid occurs when the liquid flashes into a vapor state due to a difference in pressure as the liquid leaks, and can be classified into a case where a saturated liquid leaks and a case where a subcooled liquid leaks. In addition, when the saturated liquid leaks, the case where the equilibrium saturated liquid corresponds to the case where the leaking point is 0.1 m or more from the outside of the chemical facility and the leaking point corresponds to the case where the leaking point is within 0.1 m from the outside of the chemical facility. It is divided into cases where nonequilibrium saturated liquid leaks.

중앙 관리 서버(100)는 2상 유체의 누출시에 생성되는 증기의 비율을 하기 The central management server 100 determines the ratio of steam generated when the two-phase fluid leaks.

수학식 5와 같이 계산한다.It is calculated as in Equation 5.

여기서 fv는 생성되는 증기 비율(Flash fraction)을 나타내고, 은 액체의 평균 정압 비열(kcal/kg·K, Btu/lb·R)을 나타내고, Tb는 대기압 하에서의 액체의 비점(K, R)을 나타내고, 는 평균 증발 잠열(kcal/kg, Btu/lb)을 나타낸다.where f v represents the flash fraction generated, Represents the average static pressure specific heat of the liquid (kcal / kg K, Btu / lb R), Tb represents the boiling point (K, R) of the liquid under atmospheric pressure, represents the average latent heat of vaporization (kcal/kg, Btu/lb).

그런 다음 평형 포화 액체가 누출되는 경우 누출량 Q를 하기 수학식 6과 같이 예측할 수 있다.Then, when the equilibrium saturated liquid leaks, the leakage amount Q can be predicted as shown in Equation 6 below.

여기서 는 운전 온도에서의 증발 잠열(kcal/kg, Btu/lb)을 나타내고, ρG는 운전 압력에서의 증기 밀도(kg/m3, lb/ft3)를 나타내고, K는 상수(427 m·kgf/kcal, 778 ft·lbf/Btu)를 나타내고, 은 운전 온도에서의 액체의 비열(kcal/kg·K, Btu/lb·R)을 나타낸다.here Represents the latent heat of vaporization at operating temperature (kcal/kg, Btu/lb), ρ G represents the vapor density at operating pressure (kg/m 3 , lb/ft 3 ), K represents a constant (427 m kg f /kcal, 778 ft lb f /Btu), represents the specific heat (kcal/kg·K, Btu/lb·R) of the liquid at the operating temperature.

비평형 포화 액체가 누출되는 경우 누출량 Q는 하기 수학식 7과 같이 예측할 수 있다.When a non-equilibrium saturated liquid leaks, the leakage amount Q can be estimated as shown in Equation 7 below.

여기서 N은 하기 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.Here, N can be expressed as in Equation 8 below.

여기서 LP는 화학설비의 외면으로부터 누출되는 지점까지의 배관 길이(m, ft)를 나타내고(단. 0.1m 미만), Le는 실험 상수(0.1m, 0.33ft)를 나타낸다.Here, L P represents the pipe length (m, ft) from the outer surface of the chemical facility to the point of leakage (less than 0.1 m), and L e represents the experimental constant (0.1 m, 0.33 ft).

과냉각 액체가 누출되는 경우 누출량 Q는 하기 수학식 9와 같이 예측할 수 있다.When the supercooled liquid leaks, the leak amount Q can be estimated as shown in Equation 9 below.

여기서 Pv는 운전 온도에서 증기압(kgf/cm2, lbf/ft2)을 나타내고, Qs는 LP≥0.1m인 경우에는 수학식 6에 의해 산정되고, LP<0.1m인 경우에는 수학식 7에 의해 산정된다.Here, P v represents the vapor pressure (kg f / cm 2 , lb f / ft 2 ) at the operating temperature, and Q s is calculated by Equation 6 when L P ≥ 0.1 m, and calculated by Equation 7 when L P <0.1 m.

- 배관에서 누출되는 경우 - In case of leakage from the pipe

1)One) 가스 또는 증기 상태로 누출되는 경우In case of gas or vapor leakage

중앙 관리 서버(100)는 배관 마찰 계수, 마하 번호, 임계흐름 압력비, 가스 누출 온도를 산정한 다음 누출량을 예측한다. 상기 배관 마찰 계수는 하기 수학식 10과 같이 산정할 수 있다.The central management server 100 calculates the pipe friction coefficient, the Mach number, the critical flow pressure ratio, and the gas leakage temperature, and then predicts the leakage amount. The pipe friction coefficient can be calculated as in Equation 10 below.

여기서 f는 마찰 계수(무차원)를 나타내고, ε은 배관의 거칠기 계수(m, ft)를 나타내고, D는 배관의 내경(m, ft)을 나타낸다.Here, f represents the coefficient of friction (dimensionless), ε represents the roughness coefficient of the pipe (m, ft), and D represents the inner diameter of the pipe (m, ft).

배관의 재질에 따른 거칠기는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.The roughness according to the material of the pipe is shown in Table 2 below.

상기 마하 번호는 하기 수학식 11을 사용하여 시행착오 방법으로 산정할 수 있다.The Mach number can be calculated by a trial and error method using Equation 11 below.

여기서 Ma는 마하 번호(무차원)를 나타내고, LP는 화학설비의 외면으로부터 파손된 부위까지의 배관 길이(m, ft)를 나타내고, D는 배관의 내경(m, ft)을 나타낸다.Here, Ma represents the Mach number (dimensionless), LP represents the pipe length (m, ft) from the outer surface of the chemical facility to the damaged part, and D represents the inner diameter (m, ft) of the pipe.

상기 임계흐름 압력비(PCF/P1)는 하기 수학식 12와 같이 산정할 수 있다.The critical flow pressure ratio (P CF /P 1 ) can be calculated as in Equation 12 below.

여기서 PCF 는 임계흐름 압력(kgf/cm2, lbf/cm2)을 나타내고, P1 은 화학설비의 운전 압력(kgf/cm2, lbf/cm2)을 나타내고, γ는 비열 계수(CP/CV)를 나타낸다.Here, P CF represents the critical flow pressure (kg f / cm 2 , lb f / cm 2 ), P 1 represents the operating pressure of the chemical plant (kg f / cm 2 , lb f / cm 2 ), and γ represents the specific heat coefficient (C P /C V ).

또한 중앙 관리 서버(100)는 하기 수학식 13을 사용하여 시행착오 방법으로 가스 누출 온도를 산정할 수 있다.In addition, the central management server 100 may calculate the gas leakage temperature by a trial and error method using Equation 13 below.

여기서 T는 가스 누출 온도(K, R)를 의미한다.Here, T means the gas leakage temperature (K, R).

그런 다음 가스의 유속이 음속 이상(Pa/P1≤PCF/P1)인 경우, 누출량 Q는 하기 수학식 14와 같이 예측할 수 있다.Then, when the gas flow rate is greater than the speed of sound (P a /P 1 ≤ P CF /P 1 ), the leakage amount Q can be predicted as shown in Equation 14 below.

가스의 유속이 음속 미만(Pa/P1>PCF/P1)인 경우, 누출량 Q는 하기 수학식 15와 같이 예측할 수 있다.When the flow rate of the gas is less than the speed of sound (P a /P 1 >P CF /P 1 ), the leakage amount Q can be predicted as shown in Equation 15 below.

2)2) 액체 상태로 누출되는 경우In case of liquid leakage

중앙 관리 서버(100)는 하기 수학식 16과 같이 마찰 계수를 산정한 다음 누출량을 예측한다. The central management server 100 calculates the friction coefficient as shown in Equation 16 below and then predicts the leak amount.

여기서 Re는 레이놀드 수(무차원)를 나타내고, μL은 액체의 점도(kg/cm·sec, lb/ft·sec)를 나타낸다.Here, Re represents the Reynolds number (dimensionless), and μL represents the viscosity of the liquid (kg/cm·sec, lb/ft·sec).

그런 다음 층류(Laminar flow)인 경우, 즉 ≤ 180 인 경우 누출량 Q는 하기 수학식 17과 같이 예측할 수 있다.Then, in the case of laminar flow, i.e. When ≤ 180, the leakage amount Q can be predicted as shown in Equation 17 below.

난류(Turbulent flow)인 경우, 즉 ≥ 525 인 경우 누출량 Q는 하기 수학식 18과 같이 예측할 수 있다.In the case of turbulent flow, i.e. When ≥ 525, the leakage amount Q can be predicted as shown in Equation 18 below.

3)3) 액체-증기 상태로 누출되는 경우In case of liquid-vapor leakage

포화 액체가 누출되는 경우와 과냉각 액체가 누출되는 경우로 분류할 수 있으며, 포화 액체가 누출되는 경우 누출량 Q를 하기 수학식 19와 같이 예측할 수 있다.It can be classified into a case where the saturated liquid leaks and a case where the supercooled liquid leaks. In the case where the saturated liquid leaks, the leakage amount Q can be predicted as shown in Equation 19 below.

여기서 F는 유량 감소 계수(무차원)를 나타낸다. 이때 상기 유량 감소 계수는 하기 표 3과 같이 나타낼 수 있다.where F represents the flow reduction coefficient (dimensionless). At this time, the flow rate reduction coefficient can be represented as shown in Table 3 below.

이렇게 IoT 센서(110)로부터 수신된 DB 정보를 기반으로 수학식 1 내지 수학식 19를 통해 대기환경 오염 물질의 누출량을 예측한 중앙 관리 서버(100)는 예측한 누출량을 미리 정해진 임계 누출량과 비교한다. 비교 결과 상기 예측한 누출량이 상기 임계 누출량을 초과할 경우, 중앙 관리 서버(100)는 현재 누출되는 대기환경 오염 물질이 환경 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 경보 신호를 관리자 단말(120)에게 전송한다.(114단계) 여기서 관리자 단말은 일례로 환경 관리 담당자 단말, 환경 책임 관리자 단말, 환경 최고의사 결정자 단말이 될 수 있으며, 상기 중앙 관리 서버(100)는 이러한 단말들 각각에게 상기 경보 신호를 전송한다.Based on the DB information received from the IoT sensor 110 in this way, the central management server 100 predicting the amount of leakage of atmospheric pollutants through Equations 1 to 19 compares the predicted leakage amount with a predetermined threshold leakage amount. As a result of the comparison, if the predicted leakage amount exceeds the critical leakage amount, the central management server 100 transmits an alarm signal to the manager terminal 120 indicating that the currently leaking air pollutant may cause environmental damage.

상기 경보 신호를 수신한 환경 관리 담당자 단말, 환경 책임 관리자 단말, 환경 최고의사 결정자 단말은 해당 비산 배출 설비에 환경 피해 예방을 위한 적절한 조치를 취함으로써,(116단계) 대기환경 오염 물질의 배출을 방지하고 비산배출 또한 저감 시킬 수 있다.Upon receiving the alarm signal, the terminal in charge of environmental management, the terminal in charge of environment, and the terminal of the chief environmental decision maker take appropriate measures to prevent environmental damage to the corresponding fugitive emission facility (step 116), thereby preventing the emission of air pollutants and reducing fugitive emissions.

또한 중앙 관리 서버(100)는 대기환경 오염 물질의 누출량과 누출원의 면적을 기반으로 누출 피해 거리, 즉 누출 피해 반경의 끝점(end point)을 예측한다. 상기 누출 피해 반경의 끝점은 누출된 대기환경 오염 물질이 인화성 물질인 경우와 유독성 물질인 경우로 구분하여 예측할 수 있다.In addition, the central management server 100 predicts the leakage damage distance, that is, the end point of the leakage damage radius, based on the leakage amount of air pollutants and the area of the leakage source. The endpoint of the leak damage radius can be predicted by dividing the leaked atmospheric pollutant into a case where it is an inflammable material and a case where it is a toxic material.

누출된 대기환경 오염 물질이 인화성 물질(가스 또는 액체)인 경우, 중앙 관리 서버(100)는 상기 인화성 물질이 도달하는 거리, 즉 누출 피해 반경의 끝점을 예측함으로써 상기 인화성 물질에 의한 화재, 폭발 사고를 사전에 예측할 수 있다. 또한 중앙 관리 서버(100)는 사업장의 관리 기준을 확인하고 상기 예측한 끝점이 관리 기준의 미리 정해진 임계 끝점을 초과하면, 현재 누출되는 인화성 물질이 안전 사고 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 경보 신호를 관리자 단말(120)에게 전송한다.(114단계) 여기서 관리자 단말은 일례로 안전 관리 담당자 단말, 안전 책임 관리자 단말, 안전 최고의사 결정자 단말이 될 수 있으며, 상기 중앙 관리 서버(100)는 이러한 단말들 각각에게 상기 경보 신호를 전송한다.When the leaked air pollutant is an inflammable substance (gas or liquid), the central management server 100 predicts the distance the inflammable substance reaches, that is, the end point of the leakage damage radius, thereby predicting a fire or explosion accident caused by the inflammable substance in advance. In addition, the central management server 100 confirmed the management standards of the workplace and transmits an alarm signal to the administrative terminal 120 that informs the administrator 120 that the current leaking flammable material may cause safety accident damage when the above predicted endpoint exceeds the predetermined critical endpoint of the management criteria (step 114). It may be a crystal terminal, and the central management server 100 transmits the alarm signal to each of these terminals.

누출된 대기환경 오염 물질이 유독성 물질인 경우, 중앙 관리 서버(100)는 상기 유독성 물질이 대기에 확산되어 영향을 미치는 거리, 즉 누출 피해 반경의 끝점 농도를 가우시안 확산 모델, 가우시안 플륨 모델, 가우시한 퍼플 모델을 사용하여 측정한다. 또한 중앙 관리 서버(100)는 사업장의 관리 기준을 확인하고 상기 측정한 끝점 농도가 관리 기준의 미리 정해진 임계 끝점 농도를 초과하면, 현재 누출되는 유독성 물질이 안전 사고 피해를 일으킬 수 있다고 판단하고 관리자 단말(120)에게 안전사고 피해 예방을 위해 적절한 조치를 취할 것을 알리는 경보 신호를 전송한다.(114단계) 여기서 관리자 단말은 일례로 안전 관리 담당자 단말, 안전 책임 관리자 단말, 안전 최고의사 결정자 단말이 될 수 있으며, 상기 중앙 관리 서버(100)는 이러한 단말들 각각에게 상기 경보 신호를 전송한다.When the leaked air pollutant is a toxic substance, the central management server 100 measures the distance at which the toxic substance diffuses into the atmosphere and affects, that is, the endpoint concentration of the leak damage radius, using a Gaussian diffusion model, a Gaussian plume model, and a Gaussian purple model. In addition, the central management server 100 checks the management criteria of the workplace, and if the measured endpoint concentration exceeds the predetermined threshold endpoint concentration of the management criteria, it determines that the currently leaking toxic substance may cause safety accident damage, and transmits an alarm signal to the administrator terminal 120 to inform the manager terminal 120 to take appropriate measures to prevent safety accident damage (step 114). ) transmits the alert signal to each of these terminals.

이때 끝점 농도(mg/l 또는 ppm) 기준의 적용 우선순위는 다음을 따른다. 제1 우선순위로 미국산업위생학회(AIHA: American Industrial Hygiene Association)에서 발표한 ERPG2(Emergency Response Planning Guideline 2)를 적용하고, 상기 ERPG2는 거의 모든 사람이 1시간까지 노출되어도 보호조치 불능의 증상을 유발하거나 회복 불가능 또는 심각한 건강상 영향이 나타나지 않는 공기중 최대 농도를 의미한다. 제2 우선순위로 미국 국립산업안전보건 연구원 (NIOSH: National Institute of Occupational Safety & Health)에서 발표한 IDLH(Immediately Dangerous to Life and Health) 수치의 10%를 적용하고, 제3 우선순위로 IDLH 수치가 없는 물질은 다음의 순서대로 IDLH 수치를 대신하여 사용할 수 있다. 즉 0.1 x LC50 또는 0.2 x LC50을 사용할 수 있으며, 이때 30분 노출에 대한 값의 경우 0.1, 4시간 노출에 대한 값의 경우 0.2를 적용할 수 있다. 또는 1 x LCLo를 사용하거나, 0.01 x LC50(경구) 사용하거나, 0.1 x LCLo(경구)를 사용할 수 있다. 이때 끝점 농도의 ppm은 25℃에서의 수치이며 끝점거리 계산시에는 대기의 온도조건에 따라 ppm 수치가 다르므로 이를 고려하여 사용한다.At this time, the application priority of the endpoint concentration (mg/l or ppm) standard is as follows. As a first priority, the Emergency Response Planning Guideline 2 (ERPG2) announced by the American Industrial Hygiene Association (AIHA) is applied, and the ERPG2 is the maximum concentration in the air that causes symptoms of inability to protect even if almost everyone is exposed for up to 1 hour, or irreversible or serious health effects do not appear. As the 2nd priority, 10% of the IDLH (Immediately Dangerous to Life and Health) value announced by the National Institute of Occupational Safety & Health (NIOSH) is applied, and as the 3rd priority, substances without an IDLH value can be used instead of the IDLH value in the following order. That is, 0.1 x LC50 or 0.2 x LC50 can be used, and at this time, 0.1 for a value for 30 minutes exposure and 0.2 for a value for 4 hours exposure can be applied. Alternatively, you can use 1 x LCLo, use 0.01 x LC50 (oral), or use 0.1 x LCLo (oral). At this time, the ppm of the end-point concentration is a value at 25 ℃, and when calculating the end-point distance, since the ppm value differs depending on the temperature condition of the atmosphere, it is used in consideration of this.

또한 상기 경보 신호를 수신한 안전 관리 담당자 단말, 안전 책임 관리자 단말, 안전 최고의사 결정자 단말은 해당 비산 배출 설비에 적절한 조치를 취함으로써, (116단계) 안전사고 위험성을 사전에 모니터링하고 예측하여 안전사고를 예방할 수 있으며 안전성을 향상시킬 수 있다.In addition, the safety manager terminal, safety manager terminal, and safety chief decision maker terminal receiving the alarm signal take appropriate measures for the corresponding fugitive emission facility, thereby monitoring and predicting the risk of safety accidents in advance (Step 116). Safety accidents can be prevented and safety can be improved.

이와 같이 중앙 관리 서버(100)는 누출 피해 반경의 끝점 또는 끝점 농도를 예측할 수 있고, 예측된 끝점/끝점 농도에 대한 시계열적 정보를 축적하여 빅데이터를 생성할 수 있다. 또한 상기 빅데이터에 LSTM에 의한 인공 신경망, 딥러닝을 적용시킬 수 있다.In this way, the central management server 100 may predict the end point or end point concentration of the leak damage radius, and may generate big data by accumulating time-series information on the predicted end point/end point concentration. In addition, artificial neural networks and deep learning based on LSTM can be applied to the big data.

한편, 중앙 관리 서버(100)는 누출되는 대기환경 오염 물질에 대한 위해성 평가를 수행하고 그 결과를 고려하여 관리자 단말(120)에게 경보 신호를 전송할 수도 있다. 여기서 위해성 평가(Risk assessment)라 함은 유해성이 있는 화학 물질에 노출되는 경우 사람의 건강이나 환경에 피해를 줄 수 있는 정도를 평가하는 프로세스로서, 유해성 확인(Hazard identification) 단계, 용량-반응 평가(Dose-response assessment) 단계, 노출 평가(Exposure analysis) 단계, 위해도 결정(Risk characterization) 단계를 포함한다. Meanwhile, the central management server 100 may transmit an alarm signal to the manager terminal 120 by performing a risk assessment on leaking air pollutants and considering the result. Here, risk assessment is a process of evaluating the degree of damage to human health or the environment when exposed to hazardous chemicals, including hazard identification, dose-response assessment, exposure analysis, and risk characterization.

상기 유해성 확인 단계는 특정 물질에 노출되었을 때의 해로운 영향을 정성적으로 파악하는 과정이고, 상기 용량-반응 평가 단계는 유해물질의 농도에 따른 독성을 평가하는 과정이고, 상기 노출 평가 단계는 유해물질에 노출되는 빈도와 양을 평가하는 과정이고, 상기 위해도 결정 단계는 유해물질에 얼마나 노출되어야 위험한지를 위해도로 나타내는 과정이다. 여기서 상기 위해도는 위해도 결정비(RCR: Risk Characterization Ratio)에 의해 정량화될 수 있다. The hazard identification step is a process of qualitatively identifying the harmful effects of exposure to a specific substance, the dose-response evaluation step is a process of evaluating toxicity according to the concentration of a hazardous substance, the exposure evaluation step is a process of evaluating the frequency and amount of exposure to a hazardous substance, and the risk determination step is a process of indicating the risk of exposure to a hazardous substance. Here, the risk may be quantified by a risk characterization ratio (RCR).

상기 RCR은 인체에 대한 RCR과 환경에 대한 RCR로 구분되며, 상기 인체에 대한 RCR은 인체 노출 영향 레벨(DEL: Derived Effect Level)과 인체 노출 무영향 레벨(DNEL: Derived No Effect Level)을 이용하기 하기 수학식 20과 같이 나타낼 수 있다.The RCR is divided into RCR for the human body and RCR for the environment, and the RCR for the human body uses a Derived Effect Level (DEL) and a Derived No Effect Level (DNEL). It can be expressed as in Equation 20 below.

Figure 112023012485234-pat00029
Figure 112023012485234-pat00029

여기서 DNEL은 유해물질에 노출 시 수용체(인간 또는 환경)에 악영향을 발생시키지 않는 노출 레벨을 의미하며, 사업장에서 유해물질을 취급함으로써 상기 유해물질에 노출될 우려가 있는 작업자와 생산된 제품 사용으로 인해 화학물질에 노출될 우려가 있는 소비자, 간접적으로 환경을 통하여 노출될 수 있는 일반인의 인체 건강에 대한 안전성 확인에 사용된다.Here, DNEL means an exposure level that does not cause adverse effects on receptors (human or environment) when exposed to hazardous substances, and is used to confirm the safety of human health of workers who may be exposed to the hazardous substances by handling hazardous substances in the workplace, consumers who may be exposed to chemicals due to the use of manufactured products, and the general public who may be indirectly exposed through the environment.

또한 상기 환경에 대한 RCR은 예측 영향 농도(PEC: Predicted Effect Concentrations)와 예측 무영향 농도(PNEC: Predicted No Effect Concentrations)를 이용하여 하기 수학식 21과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the RCR for the environment can be expressed as Equation 21 below using Predicted Effect Concentrations (PEC) and Predicted No Effect Concentrations (PNEC).

Figure 112023012485234-pat00030
Figure 112023012485234-pat00030

여기서 PNEC는 장기간 혹은 단기간 유해물질에 노출 시 수용체에 악영향을 발생시키지 않는 구획 내의 물질의 농도를 의미하며, 상기 PNEC는 최소 치사 농도(LC: Lethal Concentration) 50을 평가 계수(AF: Assessment Factors)로 나는 값 또는 무독성량(NOAEL: No Observed Adverse Effect Level)을 AF로 나눈 값에 의해 도출될 수 있다. 여기서 AF는 환경 유해성(생태영향) 평가 과정에서의 불확실성 및 변이성을 고려하여 화학물질의 유해성에 대한 동물실험 결과를 민감한 대상까지 적용하기 위한 보정 계수를 나타내며, 가용한 독성정보의 형태 및 양에 따라 그 크기가 결정된다. 상기 AF를 적용하여 도출된 PNEC는 수생생물 독성, 저서생물 만성독성, 육생생물 독성, 하수처리시설 미생물활성 독성 자료에 적용된다.Here, PNEC means the concentration of a substance in a compartment that does not cause adverse effects on a receptor when exposed to a harmful substance for a long or short period of time. Here, AF represents a correction factor for applying the results of animal testing on the hazards of chemicals to sensitive subjects, taking into account the uncertainty and variability in the evaluation process of environmental hazards (ecological effects), and the size is determined according to the type and amount of available toxicity information. The PNEC derived by applying the AF is applied to aquatic toxicity, benthic chronic toxicity, terrestrial toxicity, and microbial activity toxicity data of sewage treatment facilities.

또 다른 예로서 상기 PNEC는 평형분배 방법을 통해 추정될 수 있으며, 평형분배 방법을 통해 저서생물 PNECsediment 와 육생환경 PNECsoil 을 산정할 수 있다. 상기 평형분배 방법을 통해 추정된 PNEC는 수생생물 독성 자료에 적용된다.As another example, the PNEC can be estimated through the equilibrium distribution method, and the benthic PNECsediment and terrestrial environment PNECsoil can be estimated through the equilibrium distribution method. The PNEC estimated through the equilibrium distribution method is applied to aquatic toxicity data.

노출 시나리오는 물질의 전 과정 동안 물질을 제조하거나 사용하는 방법, 제조자 또는 수입자의 통제 방법 및 하위 사용자에게 권고하는 물질의 통제 방법, 인간과 환경에 노출되는 과정에 대해 여러가지 조건을 설정, 물질의 전 생애 단계에서 각 단계에서 사용되는 용도, 제품 범주 및 공정 범주가 여러가지 포함되면 이들 모두에 대해 고려한다. 또한 노출 시나리오는 환경, 소비자, 작업자의 노출평가 과정을 거쳐 각각의 노출 특성에 맞게 노출 경로에 따라 노출량을 산정, 노출 평가와 위해도 결정비를 완성하여 안전성을 확인한다.Exposure scenarios consider how the substance is manufactured or used throughout its life cycle, how the manufacturer or importer controls and recommends downstream users, how to set various conditions for exposure to humans and the environment, the uses used at each stage in the life cycle of the substance, product categories and process categories, all of which are included. In addition, exposure scenarios go through the exposure evaluation process of the environment, consumers, and workers, calculate the exposure dose according to the exposure route according to each exposure characteristic, and complete the exposure evaluation and risk determination ratio to confirm safety.

노출 평가는 화학물질이 수용체(인간 또는 환경)에 대한 접촉이 발생할 때까지의 경로에 대한 노출 시나리오를 바탕으로 물리적/화학적 특성 및 유해성에 관한 자료에 근거하여 인체 및 환경에 노출될 수 있는 화학물질의 용량/농도를 정량적 또는 정성적으로 예측하는 단계로 구성된다. 또한 노출 평가는 노출 평가 모델에 의한 방법과 측정에 의한 방법으로 하며 단계에 따라 구분하여 진행한다.Exposure assessment consists of quantitatively or qualitatively predicting the dose/concentration of chemicals that can be exposed to the human body and the environment based on data on physical/chemical properties and hazards based on exposure scenarios for the route until contact with the receptor (human or environment) occurs. In addition, exposure evaluation is carried out by the method by the exposure evaluation model and the method by measurement, and is divided according to the stages.

위해도 결정은 RCR로 위해도를 정량화 하여 화학물질의 용도에 따라 각각의 노출 시나리오에 대하여 야기될 수 있는 위해성에 대하여 정확한 속성과 정도를 평가하는 프로세스이다. 또한 이러한 위해성은 적절한 위해성 관리 대책(RMM: Risk Management Measure)과 노출 시나리오 정교화 작업을 통하여 노출 평가를 업데이트하고, 이를 통해 위해성을 관리하고 조절한다.Risk determination is the process of quantifying the risk with RCR and evaluating the exact nature and extent of the risk that can be caused for each exposure scenario according to the use of the chemical. In addition, these risks are managed and controlled by updating exposure assessments through appropriate risk management measures (RMMs) and elaboration of exposure scenarios.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대기환경 관리 시스템의 신호 흐름을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a signal flow of an air quality management system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 도시된 대기환경 관리 시스템은 IoT 센서(200), 중앙관리 서버(210), 관리자 단말(220)을 포함한다. Referring to FIG. 2 , the illustrated atmospheric environment management system includes an IoT sensor 200, a central management server 210, and a manager terminal 220.

비산배출 설비에 위치한 IoT 센서(200)는 상기 비산배출 설비에서 누출되는 대기환경 오염 물질, 일례로 VOCs와 HAPs를 주기적 또는 시계열적으로 측정하고, IoT 망을 통해 연결된 DB 서버를 통해 상기 측정 정보를 기반으로 하는 DB를 축적한다.(201단계) IoT 센서(200)는 상기 DB 정보를 중앙관리 서버(210)로 전송한다.(203단계) 상기 DB 정보는 비산배출 설비에서 누출되는 대기환경 오염 물질에 대한 측정 정보와 안전에 관련된 정보 DB 및 환경에 관련된 정보 DB를 포함한다.The IoT sensor 200 located in the fugitive emission facility periodically or time-sequentially measures air pollutants leaking from the fugitive emission facility, for example, VOCs and HAPs, and accumulates a DB based on the measurement information through a DB server connected through the IoT network. (Step 201) The IoT sensor 200 transmits the DB information to the central management server 210. (Step 203) It includes measurement information about the system, safety-related information DB, and environment-related information DB.

중앙관리 서버(210)는 203단계에서 수신된 DB 정보를 기반으로 비산배출 설비에서 누출되는 대기환경 오염 물질의 누출량을 예측한다.(205단계) 상기 대기환경 오염 물질의 누출량은 앞서 설명한 수학식 1 내지 수학식 19를 통해 예측할 수 있으며 여기서는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.The central management server 210 predicts the amount of leakage of air pollutants leaked from the fugitive emission facility based on the DB information received in step 203 (step 205).

중앙관리 서버(210)는 205단계에서 예측한 대기환경 오염 물질의 누출량을 미리 정해진 임계 누출량과 비교하고, 상기 예측한 누출량이 상기 임계 누출량을 초과할 경우, 현재 누출되는 대기환경 오염 물질이 환경 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 제1 경보 신호를 관리자 단말(220)에게 전송한다.(207단계) 여기서는 설명의 편의를 위해 관리자 단말(220) 하나만을 도시하였으나, 관리자 단말은 환경 관리 및 책임에 관련된 복수의 단말들이 될 수 있으며 이경우 상기 제1 경보 신호는 복수의 단말들 각각에게 전송된다. 상기 제1 경보 신호를 수신한 단말들은 해당 비산 배출 설비에 환경 피해 예방을 위한 적절한 조치를 취함으로써, 대기환경 오염 물질의 배출을 방지하고 비산배출 또한 저감 시킬 수 있다.The central management server 210 compares the leak amount of the air pollutant predicted in step 205 with a predetermined threshold leak amount, and when the predicted leak exceeds the critical leak amount, the central management server 210 transmits a first alarm signal to the manager terminal 220 informing that the currently leaking air pollutant may cause environmental damage. In this case, the first alert signal is transmitted to each of a plurality of terminals. The terminals receiving the first alarm signal can prevent the emission of pollutants to the air environment and also reduce the scattering emission by taking appropriate measures to prevent environmental damage to the corresponding fugitive emission facility.

중앙관리 서버(210)는 대기환경 오염 물질의 누출량과 누출원의 면적을 기반으로 누출 피해 반경의 끝점/끝점 농도를 예측한다.(209단계) 즉 중앙관리 서버(210)는 인화성 물질이 누출될 경우 누출 피해 반경의 끝점을 예측하고, 유독성 물질이 누출될 경우 누출 피해 반경의 끝점 농도를 예측한다.The central management server 210 predicts the end point/end point concentration of the leak damage radius based on the leak amount of the air pollutant and the area of the leak source (step 209). That is, the central management server 210 predicts the end point of the leak damage radius when an inflammable substance leaks, and predicts the end point concentration of the leak damage radius when a toxic substance leaks.

중앙관리 서버(210)는 209단계에서 예측한 누출 피해 반경의 끝점/끝점 농도가 임계 끝점/끝점 농도를 초과하면, 현재 누출되는 물질이 안전 사고 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 제2 경보 신호를 관리자 단말(220)에게 전송한다.(211단계) 여기서는 설명의 편의를 위해 관리자 단말(220) 하나만을 도시하였으나, 관리자 단말은 안전 관리 및 책임에 관련된 복수의 단말들이 될 수 있으며 이경우 상기 제2 경보 신호는 복수의 단말들 각각에게 전송된다. 상기 제2 경보 신호를 수신한 단말들은 해당 비산 배출 설비에 안전사고 피해 예방을 위한 적절한 조치를 취함으로써, 안전사고 위험성을 사전에 모니터링하고 예측하여 안전사고를 예방하고 안전성을 향상시킬 수 있다.If the end point/end point concentration of the leak damage radius predicted in step 209 exceeds the critical end point/end point concentration, the central management server 210 transmits a second alarm signal to the manager terminal 220 indicating that the currently leaking material may cause a safety accident damage. (Step 211) Here, only one manager terminal 220 is shown for convenience of explanation, but the manager terminal may be a plurality of terminals related to safety management and responsibility. In this case, the second alarm signal is a plurality of terminals. are sent to each Terminals that have received the second alarm signal can prevent safety accidents and improve safety by monitoring and predicting safety accident risks in advance by taking appropriate measures to prevent safety accident damage to the corresponding fugitive emission facility.

이와 같이 중앙 관리 서버(210)는 환경분야 의사결정(213)과 안전분야 의사결정(215)을 분리하여 수행함으로써 사업장의 환경 부문과 안전 부문에 연계된 복잡한 문제를 신속하고 통합적으로 관리할 수 있다.In this way, the central management server 210 separates the environment decision-making 213 and the safety decision-making 215 to quickly and comprehensively manage complex issues related to the environment and safety of the workplace.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대기환경 관리 시스템에서 중앙관리 서버 동작을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating the central management server operation in the air quality management system according to an embodiment of the present invention.

301단계에서 중앙관리 서버는 비산배출 설비에 위치한 IoT 센서로부터 DB 정보를 수신한다. 상기 DB 정보는 상기 비산배출 설비에서 누출되는 대기환경 오염 물질에 대한 측정 정보와 안전에 관련된 정보 DB 및 환경에 관련된 정보 DB를 포함한다.In step 301, the central management server receives DB information from the IoT sensor located in the fugitive emission facility. The DB information includes measurement information on atmospheric pollutants leaking from the fugitive emission facility, an information DB related to safety, and an information DB related to the environment.

303단계에서 중앙관리 서버는 301단계에서 수신된 DB 정보를 기반으로 상기 대기환경 오염 물질의 누출량을 예측한다. 상기 대기환경 오염 물질의 누출량은 앞서 설명한 수학식 1 내지 수학식 19를 통해 예측할 수 있으며 여기서는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.In step 303, the central management server predicts the leakage amount of air pollutants based on the DB information received in step 301. The amount of leakage of air pollutants can be predicted through Equations 1 to 19 described above, and detailed description thereof will be omitted here.

305단계에서 중앙관리 서버는 303단계에서 예측한 누출량이 미리 정해진 임계 누출량을 초과하는지 검사하고, 상기 예측한 누출량이 상기 임계 누출량을 초과할 경우 307단계로 진행하여 환경 관리자 단말에게 현재 누출되는 대기환경 오염 물질이 환경 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 제1 경보 신호를 전송한다. 한편 305단계의 검사 결과 상기 예측한 누출량이 상기 임계 누출량 이하일 경우에는 303단계로 진행한다.In step 305, the central management server checks whether the leakage amount predicted in step 303 exceeds a predetermined threshold leakage amount, and when the predicted leakage amount exceeds the critical leakage amount, proceeds to step 307 to transmit a first alarm signal informing the environment manager terminal that the currently leaking air pollutant may cause environmental damage. On the other hand, as a result of the inspection in step 305, when the predicted leakage amount is less than or equal to the critical leakage amount, the process proceeds to step 303.

309단계에서 중앙관리 서버는 대기환경 오염 물질의 누출량과 누출원의 면적을 기반으로 누출 피해 반경의 끝점/끝점 농도를 예측한다. 이때 누출된 대기환경 오염 물질이 인화성 물질인 경우 중앙관리 서버는 311단계로 진행하여 309단계에서 예측한 끝점이 미리 정해진 임계 끝점을 초과하는지 검사한다. 검사 결과 상기 예측한 끝점이 상기 임계 끝점을 초과할 경우, 중앙관리 서버는 315단계로 진행하여 안전 관리자 단말에게 현재 누출되는 대기환경 오염 물질이 안전사고 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 제2 경보 신호를 전송한다.In step 309, the central management server predicts the end point/end point concentration of the leak damage radius based on the amount of leakage of atmospheric pollutants and the area of the leak source. At this time, if the leaked air pollutant is an inflammable material, the central management server proceeds to step 311 and checks whether the endpoint predicted in step 309 exceeds a predetermined critical endpoint. As a result of the inspection, if the predicted end point exceeds the critical end point, the central management server proceeds to step 315 and transmits a second alarm signal notifying the safety manager terminal that the currently leaking air pollution pollutants may cause safety accident damage.

한편, 누출된 대기환경 오염 물질이 유독성 물질인 경우 중앙관리 서버는 313단계로 진행하여 309단계에서 예측한 끝점 농도가 미리 정해진 임계 끝점 농도를 초과하는지 검사한다. 검사 결과 상기 예측한 끝점 농도가 상기 임계 끝점 농도를 초과할 경우, 중앙관리 서버는 315단계로 진행하여 안전 관리자 단말에게 상기 제2 경보 신호를 전송한다.Meanwhile, if the leaked air pollutant is a toxic substance, the central management server proceeds to step 313 and checks whether the endpoint concentration predicted in step 309 exceeds a predetermined critical endpoint concentration. As a result of the inspection, if the predicted endpoint concentration exceeds the critical endpoint concentration, the central management server proceeds to step 315 and transmits the second alarm signal to the safety manager terminal.

311단계 및 313단계 모두 예측한 끝점/끝점 농도가 임계 끝점/끝점 농도 이하일 경우, 중앙관리 서버는 309단계로 진행한다.If the endpoint/endpoint concentration predicted in both steps 311 and 313 is less than or equal to the critical endpoint/endpoint concentration, the central management server proceeds to step 309.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대기환경 관리 시스템에 관련된 중앙관리 서버의 내부 구성을 도시한 장치도이다.4 is a device diagram showing the internal configuration of a central management server related to the air quality management system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 도시된 중앙관리 서버(400)는 경보 모듈(401), 예측 모듈(403), 대시보드 모듈(405), 시스템 모듈(407), 통계분석 모듈(409) 및 모바일 지원 모듈(411)을 포함한다.Referring to FIG. 4, the illustrated central management server 400 includes an alert module 401, a prediction module 403, a dashboard module 405, a system module 407, a statistical analysis module 409, and a mobile support module 411.

경보 모듈(401)은 예측 모듈(403)이 예측한 값을 고려하여 경보 신호를 전송하고, 상기 예측 모듈(403)은 축적된 DB 정보를 기반으로 대기환경 오염 물질의 누출량, 인화성 물질 또는 유독성 물질의 누출 피해 반경의 끝점/끝점 농도 등을 예측한다.The warning module 401 transmits an alarm signal in consideration of the value predicted by the prediction module 403, and the prediction module 403 predicts the amount of leakage of atmospheric pollutants, the end point/end point concentration of the leakage damage radius of flammable substances or toxic substances, etc., based on the accumulated DB information.

대시보드 모듈(405)은 상기 예측 모듈(403)에서 예측한 결과값들을 대시보드에 디스플레이하고, 모바일 지원 모듈(411) 역시 통계분석 모듈(409)에서 분석한 결과값들을 관리자 단말에 디스플레이한다.The dashboard module 405 displays the result values predicted by the prediction module 403 on the dashboard, and the mobile support module 411 also displays the result values analyzed by the statistical analysis module 409 on the manager terminal.

시스템 모듈(407)은 경보 모듈(401)과 통계분석 모듈(409)이 연동하여 동작할 있도록 관리하며, 통계분석 모듈(409)은 예측 모듈(403)에서 예측한 결과값들을 축적하여 시계열 정보에 대한 빅 데이터를 생성하고, 상기 빅데이터에 LSTM에 의한 인공지능 신경망, 딥러닝을 적용한다.The system module 407 manages the alarm module 401 and the statistical analysis module 409 to operate in conjunction, and the statistical analysis module 409 accumulates the result values predicted by the prediction module 403 to generate big data for time series information, and applies artificial intelligence neural networks and deep learning based on LSTM to the big data.

중앙관리 서버(400)가 포함하는 각 모듈에 관련된 세부적인 동작에 대해서는 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.Since detailed operations related to each module included in the central management server 400 are the same as those described in FIGS. 1 to 3 , detailed description thereof will be omitted here.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위 뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, but should be defined by not only the scope of the claims to be described later, but also those equivalent to the scope of these claims.

Claims (8)

비산배출 사업장 설비에 설치된 IoT 센서로부터 대기환경 오염 물질에 대한 측정 정보, 안전 정보, 환경 정보를 포함하는 데이터 베이스(DB: Data Base) 정보를 수신하는 과정;
상기 DB 정보를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 오염 물질 누출을 확인하기 위해 임계흐름 압력(PCF), 운전 압력(P1), 비열 계수(γ)를 기반으로 임계흐름 압력비(PCF/P1)를 산정하고,
누출계수(CD), 누출원 면적(A), 상기 운전 압력(P1), 상기 비열 계수(γ), 중력상수(gc), 분자량(MW), 가스 상수(R), 운전 온도(T1)를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 음속 이상의 누출 속도의 기체 상태 누출량(Q)를 산정하고,
상기 누출계수(CD), 상기 누출원 면적(A), 상기 운전 압력(P1), 상기 중력상수(gc), 상기 분자량(MW), 상기 가스 상수(R), 상기 운전 온도(T1), 상기 비열 계수(γ), 상기 운전 압력(P1), 대기 압력(Pa)를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 음속 미만의 누출 속도의 기체 상태 누출량(Q)를 산정하고,
상기 누출계수(CD), 위험물질의 밀도(ρL), 상기 누출원 면적(A), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 압력(P1), 상기 대기 압력(Pa), 중력가속도(g), 누출지점과 상기 비산배출 사업장 설비 내의 액체 높이 차(h)를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 액체 상태 누출량(Q)을 산정하고,
액체의 평균 정압 비열(), 상기 운전 온도(T1), 대기압 하에서의 액체의 비점(Tb), 평균 증발 잠열()을 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 액체-증기 상태(2상 유체) 유체 누출시 증기 비율(fv)를 산정하고,
상기 누출원 면적(A), 상기 평균 증발 잠열(), 운전 압력에서의 증기 밀도(ρG), 상기 위험물질의 밀도(ρL), 상수(K), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 온도(T1), 상기 액체의 평균 정압 비열()을 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 평형 포화 액체 누출량(Q)을 산정하고,
상기 누출원 면적(A), 상기 평균 증발 잠열(), 상기 운전 압력에서의 증기 밀도(ρG), 상기 위험물질의 밀도(ρL), 상기 상수(K), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 온도(T1), 상기 액체의 평균 정압 비열(), 상기 비산배출 사업장 설비의 외면으로부터 누출되는 지점까지의 배관 길이(LP), 실험 상수(Le)를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 비평형 포화 액체 누출량(Q)을 산정하고,
상기 누출계수(CD), 상기 위험물질의 밀도(ρL), 상기 누출원 면적(A), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 압력(P1), 운전 온도에서 증기압(Pv), 상기 중력가속도(g), 상기 누출지점과 상기 비산배출 사업장 설비 내의 액체 높이 차(h)를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 과냉각 액체 누출량(Q)을 산정하고,
배관으로부터 오염 물질 누출을 확인하기 위해, 마찰 계수(f), 배관의 거칠기 계수(ε), 배관의 내경(D)을 기반으로 배관 마찰 계수를 산정하고,
상기 비열 계수(γ), 상기 비산배출 사업장 설비의 외면으로부터 파손된 부위까지의 배관 길이(LP), 상기 배관의 내경(D)를 기반으로 마하 번호(Ma)를 산정하고,
상기 마하 번호(Ma), 상기 비열 계수(γ)를 기반으로 임계흐름 압력비(PCF/P1)를 산정하고,
상기 비열 계수(γ), 상기 운전 압력(P1), 상기 대기 압력(Pa), 상기 운전 온도(T1), 상기 비산배출 사업장 설비의 외면으로부터 파손된 부위까지의 배관 길이(LP), 상기 배관의 내경(D)를 기반으로 가스 누출 온도(T)를 산정하고,
상기 누출원 면적(A), 상기 마하 번호(Ma), 상기 운전 압력(P1), 상기 비열 계수(γ), 상기 중력상수(gc), 상기 분자량(MW), 상기 가스 상수(R), 상기 운전 온도(T1)를 기반으로 상기 배관으로부터 가스의 유속이 음속 이상인 경우, 기체 상태 누출량(Q)을 산정하고,
상기 누출원 면적(A), 상기 중력상수(gc), 상기 분자량(MW), 상기 가스 상수(R), 상기 비열 계수(γ), 상기 가스 누출 온도(T), 상기 운전 압력(P1), 상기 대기 압력(Pa), 상기 운전 온도(T1)를 기반으로 상기 배관으로부터 가스의 유속이 음속 미만인 경우, 기체 상태 누출량(Q)을 산정하고,
레이놀드 수(Re), 상기 위험물질의 밀도(ρL), 액체의 점도(μL), 상기 배관의 내경(D), 상기 비산배출 사업장 설비의 외면으로부터 파손된 부위까지의 배관 길이(LP), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 압력(P1), 상기 대기 압력(Pa), 상기 중력가속도(g), 누출지점과 상기 배관 내의 액체 높이 차(h)를 기반으로 상기 배관으로부터 액체 상태 누출량(Q)을 산정하고,
유량 감소 계수(F), 상기 누출원 면적(A), 상기 평균 증발 잠열(), 상기 증기 밀도(ρG), 상기 위험물질의 밀도(ρL), 상기 상수(K), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 온도(T1), 상기 액체의 평균 정압 비열()을 기반으로 상기 배관로부터 액체-증기 상태 유체 누출시 노화 액체 누출량(Q)를 산정하여 상기 대기환경 오염 물질의 누출량을 예측하는 과정;
상기 예측한 누출량이 미리 정해진 임계 누출량을 초과할 경우, 상기 누출된 대기환경 오염 물질이 환경 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 제1 경보 신호를 관리자 단말에게 전송하는 과정;
상기 누출된 대기환경 오염 물질이 인화성 물질인 경우, 누출피해 반경의 끝점을 기반으로 제2 경보 신호를 상기 관리자 단말에게 전송하는 과정;
상기 누출된 대기환경 오염 물질이 유독성 물질인 경우, 상기 누출피해 반경의 끝점 농도를 기반으로 상기 제2 경보 신호를 상기 관리자 단말에게 전송하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기환경 오염 물질 관리 방법.
A process of receiving database (DB: Data Base) information including measurement information, safety information, and environmental information on atmospheric pollutants from an IoT sensor installed in a fugitive emission business facility;
Based on the DB information, the critical flow pressure ratio ( PCF /P 1 ) is calculated based on the critical flow pressure ( PCF ), operating pressure (P 1 ), and specific heat coefficient (γ) in order to confirm the leakage of pollutants from the facility at the fugitive emission facility,
Leakage coefficient (C D ), leak source area (A), the operating pressure (P 1 ), the specific heat coefficient (γ), the gravitational constant (g c ), molecular weight ( MW ), gas constant (R ), based on the operating temperature (T 1 ) Calculate the gaseous leak rate (Q ) at a leak rate of sound velocity or higher from the fugitive emission facility,
The leakage coefficient (C D ), the leakage source area (A), the operating pressure (P 1 ), the gravitational constant (g c ), the molecular weight ( MW ), the gas constant (R ), the operating temperature (T 1 ), the specific heat coefficient (γ ), the operating pressure (P 1 ), based on the atmospheric pressure (P a ), calculate the gaseous leak rate (Q ) at a leak rate of less than sound speed from the facility at the fugitive emission facility,
The leakage coefficient (C D ), the density of the hazardous material (ρ L ), the leak source area (A), the gravitational constant (g c ), the operating pressure (P 1 ), the atmospheric pressure ( Pa ), the gravitational acceleration (g ), Calculate the liquid state leakage amount (Q) from the fugitive emission business facility based on the liquid height difference (h) between the leak point and the fugitive emission business facility,
Average static pressure specific heat of a liquid ( ), the operating temperature (T 1 ), the boiling point of the liquid under atmospheric pressure (T b ), the average latent heat of vaporization ( ) Calculate the vapor ratio (f v ) when the liquid-vapor state (two-phase fluid) fluid leaks from the fugitive emission facility,
The leak source area (A), the average latent heat of vaporization ( ), the vapor density at the operating pressure (ρ G ), the density of the hazardous material (ρ L ), the constant (K ), the gravitational constant (g c ), the operating temperature (T 1 ), the average static pressure specific heat of the liquid ( ) Calculate the equilibrium saturated liquid leakage (Q) from the fugitive emission plant facility based on
The leak source area (A), the average latent heat of vaporization ( ), the vapor density at the operating pressure (ρ G ), the density of the hazardous material (ρ L ), the constant (K), the gravitational constant (g c ), the operating temperature (T 1 ), the average static pressure specific heat of the liquid ( ), the length of the pipe from the outer surface of the facility to the leaking point (L P ), and the experimental constant (L e ) Calculate the non-equilibrium saturated liquid leakage (Q ) from the facility,
The leakage coefficient (C D ), the density of the hazardous material (ρ L ), the area of the leak source (A), the gravitational constant (g c ), the operating pressure (P 1 ), the vapor pressure at the operating temperature (P v ), the gravitational acceleration (g ), Calculate the amount of leakage of supercooled liquid (Q ) from the fugitive emission workplace facility based on the leak point and the liquid height difference (h) in the fugitive emission workplace facility,
In order to confirm the leakage of pollutants from the pipe, the pipe friction coefficient is calculated based on the friction coefficient (f), the roughness coefficient (ε) of the pipe, and the inner diameter (D) of the pipe,
The Mach number (Ma) is calculated based on the specific heat coefficient (γ), the length of the pipe from the outer surface of the facility to the damaged part (L P ), and the inner diameter (D) of the pipe,
Calculate the critical flow pressure ratio (P CF /P 1 ) based on the Mach number (Ma) and the specific heat coefficient (γ),
The specific heat coefficient (γ), the operating pressure (P 1 ), the atmospheric pressure (P a ), the operating temperature (T 1 ), the length of the pipe from the outer surface of the facility for fugitive emissions to the damaged part ( LP ), Calculate the gas leak temperature (T) based on the inner diameter (D) of the pipe,
The leak source area (A), the Mach number (Ma), the operating pressure (P 1 ), the specific heat coefficient (γ), the gravitational constant (g c ), the molecular weight ( MW ), the gas constant (R ), and the operating temperature (T 1 ) When the flow rate of the gas from the pipe is equal to or greater than the speed of sound, the gaseous leakage amount (Q) is calculated,
The leak source area (A), the gravitational constant (g c ), the molecular weight ( MW ), the gas constant (R), the specific heat coefficient (γ), the gas leak temperature (T ), the operating pressure (P 1 ), The atmospheric pressure ( Pa ), When the flow rate of the gas from the pipe is less than the sound speed based on the operating temperature (T 1 ), Calculate the gas leak amount (Q),
Reynolds number (Re), the density of the hazardous substance (ρ L ), the viscosity of the liquid (μL), the inner diameter of the pipe (D), the length of the pipe from the outer surface of the facility for fugitive emissions to the damaged part (L P ), the gravitational constant (g c ), the operating pressure (P 1 ), the atmospheric pressure ( Pa ), the gravitational acceleration (g), the liquid state leakage amount (Q) from the pipe based on the leak point and the liquid height difference (h) in the pipe ) is calculated,
The flow reduction coefficient (F), the leak source area (A), the average latent heat of vaporization ( ), the vapor density (ρ G ), the density of the hazardous material (ρ L ), the constant (K), the gravitational constant (g c ), the operating temperature (T 1 ), the average static pressure specific heat of the liquid ( Estimating the leakage amount of the atmospheric pollutant by calculating the aging liquid leakage amount (Q) when the liquid-vapor state fluid leaks from the pipe based on );
Transmitting a first alarm signal notifying that the leaked air pollutant may cause environmental damage to a manager terminal when the predicted leakage amount exceeds a predetermined threshold leakage amount;
transmitting a second alarm signal to the manager terminal based on an end point of a leak damage radius when the leaked air pollutant is an inflammable substance;
transmitting the second alarm signal to the manager terminal based on an end point concentration of the leak damage radius when the leaked air pollutant is a toxic substance;
Atmospheric environmental pollutant management method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 누출된 대기환경 오염 물질이 상기 인화성 물질인 경우, 상기 제2 경보 신호를 상기 관리자 단말에게 전송하는 과정은,
상기 예측한 누출량과 누출원의 면적을 기반으로 상기 누출피해 반경의 상기 끝점을 예측하는 과정;
상기 예측한 끝점이 미리 정해진 임계 끝점을 초과할 경우, 상기 누출된 대기환경 오염 물질이 안전사고 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 상기 제2 경보 신호를 상기 관리자 단말에게 전송하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기환경 오염 물질 관리 방법.
According to claim 1,
When the leaked air pollutant is the inflammable material, the process of transmitting the second alarm signal to the manager terminal,
predicting the end point of the leak damage radius based on the predicted leak amount and the area of the leak source;
When the predicted end point exceeds a predetermined critical end point, transmitting the second alarm signal notifying that the leaked air pollutant may cause safety accident damage to the manager terminal;
Atmospheric environmental pollutant management method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 누출된 대기환경 오염 물질이 상기 유독성 물질인 경우, 상기 제2 경보 신호를 상기 관리자 단말에게 전송하는 과정은,
상기 예측한 누출량과 누출원의 면적을 기반으로 상기 누출피해 반경의 끝점 농도를 예측하는 과정;
상기 예측한 끝점 농도가 미리 정해진 임계 끝점 농도를 초과할 경우, 상기 누출된 대기환경 오염 물질이 안전사고 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 제2 경보 신호를 상기 관리자 단말에게 전송하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기환경 오염 물질 관리 방법.
According to claim 1,
When the leaked air pollutant is the toxic substance, the process of transmitting the second alarm signal to the manager terminal,
predicting an endpoint concentration of the leak damage radius based on the predicted leak amount and the area of the leak source;
transmitting a second alarm signal notifying that the leaked atmospheric pollutant may cause safety accident damage to the manager terminal when the predicted endpoint concentration exceeds a predetermined threshold endpoint concentration;
Atmospheric environmental pollutant management method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 예측한 누출량에 대한 정보를 축적하여 시계열 정보에 대한 빅데이터를 생성하고, 상기 빅데이터에 장단기 메모리(LSTM: Long Short Term Memory)에 의한 인공지능 신경망(Neural Network), 딥러닝(Deep Learning)을 적용함을 특징으로 하는 대기환경 오염 물질 관리 방법.
According to claim 1,
Accumulating information on the predicted leakage to generate big data for time series information, and applying artificial intelligence neural networks and deep learning by long short term memory (LSTM) to the big data Air pollutant management method, characterized in that.
비산배출 사업장 설비에 설치된 IoT 센서로부터 대기환경 오염 물질에 대한 측정 정보, 안전 정보, 환경 정보를 포함하는 데이터 베이스(DB: Data Base) 정보를 수신하고,
상기 DB 정보를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 오염 물질 누출을 확인하기 위해 임계흐름 압력(PCF), 운전 압력(P1), 비열 계수(γ)를 기반으로 임계흐름 압력비(PCF/P1)를 산정하고,
누출계수(CD), 누출원 면적(A), 상기 운전 압력(P1), 상기 비열 계수(γ), 중력상수(gc), 분자량(MW), 가스 상수(R), 운전 온도(T1)를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 음속 이상의 누출 속도의 기체 상태 누출량(Q)를 산정하고,
상기 누출계수(CD), 상기 누출원 면적(A), 상기 운전 압력(P1), 상기 중력상수(gc), 상기 분자량(MW), 상기 가스 상수(R), 상기 운전 온도(T1), 상기 비열 계수(γ), 상기 운전 압력(P1), 대기 압력(Pa)를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 음속 미만의 누출 속도의 기체 상태 누출량(Q)를 산정하고,
상기 누출계수(CD), 위험물질의 밀도(ρL), 상기 누출원 면적(A), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 압력(P1), 상기 대기 압력(Pa), 중력가속도(g), 누출지점과 상기 비산배출 사업장 설비 내의 액체 높이 차(h)를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 액체 상태 누출량(Q)을 산정하고,
액체의 평균 정압 비열(), 상기 운전 온도(T1), 대기압 하에서의 액체의 비점(Tb), 평균 증발 잠열()을 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 액체-증기 상태(2상 유체) 유체 누출시 증기 비율(fv)를 산정하고,
상기 누출원 면적(A), 상기 평균 증발 잠열(), 운전 압력에서의 증기 밀도(ρG), 상기 위험물질의 밀도(ρL), 상수(K), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 온도(T1), 상기 액체의 평균 정압 비열()을 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 평형 포화 액체 누출량(Q)을 산정하고,
상기 누출원 면적(A), 상기 평균 증발 잠열(), 상기 운전 압력에서의 증기 밀도(ρG), 상기 위험물질의 밀도(ρL), 상기 상수(K), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 온도(T1), 상기 액체의 평균 정압 비열(), 상기 비산배출 사업장 설비의 외면으로부터 누출되는 지점까지의 배관 길이(LP), 실험 상수(Le)를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 비평형 포화 액체 누출량(Q)을 산정하고,
상기 누출계수(CD), 상기 위험물질의 밀도(ρL), 상기 누출원 면적(A), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 압력(P1), 운전 온도에서 증기압(Pv), 상기 중력가속도(g), 상기 누출지점과 상기 비산배출 사업장 설비 내의 액체 높이 차(h)를 기반으로 상기 비산배출 사업장 설비로부터 과냉각 액체 누출량(Q)을 산정하고,
배관으로부터 오염 물질 누출을 확인하기 위해, 마찰 계수(f), 배관의 거칠기 계수(ε), 배관의 내경(D)을 기반으로 배관 마찰 계수를 산정하고,
상기 비열 계수(γ), 상기 비산배출 사업장 설비의 외면으로부터 파손된 부위까지의 배관 길이(LP), 상기 배관의 내경(D)를 기반으로 마하 번호(Ma)를 산정하고,
상기 마하 번호(Ma), 상기 비열 계수(γ)를 기반으로 임계흐름 압력비(PCF/P1)를 산정하고,
상기 비열 계수(γ), 상기 운전 압력(P1), 상기 대기 압력(Pa), 상기 운전 온도(T1), 상기 비산배출 사업장 설비의 외면으로부터 파손된 부위까지의 배관 길이(LP), 상기 배관의 내경(D)를 기반으로 가스 누출 온도(T)를 산정하고,
상기 누출원 면적(A), 상기 마하 번호(Ma), 상기 운전 압력(P1), 상기 비열 계수(γ), 상기 중력상수(gc), 상기 분자량(MW), 상기 가스 상수(R), 상기 운전 온도(T1)를 기반으로 상기 배관으로부터 가스의 유속이 음속 이상인 경우, 기체 상태 누출량(Q)을 산정하고,
상기 누출원 면적(A), 상기 중력상수(gc), 상기 분자량(MW), 상기 가스 상수(R), 상기 비열 계수(γ), 상기 가스 누출 온도(T), 상기 운전 압력(P1), 상기 대기 압력(Pa), 상기 운전 온도(T1)를 기반으로 상기 배관으로부터 가스의 유속이 음속 미만인 경우, 기체 상태 누출량(Q)을 산정하고,
레이놀드 수(Re), 상기 위험물질의 밀도(ρL), 액체의 점도(μL), 상기 배관의 내경(D), 상기 비산배출 사업장 설비의 외면으로부터 파손된 부위까지의 배관 길이(LP), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 압력(P1), 상기 대기 압력(Pa), 상기 중력가속도(g), 누출지점과 상기 배관 내의 액체 높이 차(h)를 기반으로 상기 배관으로부터 액체 상태 누출량(Q)을 산정하고,
유량 감소 계수(F), 상기 누출원 면적(A), 상기 평균 증발 잠열(), 상기 증기 밀도(ρG), 상기 위험물질의 밀도(ρL), 상기 상수(K), 상기 중력상수(gc), 상기 운전 온도(T1), 상기 액체의 평균 정압 비열()을 기반으로 상기 배관로부터 액체-증기 상태 유체 누출시 노화 액체 누출량(Q)를 산정하여 상기 대기환경 오염 물질의 누출량을 예측하는 예측 모듈;
상기 예측한 누출량이 미리 정해진 임계 누출량을 초과할 경우, 상기 누출된 대기환경 오염 물질이 환경 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 제1 경보 신호를 관리자 단말로 전송하고, 상기 누출된 대기환경 오염 물질이 인화성 물질인 경우, 누출피해 반경의 끝점을 기반으로 제2 경보 신호를 상기 관리자 단말에게 전송하고, 상기 누출된 대기환경 오염 물질이 유독성 물질인 경우, 상기 누출피해 반경의 끝점 농도를 기반으로 상기 제2 경보 신호를 상기 관리자 단말에게 전송하는 경보 모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기환경 오염 물질 관리 장치.
Receive database (Data Base) information including measurement information, safety information, and environmental information on atmospheric pollutants from the IoT sensor installed in the facility of the fugitive emission workplace,
Based on the DB information, the critical flow pressure ratio ( PCF /P 1 ) is calculated based on the critical flow pressure ( PCF ), operating pressure (P 1 ), and specific heat coefficient (γ) in order to confirm the leakage of pollutants from the facility at the fugitive emission facility,
Leakage coefficient (C D ), leak source area (A), the operating pressure (P 1 ), the specific heat coefficient (γ), the gravitational constant (g c ), molecular weight ( MW ), gas constant (R ), based on the operating temperature (T 1 ) Calculate the gaseous leak rate (Q ) at a leak rate of sound velocity or higher from the fugitive emission facility,
The leakage coefficient (C D ), the leakage source area (A), the operating pressure (P 1 ), the gravitational constant (g c ), the molecular weight ( MW ), the gas constant (R ), the operating temperature (T 1 ), the specific heat coefficient (γ ), the operating pressure (P 1 ), based on the atmospheric pressure (P a ), calculate the gaseous leak rate (Q ) at a leak rate of less than sound speed from the facility at the fugitive emission facility,
The leakage coefficient (C D ), the density of the hazardous material (ρ L ), the leak source area (A), the gravitational constant (g c ), the operating pressure (P 1 ), the atmospheric pressure ( Pa ), the gravitational acceleration (g ), Calculate the liquid state leakage amount (Q) from the fugitive emission business facility based on the liquid height difference (h) between the leak point and the fugitive emission business facility,
Average static pressure specific heat of a liquid ( ), the operating temperature (T 1 ), the boiling point of the liquid under atmospheric pressure (T b ), the average latent heat of vaporization ( ) Calculate the vapor ratio (f v ) when the liquid-vapor state (two-phase fluid) fluid leaks from the fugitive emission facility,
The leak source area (A), the average latent heat of vaporization ( ), the vapor density at the operating pressure (ρ G ), the density of the hazardous material (ρ L ), the constant (K ), the gravitational constant (g c ), the operating temperature (T 1 ), the average static pressure specific heat of the liquid ( ) Calculate the equilibrium saturated liquid leakage (Q) from the fugitive emission plant facility based on
The leak source area (A), the average latent heat of vaporization ( ), the vapor density at the operating pressure (ρ G ), the density of the hazardous material (ρ L ), the constant (K), the gravitational constant (g c ), the operating temperature (T 1 ), the average static pressure specific heat of the liquid ( ), the length of the pipe from the outer surface of the facility to the leaking point (L P ), and the experimental constant (L e ) Calculate the non-equilibrium saturated liquid leakage (Q ) from the facility,
The leakage coefficient (C D ), the density of the hazardous material (ρ L ), the area of the leak source (A), the gravitational constant (g c ), the operating pressure (P 1 ), the vapor pressure at the operating temperature (P v ), the gravitational acceleration (g ), Calculate the amount of leakage of supercooled liquid (Q ) from the fugitive emission workplace facility based on the leak point and the liquid height difference (h) in the fugitive emission workplace facility,
In order to confirm the leakage of pollutants from the pipe, the pipe friction coefficient is calculated based on the friction coefficient (f), the roughness coefficient (ε) of the pipe, and the inner diameter (D) of the pipe,
The Mach number (Ma) is calculated based on the specific heat coefficient (γ), the length of the pipe from the outer surface of the facility to the damaged part (L P ), and the inner diameter (D) of the pipe,
Calculate the critical flow pressure ratio (P CF /P 1 ) based on the Mach number (Ma) and the specific heat coefficient (γ),
The specific heat coefficient (γ), the operating pressure (P 1 ), the atmospheric pressure (P a ), the operating temperature (T 1 ), the length of the pipe from the outer surface of the facility for fugitive emissions to the damaged part ( LP ), Calculate the gas leak temperature (T) based on the inner diameter (D) of the pipe,
The leak source area (A), the Mach number (Ma), the operating pressure (P 1 ), the specific heat coefficient (γ), the gravitational constant (g c ), the molecular weight ( MW ), the gas constant (R ), and the operating temperature (T 1 ) When the flow rate of the gas from the pipe is equal to or greater than the speed of sound, the gaseous leakage amount (Q) is calculated,
The leak source area (A), the gravitational constant (g c ), the molecular weight ( MW ), the gas constant (R), the specific heat coefficient (γ), the gas leak temperature (T ), the operating pressure (P 1 ), The atmospheric pressure ( Pa ), When the flow rate of the gas from the pipe is less than the sound speed based on the operating temperature (T 1 ), Calculate the gas leak amount (Q),
Reynolds number (Re), the density of the hazardous substance (ρ L ), the viscosity of the liquid (μL), the inner diameter of the pipe (D), the length of the pipe from the outer surface of the facility for fugitive emissions to the damaged part (L P ), the gravitational constant (g c ), the operating pressure (P 1 ), the atmospheric pressure ( Pa ), the gravitational acceleration (g), the liquid state leakage amount (Q) from the pipe based on the leak point and the liquid height difference (h) in the pipe ) is calculated,
The flow reduction coefficient (F), the leak source area (A), the average latent heat of vaporization ( ), the vapor density (ρ G ), the density of the hazardous material (ρ L ), the constant (K), the gravitational constant (g c ), the operating temperature (T 1 ), the average static pressure specific heat of the liquid ( ) Based on the liquid-vapor state fluid leakage from the pipe, a prediction module for predicting the leakage amount of the air pollutant by calculating the aging liquid leakage amount (Q);
When the predicted leak amount exceeds a predetermined threshold leak amount, transmits a first alarm signal indicating that the leaked air pollutant may cause environmental damage to a manager terminal, and when the leaked air pollutant is an inflammable material, transmits a second alarm signal to the manager terminal based on an endpoint of a leak damage radius, and when the leaked air pollutant is a toxic substance, transmits the second alarm signal to the manager terminal based on the endpoint concentration of the leak damage radius;
Atmospheric environmental pollutant management device comprising a.
제5항에 있어서,
상기 예측 모듈은,
상기 누출된 대기환경 오염 물질이 상기 인화성 물질인 경우, 상기 예측한 누출량과 누출원의 면적을 기반으로 상기 누출피해 반경의 상기 끝점을 예측한 후 상기 예측한 끝점이 미리 정해진 임계 끝점을 초과할 경우, 상기 누출된 대기환경 오염 물질이 안전사고 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 상기 제2 경보 신호를 상기 관리자 단말에게 전송하는 것을 특징으로 하는 대기환경 오염 물질 관리 장치.
According to claim 5,
The prediction module,
When the leaked air pollutant is the inflammable substance, after estimating the endpoint of the leak damage radius based on the predicted leak amount and the area of the leak source, when the predicted endpoint exceeds a predetermined critical endpoint, the air pollution control device characterized in that for transmitting the second alarm signal informing that the leaked air pollutant may cause safety accident damage to the manager terminal.
제5항에 있어서,
상기 예측 모듈은,
상기 누출된 대기환경 오염 물질이 상기 유독성 물질인 경우, 상기 예측한 누출량과 누출원의 면적을 기반으로 상기 누출피해 반경의 끝점 농도를 예측한 후 상기 예측한 끝점 농도가 미리 정해진 임계 끝점 농도를 초과할 경우, 상기 누출된 대기환경 오염 물질이 안전사고 피해를 일으킬 수 있음을 알리는 제2 경보 신호를 상기 관리자 단말에게 전송하는 것을 특징으로 하는 대기환경 오염 물질 관리 장치.
According to claim 5,
The prediction module,
When the leaked air pollutant is the toxic substance, after estimating the endpoint concentration of the leak damage radius based on the predicted leak amount and the area of the leak source, if the predicted endpoint concentration exceeds a predetermined threshold endpoint concentration, the air pollution control device characterized in that for transmitting a second alarm signal informing that the leaked air pollutant may cause safety accident damage to the manager terminal.
제5항에 있어서,
통계분석 모듈을 더 포함하며,
상기 통계분석 모듈은
상기 예측한 누출량에 대한 정보를 축적하여 시계열 정보에 대한 빅데이터를 생성하고, 상기 빅데이터에 장단기 메모리(LSTM: Long Short Term Memory)에 의한 인공지능 신경망(Neural Network), 딥러닝(Deep Learning) 을 적용함을 특징으로 하는 대기환경 오염 물질 관리 장치.
According to claim 5,
Further comprising a statistical analysis module,
The statistical analysis module
Accumulating information on the predicted leakage to generate big data for time series information, and applying artificial intelligence neural networks and deep learning by long short term memory (LSTM) to the big data Air pollutant management device, characterized in that applied.
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