KR102583461B1 - Tdlas 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템 - Google Patents
Tdlas 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 축사 내에서 발생되는 악취 농도 및 변화량을 측정하고, 축사에서 발생되는 악취를 저감시킬 수 있도록 한 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 축사 내에서 발생되는 악취물질인 암모니아 등을 연속적(실시간)으로 측정한 신호를 다수의 축사들을 통합적으로 관리하는 관제센터로 전송하고, 악취 농도가 기준치 이상인 경우 관제센터의 강제 명령신호에 의하여 축사와 연결된 악취 제거 장치를 구동시켜서 악취 제거가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템을 제공하고자 한 것이다.
즉, 본 발명은 축사 내에서 발생되는 악취물질인 암모니아 등을 연속적(실시간)으로 측정한 신호를 다수의 축사들을 통합적으로 관리하는 관제센터로 전송하고, 악취 농도가 기준치 이상인 경우 관제센터의 강제 명령신호에 의하여 축사와 연결된 악취 제거 장치를 구동시켜서 악취 제거가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템을 제공하고자 한 것이다.
Description
본 발명은 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축사 내에서 발생되는 악취 농도 및 변화량을 측정하고, 축사에서 발생되는 악취를 저감시킬 수 있도록 한 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 가축의 사육장소를 말하는 축사 내에서 가축의 배설물 또는 오물 등의 처리를 제때에 수행하지 않을 경우, 배설물로부터 발생되는 황화수소, 암모니아, 아세트알데히드 등과 같은 가스에 의해 악취가 발생하여 퍼지게 된다.
이러한 축사에서 발생되는 악취는 가축의 호흡기로 장기간 흡입될 경우 가축의 폐사를 유발하게 될 뿐만 아니라, 되며, 주변 농가나 민가 등으로 퍼지게 되어 민원의 원인이 되고 있다.
부연하면, 가축들이 사료를 섭취한 후 체외로 배출시키는 분뇨는 사람의 코를 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 악취의 주된 원인인 가스상 물질(예, 암모니아로서 질소(N)와 수소(H)로 이루어진 화합물 등)을 발생시키는 바, 이러한 악취 관리 소홀로 악취 민원이 지속적인 증가 추세를 보이고 있으며, 악취 저감 및 관련 민원의 해결과 발생 방지를 위하여 2018년 8월부터 ICT 기술을 활용한 “축산악취모니터링시스템”을 진행하고 있다.
따라서, 축사 내에서 일정 수준 이상의 악취 가스가 발생하기 이전에 악취 가스를 탈취하여 악취를 제거할 수 있는 과정이 반드시 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 축사 내에서 발생되는 악취물질인 암모니아 등을 연속적(실시간)으로 측정한 신호를 다수의 축사들을 통합적으로 관리하는 관제센터로 전송하고, 악취 농도가 기준치 이상인 경우 관제센터의 강제 명령신호에 의하여 축사와 연결된 악취 제거 장치를 구동시켜서 악취 제거가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 중앙 집중식의 축사 악취 측정 및 저감 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 축사의 내부 및 외부에 설치되어 악취를 검출하는 악취 검출용 광학식 센서; 상기 축사의 내부공간과 연결되어 악취를 흡입 제거하는 악취 제거 장치; 상기 악취 검출용 광학식 센서의 검출 신호를 수신하여 악취 농도를 결정하는 제어부; 및 상기 제어부의 악취 농도 결정 신호를 수신하여 악취 농도가 기준치 이상이면, 악취 민원 해소 및 악취 제거를 위한 선제적 대응을 위해 상기 제어부에 악취 제거 장치에 대한 구동 명령을 전송하는 관제 센터; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축사 악취 측정 및 저감 관리 시스템을 제공한다.
상기 악취 검출용 광학식 센서는: 일측부 및 타측부에 각각 악취가스 유입구와 악취가스 배출구가 형성되고, 내표면에 반사물질이 코팅된 시료실과; 상기 시료실의 일단부에 체결되는 광원케이스와; 상기 시료실의 타단부에 체결되는 수광케이스와; 상기 광원케이스와 시료실의 경계부에 장착되는 제1미러와; 상기 수광케이스와 시료실의 경계부에 장착되는 제2미러와; 상기 광원케이스의 내부에 장착되어 상기 제1미러를 통해 악취가스가 유입된 시료실 내로 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원과; 상기 수광케이스의 내부에 장착되어, 상기 시료실로 조사된 레이저 빔이 악취가스 입자에 의하여 제1미러와 제2미러 간에 반복적으로 반사될 때, 상기 제2미러를 투과하는 레이저 빔을 수광하여 검출하여 제어부로 전송하는 검출부; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는: 상기 광원에 대한 레이저 빔 조사 횟수 및 조사량을 제어하는 제어회로; 상기 검출부의 검출 신호를 증폭시키는 신호 증폭부; 및 신호 증폭부의 증폭 신호를 기반으로 악취 농도를 결정하는 CPU; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 악취 제거 장치는: 상기 축사의 내부공간과 연결되는 악취 배출관; 상기 악취 배출관과 연결되는 소정 체적의 케이스; 상기 케이스의 하부에 내설되어 악취를 흡입하는 흡입 블로워; 상기 케이스의 상부에 내설되어 악취 입자를 흡착 제거하는 흡착 필터; 및 상기 케이스의 상단부에 연결되어 흡착 필터를 통과한 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출관; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제의 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 축사 내에서 발생되는 악취물질인 암모니아 등을 악취 검출용 광학식 센서를 이용하여 연속적(실시간)으로 측정함으로써, 축사 내에서 현재 악취 농도가 얼마나 발생되고 있는지를 정확하게 측정할 수 있다.
둘째, 축사 내에서 발생되는 악취물질인 암모니아 등을 연속적(실시간)으로 측정한 신호를 다수의 축사들을 통합적으로 관리하는 관제센터로 전송하고, 악취 농도가 기준치 이상인 경우 관제센터의 강제 명령신호에 의하여 축사와 연결된 악취 제거 장치를 구동시켜서 악취 제거가 용이하게 이루어질 수 있다.
셋째, 관제 센터에서 다수의 축사에 대한 악취 농도 유효 데이터를 저장한 후, 민원 해소의 선제적 대응으로 활용하고, 지역별 및 시설별 축사들에 대한 운영을 위한 빅데이터로 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템의 악취 검출용 광학식 센서를 도시한 외관 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템의 악취 검출용 광학식 센서를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템의 악취 검출용 광학식 센서의 내부 구성을 도시한 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템 및 이를 제어하기 위한 구성을 도시한 제어 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템의 악취 검출용 광학식 센서를 도시한 외관 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템의 악취 검출용 광학식 센서를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템의 악취 검출용 광학식 센서의 내부 구성을 도시한 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템 및 이를 제어하기 위한 구성을 도시한 제어 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템을 도시한 구성도이다.
본 발명은 축사 내에서 발생되는 악취물질인 암모니아 등을 연속적(실시간)으로 측정한 신호를 다수의 축사들을 통합적으로 관리하는 관제센터로 전송하고, 악취 농도가 기준치 이상인 경우 관제센터의 강제 명령신호에 의하여 축사와 연결된 악취 제거 장치를 구동시켜서 악취 제거가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
이를 위해, 상기 축사의 내부 및 외부에 악취를 검출하는 악취 검출용 광학식 센서(10)가 설치되고, 상기 축사의 외부에는 축사 내부공간과 연결되어 악취를 흡입 제거하기 위한 악취 제거 장치(40)가 설치된다.
또한, 본 발명의 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템은 상기 악취 검출용 광학식 센서(20)의 검출 신호를 수신하여 악취 농도를 결정하는 제어부(20)와, 상기 제어부(20)의 악취 농도 결정 신호를 수신하여 악취 농도가 기준치 이상이면, 악취 민원 해소 및 악취 제거를 위한 선제적 대응을 위해 상기 제어부(20)에 상기 악취 제거 장치(40)에 대한 구동 명령을 전송하는 관제 센터(50)를 포함하여 구성된다.
상기 악취 제거 장치(40)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 축사의 내부공간과 연결되는 악취 배출관(41)과, 상기 악취 배출관(41)과 연결되는 소정 체적의 케이스(42)와, 상기 케이스(42)의 하부에 내설되어 제어부(20)의 제어 신호에 의하여 악취를 흡입하기 위해 작동되는 흡입 블로워(43)와, 상기 케이스(42)의 상부에 내설되어 흡입 블로워(43)에 의하여 흡입된 악취 입자를 흡착 제거하는 흡착 필터(44)와, 상기 케이스(42)의 상단부에 연결되어 상기 흡착 필터(44)를 통과한 악취 제거 후의 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출관(45)을 포함하여 구성될 수 있다.
첨부한 도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템의 악취 검출용 광학식 센서를 나타내고, 도 5는 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템 및 이를 제어하기 위한 구성을 도시한 제어 구성도이다.
도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 악취 검출용 광학식 센서(10)는 외관상 표출되는 구성으로서, 원통형의 시료실(11)과, 시료실(11)의 일단부에 체결되는 광원케이스(12)와, 시료실(11)의 타단부에 체결되는 수광케이스(13)를 포함한다.
상기 시료실(11)의 일측부에는 축사 내의 악취가스가 유입되는 악취가스 유입구(11-1)가 형성되고, 타측부에는 시료실(11)로 유입된 악취가스가 축사 내로 다시 흐를 수 있도록 한 악취가스 배출구(11-2)가 형성된 구조로 구비된다.
또한, 상기 시료실(11)의 내표면에는 레이저 광원으로부터 조사되는 레이저 빔이 반사되도록 한 반사물질이 코팅된다.
상기 광원케이스(12)와 시료실(11)의 경계부에는 레이저 광원으로부터 조사되는 레이저 빔을 투과 또는 반사시키는 제1미러(14)가 장착되고, 상기 수광케이스(13)와 시료실(11)의 경계부에는 레이저 광원으로부터 조사되는 레이저 빔을 투과 또는 반사시키는 제2미러(15)가 장착된다.
상기 광원케이스(12)의 내부에는 상기 제1미러(14)를 통해 악취가스가 유입된 시료실(11) 내로 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원(16)이 장착된다.
상기 수광케이스(13)의 내부에는 상기 시료실(11)로 조사된 레이저 빔이 악취가스 입자에 의하여 제1미러(14)와 제2미러(15) 간에 반복적으로 반사될 때, 상기 제2미러(15)를 투과하는 일부 레이저 빔을 수광하여 검출하는 수광 디텍터인 검출부(17)가 장착된다.
또한, 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 광원(16)에 대한 레이저 빔 조사 횟수 및 조사량을 제어하는 제어회로(21)와, 상기 검출부(17)의 검출 신호를 증폭시키는 신호 증폭부(22)와, 신호 증폭부(22)의 증폭 신호를 기반으로 악취 농도를 결정하는 CPU(23)로 구성되는 제어부(20)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 시료실(11)의 내부에는 악취 농도의 측정 환경이 일정하게 유지될 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(20)의 제어신호에 의하여 항온 항습을 위해 구동되는 자동온도조절기(18)와 자동습도조절기(19)가 내설될 수 있다.
위와 같은 구성으로 이루어진 악취 검출용 광학식 센서(10)는 악취가 발생되는 축사의 내부 및 외부에 장착될 수 있고, 상기 제어부(20)인 컴퓨터는 사용자 인터페이스가 가능한 장소에 구축될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 축사 악취 측정 장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 축사 내에서 사육되는 가축수 변화를 모니터링하여 상기 제어부(20)에 전송하는 제1카메라(31)와, 축사 내의 가축들이 배설하는 배설물 변화를 바닥에 배설물이 쌓인 면적으로 모니터링하여 상기 제어부(20)에 전송하는 제2카메라(32)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이에, 상기 제어부(20)는 상기 제1카메라(31)에서 전송된 가축수 변화 신호와, 상기 제2카메라(32)에서 전송된 배설물 변화 신호를 기반으로, 악취 검출용 광학식 센서(10)의 센싱 동작 여부를 결정하도록 구성될 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 제어부(20)의 제어회로(21)에서 상기 레이저 광원(16)에 조사신호를 출력함으로써, 레이저 광원(16)으로부터 레이저 빔이 조사된다.
상기 레이저 광원(16)으로부터 조사되는 레이저 빔은 상기 제1미러(14)를 통해 악취가스가 유입된 시료실(11) 내로 조사된다.
이때, 상기 시료실(11)의 내부에 존재하는 악취가스 농도는 온도 및 습도에 따라 그 편차가 발생하여, 적정 이상 또는 미만의 온도 및 습도는 정밀한 악취농도 측정에 방해요소로 작용하므로, 상기 제어부(20)의 제어신호에 의하여 시료실 내의 자동온도조절기(18)와 자동습도조절기(19)가 구동됨으로써, 시료실(11)의 내부는 악취농도 측정에 적절한 항온 항습 상태로 유지될 수 있다.
연이어, 상기 시료실(11) 내로 조사된 레이저 빔은 도 4에 도시된 바와 같이 악취가스 입자에 닿음에 따라 사방으로 악취가스 입자가 광량을 흡수할 수 있고, 가스 입자를 투과한 레이저 빔은 시료실(11)의 내표면에 코팅된 반사물질에 닿아 반사되거나, 제1미러(14)와 제2미러(14)에 반사되는 등 측정하고자 하는 악취가스의 농도 범위에 따라 약 30 ~ 80 회 가량의 반사경로가 이루어질 수 있다.
또한, 상기 시료실(11) 내로 조사된 레이저 빔이 시료실(11)의 내표면에 코팅된 반사물질에 닿아 반사되거나, 제1미러(14)와 제2미러(14)에 반사될 때, 레이저 빔의 일부가 상기 제2미러(15)를 투과하여 검출부(17)로 조사될 수 있다.
이에, 상기 검출부(17)는 수광 디텍터로서 위와 같이 반사된 후의 레이저 빔을 수광하여 검출하고, 검출된 수광 신호는 상기 제어부(20)의 신호 증폭부(22)로 전송된다.
따라서, 상기 제어부(20)의 CPU(23)에서 상기 신호 증폭부(22)의 증폭 신호를 기반으로 현재 축사 내에서 발생되는 악취 농도를 결정하게 되고, 결정된 악취 농도는 악취 저감 내지 차단설비를 설치하기 위한 유효한 데이터로 활용될 수 있다.
부연하면, 축사 내에서 가축수 및 배설물 변화에 따라 달라지는 악취 농도 변화량을 포함하는 유효 데이터를 기반으로, 축사 내에 설치될 악취 제거용 설비들 중 어떤 설비가 적절한지 평가할 수 있고, 축사 내의 적정 가축수 관리 및 배설물 제거 관리가 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 상기 악취 검출용 광학식 센서(10)의 악취 농도 검출 작동이 이루어질 때, 상기 제1카메라(31)에서 축사 내의 가축수 및 그 변화를 촬영하여 검출한 신호를 제어부(20)에 전송하는 동시에 상기 제2카메라(32)에서 가축의 배설물 변화(예, 축사 바닥의 배설물 도포 면적)을 촬영하여 검출한 신호를 기반으로 제어부(20)에 전송한다.
이에, 상기 제어부(20)는 상기 제1카메라(31)에서 전송된 가축수 변화 신호와, 상기 제2카메라(32)에서 전송된 배설물 변화 신호를 기반으로, 상기 악취 검출용 광학식 센서(10)의 악취 농도 측정을 위한 작동 여부를 결정할 수 있다.
더 상세하게는, 상기 제어부(20)는 제1카메라(31)에서 전송된 가축수 변화 신호를 기반으로 축사 내의 가축수가 기준수 미만이거나, 배설물 량(축사 바닥 면적 대비 배설물 축적 면적)이 기준량 미만이면, 악취가 기준치 미만으로 생성되는 것으로 판단하여, 축사 내외부에 설치되는 상기 악취 검출용 광학식 센서(10)의 센싱 빈도수를 줄이는 제어를 함으로써, 악취 검출용 광학식 센서(10)의 작동에 따른 전력 소모를 줄여서 축사 농가의 비용 절감을 도모할 수 있다.
한편, 상기 제어부(20)의 CPU(23)에서 상기 신호 증폭부(22)의 증폭 신호를 기반으로 현재 축사 내에서 발생되는 악취 농도를 결정한 후, 결정된 악취 농도 신호를 상기 관제 센터(50)에 전송한다.
이에, 관제 센터에서 다수의 축사에 대한 악취 농도 유효 데이터를 저장한 후, 민원 해소의 선제적 대응으로 활용하고, 지역별 및 시설별 축사들에 대한 운영을 위한 빅데이터로 활용할 수 있다.
이때, 상기 관제 센터(50)에서 상기 제어부(20)의 악취 농도 결정 신호를 수신하여 악취 농도가 기준치 이상이면, 악취 민원 해소 및 악취 제거를 위한 선제적 대응을 위해 상기 제어부(20)에 상기 악취 제거 장치(40)에 대한 구동 명령을 전송할 수 있다.
따라서, 상기 제어부(20)의 제어 신호에 의하여 상기 악취 제거 장치(40)가 자동으로 구동될 수 있다.
더 상세하게는, 상기 제어부(20)의 제어 신호에 의하여 상기 악취 제거 장치(40)의 흡입 블로워(43)가 구동되면, 상기 축사의 내부공간에 존재하는 악취 가스가 악취 배출관(41)을 통하여 상기 케이스(42)로 흡입되고, 흡입된 악취 가스 입자가 흡착 필터(44)에 흡착되어 제거되는 등 악취 민원 해소 및 악취 제거를 위한 선제적 대응이 이루어질 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 축사 내에서 발생되는 악취물질인 암모니아 등을 악취 검출용 광학식 센서를 이용하여 연속적(실시간)으로 측정함으로써, 축사 내에서 현재 악취 농도가 얼마나 발생되고 있는지를 정확하게 측정할 수 있고, 특히 축사 내에서 발생되는 악취물질인 암모니아 등을 연속적(실시간)으로 측정한 신호를 다수의 축사들을 통합적으로 관리하는 관제센터로 전송하고, 악취 농도가 기준치 이상인 경우 관제센터의 강제 명령신호에 의하여 축사와 연결된 악취 제거 장치를 구동시켜서 악취 제거가 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 검출부(17), 제1카메라(31), 2카메라(32)에는 내오염성을 향상시키기 위해 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 내오염성도포층이 도포될 수 있다.
상기 오염 방지 도포용 조성물은 소듐설페이트 및 알킬 에톡실레이트 에테르가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 소듐설페이트 및 알킬 에톡실레이트 에테르의 총 함량은 전체 수용액에 대해 1 ~ 12 중량%이다.
상기 소듐설페이트 및 알킬 에톡실레이트 에테르는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 검출부(17), 제1카메라(31), 2카메라(32)의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 소듐설페이트 및 알킬 에톡실레이트 에테르는 전체 조성물 수용액 중 1 ~ 12 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 검출부(17), 제1카메라(31), 2카메라(32)의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 12 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 내오염성 도포용 조성물을 검출부(17), 제1카메라(31), 2카메라(32)에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 검출부(17), 제1카메라(31), 2카메라(32)의 최종 도포막 두께는 900 ~ 2300Å이 바람직하다. 상기 도포막의 두께가 900 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2300 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 내오염성 도포용 조성물은 소듐설페이트 0.1 몰 및 알킬 에톡실레이트 에테르 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
상기 구성 성분의 비율 및 도포막 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 오염방지 도포 효과를 나타내었다.
또한, 악취 검출용 광학식 센서(10)에는 살균기능 및 작업자의 스트레스 완화 등에 도움이 되는 기능성 오일이 혼합된 환경용 방향제 물질이 코팅될 수 있다.
방향제 물질과 기능성 오일의 혼합 비율은 상기 방향제 물질 95~97중량%에 상기 기능성 오일 3~5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은 타임오일(Thyme oil) 45중량%, 타라곤오일(Tarragon oil)55중량%로 이루어진다.
여기서 기능성 오일은 방향제 물질에 대해 3~5중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 기능성 오일의 혼합비율이 3중량% 미만이면, 그 효과가 미미하며, 기능성 오일의 혼합비율이 3~5중량%를 초과하면 그 효과가 크게 향상되지 않는 반면에 경제성이 떨어진다. 타임오일(Thyme oil) 은 살균력이 강한 성분을 함유하고 있어 방부 등의 작용효과가 있으며, 타라곤오일(Tarragon oil)은 스트레스 완화 등에 좋은 효과가 있다. 따라서, 이러한 기능성 오일이 혼합된 방향제 물질이 악취 검출용 광학식 센서(10)에 코팅됨에 따라, 악취 검출용 광학식 센서(10)를 살균 처리하고 작업자의 스트레스 등을 경감시키는 등의 효과를 얻을 수 있다.
환경용 방향제 물질 및 기능성 오일에 대해 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.
그리고, 제어부(20)의 외부케이스 내측에는 흡음층을 부착시킬 수 있다.
상기 흡음층으로는 천연섬유 부직포가 사용될 수 있다.
상기 흡음층의 두께는 0.5 ~ 15㎜인 것이 바람직하다. 상기 흡음층의 두께가 0.5㎜ 미만에서는 충분한 흡음 효과가 얻어지지 않고, 15㎜를 초과하면 제어부(20)의 외부케이스 내부 공간이 충분히 확보되지 않으므로 제어부(20)의 온도를 높일 수 있는 단점이 되므로 바람직하지 않다.
상기 흡음층의 단위 무게는 12 ~ 600g/m2 로 하는 것이 바람직하다. 12g/m2 미만에서는 충분한 흡음효과가 얻어지지 않고, 또한 600g/m2를 넘으면 제어부(20)의 경량성 등을 확보할 수 없으므로 바람직하지 않다.
상기 흡음층을 구성하는 섬유의 섬도는 0.5 ~ 25데시텍스의 범위인 것이 바람직하다. 0.5데시텍스 미만에서는 저주파 소음의 흡수가 어렵고 쿠션성도 저하되므로 바람직하지 않으며, 25데시텍스를 넘으면 고주파 소음의 흡수가 어려우므로 바람직하지 않다.
상기 흡음층의 부직포의 인장강도는 10Kgf/㎠으로 형성되고, 소음감소계수(NRC)는 0,680으로 형성된다.
이러한 상기 흡음층이 제어부(20)의 외부케이스 내측에 부착 구비되므로 제어부(20)의 소음을 저감시킬 수 있다.
흡음층을 구성하는 부직포, 두께, 무게, 섬도 등의 구성 성분을 한정하고 구성비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 흡음 효과를 나타내었다.
또한 흡입 블로워(43)의 표면에는 방열용 코팅제가 도포되어 흡입 블로워(43)에서 방출되는 열이 외부로 원활히 방출되도록 하여서, 흡입 블로워(43)가 과도하게 가열되는 방지하고 열을 효과적으로 방출할 수가 있다.
이 방열용 코팅제 조성물은 부틸셀로솔브 12중량%, 메틸트리메톡시실란43중량%, 산화크롬 8중량%, 그라파이트 11중량%, 질화규소 7중량%, 수산화나트륨(NaOH) 5중량%, 산화티탄 4중량%, 발연 실리카 3중량%, 3-메르캅토프로필 트리메톡시실란 7중량%로 구성된다.
부틸셀로솔브는 방열 코팅층 보호 등의 역할을 하며, 메틸트리메톡시실란은 바인더 수지 역할을 하고, 산화크롬은 내마모 역할을 하며, 그라파이트는 열전도성과 전기적 특성이 우수하고, 질화규소는 강도 향상 및 균열을 방지하며, 수산화나트륨은 분산제 역할을 하고, 산화티탄은 내후성을 위해서, 발연 실리카는 침강방지 역할을 하고, 3-메르캅토프로필 트리메톡시실란은 부착력 증강 등의 역할을 한다.
방열 두께는 8~1500㎛을 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.
또한, 케이스(42) 하부와 이에 설치되는 흡입 블로워(43) 사이에는 충격완화부가 부착, 설치될 수 있다.
충격완화부는 고무 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 충격완화부의 원료 함량비는 고무 68중량%, 트리메틸치오우레아 9중량%, 아로마틱오일 8중량%, 카아본블랙 9중량%, 3C(N-PHENYL-N'-ISOPROPYL- P-PHENYLENEDIAMINE) 6중량%를 혼합한다.
트리메틸치오우레아는 가황촉진 향상 등을 위해 첨가되며, 아로마틱오일은 연화제 역할을 위해 첨가되고, 카아본블랙은 내마모성, 열전도성 등을 증대하거나 향상시키기 위해 첨가되며, 3C (N-PHENYL-N'-ISOPROPYL- P-PHENYLENEDIAMINE)는 산화방지제로 첨가된다,
따라서 본 발명은 충격완화부의 탄성, 인성 및 강성이 증대되므로 내구성이 향상되며, 이에 따라 충격완화부의 수명이 증대된다.
고무재질의 인장강도는 150Kg/㎠, 신율 620%로 형성된다.
고무재질 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치 등을 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.
10 : 악취 검출용 광학식 센서
11 : 시료실
11-1 : 악취가스 유입구
11-2 : 악취가스 배출구
12 : 광원케이스
13 : 수광케이스
14 : 제1미러
15 : 제2미러
16 : 레이저 광원
17 : 검출부
18 : 자동온도조절기
19 : 자동습도조절기
20 : 제어부
21 : 제어회로
22 : 신호 증폭부
23 : CPU
31 : 제1카메라
32 : 제2카메라
40 : 악취 제거 장치
41 : 악취 배출관
42 : 케이스
43 : 흡입 블로워
44 : 흡착 필터
45 : 공기 배출관
50 : 관제 센터
11 : 시료실
11-1 : 악취가스 유입구
11-2 : 악취가스 배출구
12 : 광원케이스
13 : 수광케이스
14 : 제1미러
15 : 제2미러
16 : 레이저 광원
17 : 검출부
18 : 자동온도조절기
19 : 자동습도조절기
20 : 제어부
21 : 제어회로
22 : 신호 증폭부
23 : CPU
31 : 제1카메라
32 : 제2카메라
40 : 악취 제거 장치
41 : 악취 배출관
42 : 케이스
43 : 흡입 블로워
44 : 흡착 필터
45 : 공기 배출관
50 : 관제 센터
Claims (4)
- 축사의 내부 및 외부에 설치되어 악취를 검출하는 악취 검출용 광학식 센서(10); 상기 축사의 내부공간과 연결되어 악취를 흡입 제거하는 악취 제거 장치(40); 상기 악취 검출용 광학식 센서(10)의 검출 신호를 수신하여 악취 농도를 결정하는 제어부(20); 및 상기 제어부(20)의 악취 농도 결정 신호를 수신하여 악취 농도가 기준치 이상이면, 악취 민원 해소 및 악취 제거를 위한 선제적 대응을 위해 상기 제어부(20)에 상기 악취 제거 장치(40)에 대한 구동 명령을 전송하는 관제 센터(50)를 포함하여 구성되고;
상기 악취 검출용 광학식 센서(10)는,
일측부 및 타측부에 각각 악취가스 유입구(11-1)와 악취가스 배출구(11-2)가 형성되고, 내표면에 반사물질이 코팅된 시료실(11)과, 상기 시료실(11)의 일단부에 체결되는 광원케이스(12)와, 상기 시료실(11)의 타단부에 체결되는 수광케이스(13)와, 상기 광원케이스(12)와 시료실(11)의 경계부에 장착되는 제1미러(14)와, 상기 수광케이스(13)와 시료실(11)의 경계부에 장착되는 제2미러(15)와, 상기 광원케이스(12)의 내부에 장착되어 상기 제1미러(14)를 통해 악취가스가 유입된 시료실(11) 내로 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원(16)과, 상기 수광케이스(13)의 내부에 장착되어, 상기 시료실(11)로 조사된 레이저 빔이 악취가스 입자에 의하여 제1미러(14)와 제2미러(15) 간에 반복적으로 반사될 때, 상기 제2미러(15)를 투과하는 레이저 빔을 수광하여 검출하여 상기 제어부(20)로 전송하는 검출부(17)로 구성되며;
상기 제어부(20)는,
상기 광원(16)에 대한 레이저 빔 조사 횟수 및 조사량을 제어하는 제어회로(21); 상기 검출부(17)의 검출 신호를 증폭시키는 신호 증폭부(22); 상기 신호 증폭부(22)의 증폭 신호를 기반으로 악취 농도를 결정하는 CPU(23)로 구성되고;
상기 악취 제거 장치(40)는,
상기 축사의 내부공간과 연결되는 악취 배출관(41); 상기 악취 배출관(41)과 연결되는 소정 체적의 케이스(42); 상기 케이스(42)의 하부에 내설되어 악취를 흡입하는 흡입 블로워(43); 상기 케이스(42)의 상부에 내설되어 악취 입자를 흡착 제거하는 흡착 필터(44); 및 상기 케이스(42)의 상단부에 연결되어 상기 흡착 필터(44)를 통과한 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출관(45)으로 구성되며;
시료실(11)의 내부에는 악취 농도의 측정 환경이 일정하게 유지되도록 제어부(20)의 제어신호에 의하여 항온 항습을 위해 구동되는 자동온도조절기(18)와 자동습도조절기(19)가 내설되고;
축사 내에서 사육되는 가축수 변화를 모니터링하여 제어부(20)에 전송하는 제1카메라(31)와, 축사 내의 가축들이 배설하는 배설물 변화를 바닥에 배설물이 쌓인 면적으로 모니터링하여 제어부(20)에 전송하는 제2카메라(32)가 구비되며;
제어부(20)는 제1카메라(31)에서 전송된 가축수 변화 신호와, 제2카메라(32)에서 전송된 배설물 변화 신호를 기반으로, 악취 검출용 광학식 센서(10)의 센싱 동작 여부를 결정하도록 구성되고;
레이저 광원(16)으로부터 조사되는 레이저 빔은 제1미러(14)를 통해 악취가스가 유입된 시료실(11) 내로 조사되며;
시료실(11) 내로 조사된 레이저 빔은 악취가스 입자에 닿음에 따라 사방으로 악취가스 입자가 광량을 흡수하고, 가스 입자를 투과한 레이저 빔은 시료실(11)의 내표면에 코팅된 반사물질에 닿아 반사되거나, 제1미러(14)와 제2미러(14)에 반사되어서 측정하고자 하는 악취가스의 농도 범위에 따라 30~80회의 반사경로가 이루어지도록 구비된 것을 특징으로 하는 TDLAS 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템. - 삭제
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230045179A KR102583461B1 (ko) | 2023-04-06 | 2023-04-06 | Tdlas 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230045179A KR102583461B1 (ko) | 2023-04-06 | 2023-04-06 | Tdlas 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102583461B1 true KR102583461B1 (ko) | 2023-09-27 |
Family
ID=88188976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230045179A KR102583461B1 (ko) | 2023-04-06 | 2023-04-06 | Tdlas 광학방식의 센서를 적용한 악취 측정 및 관리 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102583461B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200329981Y1 (ko) * | 2003-07-11 | 2003-10-17 | (주)엑센 | 유입부하 조절 수단에 따른 생물학적 유기 및 무기악취물질을 제거하는 장치 |
| KR20190048817A (ko) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 한국생산기술연구원 | 프리즘 반사체를 구비한 미세먼지 전구물질의 정밀 측정 시스템 |
| KR20190088117A (ko) | 2018-01-04 | 2019-07-26 | 충남대학교산학협력단 | 축사 악취 측정 및 탈취시스템 효율 평가 장치 |
| KR20230022487A (ko) * | 2021-08-09 | 2023-02-16 | 유한회사 줌바이오텍 | 악취 센서와 ict 융합 기술이 적용된 스마트 축사 악취 제어 및 모니터링 시스템 |
-
2023
- 2023-04-06 KR KR1020230045179A patent/KR102583461B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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| KR20230022487A (ko) * | 2021-08-09 | 2023-02-16 | 유한회사 줌바이오텍 | 악취 센서와 ict 융합 기술이 적용된 스마트 축사 악취 제어 및 모니터링 시스템 |
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