KR102584449B1 - 용접작업용 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접작업용 제어시스템에 관한 것으로, 용접 흄을 포함하는 오염물질의 발생량에 따라 집진속도를 조절하는 것은 물론 용접조건, 환경조건, 집진 조건 분석에 의해 오염물질 발생량과 이동경로를 예측하여 집진속도를 사전에 능동적으로 조절함으로써 집진 효율을 높이고 작업환경을 개선할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명은, 용접 작업장에서 발생하는 용접 흄을 포집하는 집진장치; 와이어 피더의 와이어 송급속도에 비례하여 집진장치의 집진속도를 조절하는 집진량 제어부; 작업장 외부의 미세먼지 농도와 작업장 내부의 미세먼지 농도를 실시간 모니터링하는 작업환경 모니터링부; 및 상기 피더의 와이어 송급속도를 근거로 시간당 와이어 소모량 및 누적 소모량을 산출하는 소모량 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

용접작업용 제어시스템{Control system for welding work}

본 발명은 용접작업용 제어시스템에 관한 것으로, 특히 용접 흄을 포함하는 오염물질의 발생량에 따라 집진속도를 조절하는 것은 물론 용접조건, 환경조건, 집진 조건 분석에 의해 오염물질 발생량과 이동경로를 예측하여 집진속도를 사전에 능동적으로 조절함으로써 집진 효율을 높이고 작업환경을 개선할 수 있도록 한 용접작업용 제어시스템에 관한 것이다.

조선, 자동차, 중장비, 건설 등 산업의 혁혁한 발전은 탄산가스를 이용한 용접이 대두되면서 급속히 이루어졌으며, 탄산가스를 이용한 용접용 와이어의 종류 또한 아크의 안정화, 탈산(脫酸) 등의 목적으로 용제가 충전되어 있는 복합와이어(Fluxcorded wire) 등으로 다양화되면서 탄산가스를 이용한 용접작업시 발생하는 인체 및 환경에 유해한 용접 흄(Fume) 및 용접가스가 심각한 산업안전 문제로 대두되고 있다.

이러한 용접 흄(Fume) 및 용접가스는 사람이 흡입하게 되면 폐에 침착하게 되어 인체에 치명적인 악영향을 미치는바, 이러한 것으로부터 작업자의 건강을 보호하기 위해 방진, 방독마스크와 같은 안전보호구를 착용하거나, 작업장 내 집진기 설치, 또는 용접 흄(Fume) 집진토치의 사용 등으로 이를 해소하고자 노력해 왔다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 용접장치는 용접 흄 흡입용 토치(10), 용접가스를 제공함과 동시에 작업범위를 조절하는 와이어송급장치(20) 및 필터(31)가 설치된 집진장치(30)를 포함하여 이루어졌다.

상기 용접 흄 흡입용 토치(10)는 용접용 노즐(11)과 연결되며, 각도조절이 용이한 토치용 바디가 내장되고, 토치용 바디가 내장된 토치그립 전단부에는 고무재 또는 이와 유사한 연질재로 된 용접 흄 흡입관이 연결된다. 그리고, 상기 용접 흄 흡입관의 끝단에 전후로 슬라이딩하는 흡입용 노즐(11)이 구비된다.

상기 집진장치(30)는 배출구가 형성된 하우징(32)의 상단 내측으로 진공실이 마련되고, 상기 진공실과 배출구 사이에 흡입용모터(33)가 설치된다. 상기 하우징(32)의 일측면에 흡입관이 형성된 하단에는 흄박스(35)가 설치되고, 상기 하우징(32)의 내측으로는 착탈 가능하게 필터부재(31)가 설치되며, 용접가스를 공급함과 동시에 작업범위를 조절할 수 있도록 용접 와이어가 권취된 통상의 와이어송급장치(20)가 일측에 연결되어 구비된다.

상기와 같이 구성된 용접 흄 집진장치의 작동을 살펴보면, 작업자가 용접을 실시할 때 용접 흄(Fume)이 발생하게 되는데, 이때 이러한 용접 흄(Fume)은 대기로 방출된다. 이를 용접과 동시에 용접 흄 집진장치에 구비된 흡입용모터(33)가 작동함으로 용접용 노즐의 외부를 감싸고 있는 용접용 흡입관 노즐로 용접 흄(Fume)이 빨려 들어가게 된다. 상기 용접용 흡입관 노즐에 의해 흡입된 용접 흄(Fume)은 용접 흄 흡입관을 통해 하우징(32)의 내측으로 인입되고, 상기 흡입관을 통해 하우징(32)으로 인입된 용접 흄(Fume)은 흡입용모터(33)의 흡입력에 의해 상부로 이동되며 상부로 이동시 필터부재(31)에 의해 용접 흄(Fume)이 여과된다. 이렇게 여과된 용접 흄(Fume)은 상기 진공실 및 흡입용모터(33)를 경유하여 배출구을 통해 대기로 방출된다.

하지만, 단순히 이같은 종래 용접 흄 집진장치만으로는 용접 흄을 포함하는 오염물질의 발생량에 따라 집진속도를 능동적으로 조절하면서 작업장의 환경을 개선하는데에는 한계가 있었다.

등록실용신안공보 제20-0200619호(2000.08.10.)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 용접 흄을 포함하는 오염물질의 발생량에 따라 집진속도를 조절하는 것은 물론 용접조건, 환경조건, 집진 조건 분석에 의해 오염물질 발생량과 이동경로를 예측하여 집진속도를 사전에 능동적으로 조절함으로써 집진 효율을 높이고 작업환경을 개선할 수 있도록 한 용접작업용 제어시스템를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 용접작업용 제어시스템은, 용접 작업장에서 발생하는 용접 흄을 포집하는 집진장치; 와이어 피더의 와이어 송급속도에 비례하여 집진장치의 집진속도를 조절하는 집진량 제어부; 작업장 외부의 미세먼지 농도와 작업장 내부의 미세먼지 농도를 실시간 모니터링하는 작업환경 모니터링부; 및 상기 피더의 와이어 송급속도를 근거로 시간당 와이어 소모량 및 누적 소모량을 산출하는 소모량 산출부;를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 집진량 제어부는 와이어 송급속도와 함께 상기 토치에 공급되는 쉴드가스 공급속도에 비례하여 집진장치의 집진속도를 조절하되, 와이어 송급속도와 쉴드가스 공급속도에 서로 다른 비중을 두고 집진장치의 집진속도를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 토치 인근에 설치되어 토치에 공급되는 쉴드가스의 유량을 측정하는 제1유량센서와, 가스 분배기 인근에서 분배된 직후의 쉴드가스 유량을 측정하는 제2유량센서를 구비하여, 상기 집진량 제어부는 상기 제1유량센서에서 측정된 쉴드가스 유량으로부터 쉴드가스 공급속도를 산출하여 집진장치의 집진속도를 조절하며, 상기 작업환경 모니터링부는 상기 제2유량센서에서 측정된 쉴드가스의 유량과 상기 제1유량센서에서 측정한 쉴드가스의 유량을 비교하여 중간에서 누설되는 쉴드가스 누설량을 산출하고, 상기 쉴드가스 누설량이 일정 수치 이상이면 점검요청 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 집진장치의 집진속도 보정계수를 산출하여 상기 집진량 제어부가 집진장치의 집진속도를 보정하도록 제공하는 집진량 보정부를 더 포함하며, 상기 집진량 보정부는, 상기 작업환경 모니터링부으로부터 작업장 외부의 미세먼지 농도 정보와 작업장 내부의 미세먼지 농도 정보를 제공받아 하기의 수식에 의해 보정계수를 산출하며,

보정계수 = (작업장 내부의 미세먼지 농도 - 작업장 외부의 미세먼지 농도)/작업장 외부의 미세먼지 농도

상기 집진량 제어부는 상기 집진량 보정부가 산출한 보정계수와 비례하여 가중치를 두고 집진장치의 집진속도를 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 집진량 보정부에서는 작업장에서 다수의 구역에 설치되어 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정센서들로부터 구역별 미세먼지 농도 정보를 실시간으로 제공받아 구역별 가중치를 산출하며, 상기 집진량 제어부는 상기 집진량 보정부가 산출한 구역별 가중치를 적용하여 각 구역에 설치된 집진장치의 집진속도를 차별적으로 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 작업장에서 다수의 구역에 설치되어 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정센서들로부터 구역별 미세먼지 농도 정보를 실시간으로 제공받아서 각 구역별로 단위시간당 미세먼지 농도 변화율을 산출하고, 이로부터 미세먼지의 이동경로 정보를 생성하는 이동경로 예측부를 더 포함하며, 상기 집진량 제어부는 상기 이동경로 예측부에서 생성한 미세먼지의 이동경로 정보를 제공받아 각 구역에 설치된 집진장치의 집진속도를 선제적으로 증가시키거나 감소시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 이동경로 예측부가 생성하는 미세먼지의 이동경로 정보는 단위시간당 미세먼지 감소 속도가 가장 높은 구역과 단위시간당 미세먼지 증가 속도가 가장 높은 구역을 기점과 종점으로 하고 그 중간에 위치한 구역들을 가상으로 연결하여 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 작업장에서 다수의 구역에 설치되어 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정센서들로부터 구역별 미세먼지 농도 정보를 실시간으로 제공받아 각 구역별로 설치된 배기팬의 회전속도를 증감시키는 작업환경 개선부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 작업장의 각 구역에서 사용되는 용접용 마스크 장치에는 바라보는 방향을 감지할 수 있도록 자이로센서가 설치되며, 상기 집진량 제어부는 상기 용접용 마스크 장치가 하향하여 눕혀진 상태가 되면 집진장치의 집진속도를 낮추고 상기 용접용 마스크 장치가 상방을 바라보거나 측방을 바라보도록 세워진 상태가 되면 집진장치의 집진속도를 높이는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 용접용 마스크 장치는, 용접 작업자의 얼굴을 가려주며 전면에는 투시창이 설치된 마스크 본체; 및 상기 마스크 본체 내부에 장착되며, 전면에는 상기 마스크 본체의 투시창을 통해서 투시되는 상기 마스크 본체의 전방을 촬영하는 카메라가 설치되고, 후면에는 용접 작업자의 눈높이에 대응하는 위치에 상기 카메라가 촬영한 실제 이미지와 증강현실 콘텐츠를 반영한 증강현실 레이어를 오버랩한 합성 이미지를 출력하는 디스플레이를 구비하는 증강현실 글라스 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 증강현실 글라스 모듈은 상기 카메라에서 촬영한 실제 이미지로부터 용접 대상물에 표시되는 용접대상 부위를 인식하는 인식부; 및 상기 인식부에서 인식한 용접대상 부위를 상기 증강현실 콘텐츠로서 선 또는 폐곡선의 형태로 표시하는 반투명의 증강현실 레이어를 생성하는 레이어 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 투시창은 광차단 재질의 것으로 구비되며, 상기 인식부는 용접작업 전에 용접 작업자가 용접 대상물 표면에서 가용접 불꽃을 일으키면서 용접대상 부위를 지시하면 가용접 불꽃을 따라 용접대상 부위로 인식하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 투시창은 투명 재질의 것으로 구비되며, 상기 인식부는 용접 대상물에 미리 표시된 색상 또는 표식을 인식하여 용접대상 부위로 인식하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 증강현실 글라스 모듈은 용접 불꽃으로 인해 일정 이상의 조도가 감지되는 순간 용접 작업자의 시력을 보호하기 위하여 상기 카메라가 촬영한 실제 이미지의 명암을 일정 이하로 낮추어주는 셔터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 마스크 본체의 전면 하부에는 다수의 공기흡입구가 형성된 흡배기 영역이 구비되고, 상기 흡배기 영역에는 미세먼지를 걸러내는 집진필터가 설치되며, 상기 집진필터 전면에서 집진 전 미세먼지 농도를 측정하는 제1미세먼지 측정센서와, 상기 집진필터 후면에서 집진 후 미세먼지 농도를 측정하는 제2미세먼지 측정센서로 구비되며, 상기 제2미세먼지 측정센서에서 측정된 집진 후 미세먼지 농도가 상기 증강현실 콘텐츠로서 증강현실 레이어에 표시되며, 집진 후 미세먼지 농도가 일정 수치 이상인 경우 상기 증강현실 레이어에 필터 교환 요청을 위한 문자 또는 기호가 추가로 표시되도록 하며, 상기 제1미세먼지 측정센서에서 측정된 집진 전 미세먼지 농도 정보는 상기 증강현실 글라스 모듈에 포함된 통신부를 통해 관리서버에 실시간 제공되며, 측정된 집진 전 미세먼지 농도가 일정 수치 이상인 경우 해당 작업장의 작업환경 개선을 요청할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 용접작업용 제어시스템은 용접 흄을 포함하는 오염물질의 발생량에 따라 집진속도를 조절하는 것은 물론 용접조건, 환경조건, 집진 조건 분석에 의해 오염물질 발생량과 이동경로를 예측하여 집진속도를 사전에 능동적으로 조절함으로써 집진 효율을 높이고 작업환경을 개선할 수 있도록 한 용접작업용 제어시스템를 제공하는데 있다.

도 1은 종래기술을 설명하기 위한 참조도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템이 적용된 전체 용접시스템의 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템의 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치의 사시도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치의 후면사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치의 후면도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치의 부분 분해사시도
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치의 후면 부분 분해사시도
도 9는 도 4의 I-I'에 따른 단면도
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치의 구성도

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 용접작업용 제어시스템에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 지니고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 지니는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

<실시예>

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템이 적용된 전체 용접시스템의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템의 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템은 집진장치(310), 배기팬(330), 집진량 제어부(321), 작업환경 모니터링부(322), 소모량 산출부(323), 집진량 보정부(324), 이동경로 예측부(325), 작업환경 개선부(326), 제1유량센서(260a), 제2유량센서(260b), 미세먼지 측정센서(140a,140b), 자이로센서(140c)를 주요 구성요소로 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템은 위와 같은 구성요소들에 의해 용접 흄을 포함하는 오염물질의 발생량에 따라 집진속도를 조절하는 것은 물론 용접조건, 환경조건, 집진 조건 분석에 의해 오염물질 발생량과 이동경로를 예측하여 집진속도를 사전에 능동적으로 조절함으로써 집진 효율을 높이고 작업환경을 개선할 수 있도록 구성된다.

이하, 상기 구성요소들을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

상기 집진장치(310)는 용접 작업장에서 발생하는 용접 흄을 포집한다. 상기 집진장치(310)는 본 출원인이 공개특허공보 제2020-0063843호(2020.06.05)를 통해 개시한 용접 홈 집진장치와 같이 토치(240)에서 발생되는 용접 흄을 모터의 회전력에 의해 필터가 설치된 하우징 내부로 흡입하여 포집하는 집진장치로 구비될 수 있다.

상기 배기팬(330)은 작업장의 오염된 공기를 외부로 배출하기 위해 설치된 것으로 배기덕트 내에 구비된다. 상기 배기팬(330)은 작업장에서 다수의 구역에서 작업환경 개선부(322)에 의해 회전속도가 조절되며 해당 구역의 미세먼지 농도가 상대적으로 높은 경우 배기팬(330)의 회전속도가 증가되며, 낮은 경우 배기팬(330)의 회전속도를 감소된다. 상기 배기팬(330)이 작업환경 개선부(322)에 의해 회전속도를 조절되도록 한 구성에 따르면 배기팬(330)의 작동으로 인한 에너지 소모를 최소화하면서 작업장 전체의 미세먼지 농도를 적정수준으로 유지함으로써 작업환경을 개선시킬 수 있게 된다.

상기 집진량 제어부(321)는 집진장치(310)의 집진속도를 조절하여 집진량을 제어하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 집진량 제어부(321)는 와이어 피더(280)의 와이어 송급속도에 비례하여 집진장치(310)의 집진속도를 조절한다. 여기서, 상기 집진량 제어부(321)는 토치(240)에 인가되는 용접 전류 및 전압의 크기에 비례하여 집진장치(310)의 집진속도를 조절하도록 구성될 수도 있다.

여기에 더해 상기 집진량 제어부(321)는 상기 토치(240)에 공급되는 쉴드가스 공급속도에 비례하여 집진장치(310)의 집진속도를 조절할 수 있도록 구성된다. 다만, 와이어 송급속도와 쉴드가스 공급속도에 서로 다른 비중을 두고 집진장치(310)의 집진속도를 조절하도록 함으로써 와이어 송급속도와 쉴드가스 공급속도 모두를 고려하여 집진장치(310)의 집진속도를 조절할 수 있도록 한다. 예컨대, 와이어 송급속도에는 0.8의 비중을 적용하고 쉴드가스 공급속도에는 0.2의 비중을 두어 집진장치(310)의 집진속도를 조절할 수 있다. 이처럼 상기 집진량 제어부(321)가 쉴드가스 공급속도를 고려하여 집진장치(310)의 집진속도를 조절하기 위해서는 도 2에 도시된 것처럼 토치(240) 인근에 설치되어 토치(240)에 공급되는 쉴드가스의 유량을 측정하는 제1유량센서(260a)와, 가스 분배기 인근에서 분배된 직후의 쉴드가스 유량을 측정하는 제2유량센서(260b)를 설치하며, 상기 집진량 제어부(321)는 제1유량센서(260a)에서 측정된 쉴드가스 유량으로부터 쉴드가스 공급속도를 산출함으로써 집진장치(310)의 집진속도를 조절할 수 있다.

상기 작업환경 모니터링부(322)는 제2유량센서(260b)에서 측정된 쉴드가스의 유량과 제1유량센서(260a)에서 측정한 쉴드가스의 유량을 비교하여 중간에서 누설되는 쉴드가스 누설량을 산출하고, 상기 쉴드가스 누설량이 일정 수치 이상이면 점검요청 신호를 생성하여 관리실에 통보한다. 이로써 관리자가 즉각적으로 쉴드가스의 누설부위를 점검함으로써 쉴드가스의 오남용을 방지하고 과도한 쉴드가스 공급으로 인한 비용 증가와 탄소배출 증가 문제를 방지할 수 있도록 한다.

상기 소모량 산출부(323)는 토치(240)의 용접 전류 및 전압의 크기, 상기 와이어 피더(280)의 와이어 송급속도, 상기 토치(240)를 통해 공급되는 쉴드가스 공급유량으로부터 시간당 전력 소모량, 시간당 와이어 소모량 및 시간당 쉴드가스 소모량 및 이들의 누적 소모량을 산출한다. 이렇게 산출된 소모량 정보는 데이터베이스(327)에 저장된다. 이처럼 소모량 산출부(323)를 구비한 구성에 의해 용접작업에 따른 비용지출 동향을 파악하고 비용절감을 위한 계획을 세우는 것이 가능해진다. 소모량 산출부(323)에서 산출한 소모량 정보는 데이터베이스(327)에 저장된다.

상기 집진량 보정부(324)는 집진장치(310)의 집진속도 보정계수를 산출하여 상기 보정계수를 집진량 보정부(324)가 집진장치(310)의 집진속도를 보정하도록 제공하는 역할을 한다. 상기 집진량 보정부(324)는 작업환경 모니터링부(322)으로부터 작업장 외부의 미세먼지 농도 정보와 작업장 내부의 미세먼지 농도 정보를 제공받아 하기의 수식에 의해 보정계수를 산출한다.

보정계수 = (작업장 내부의 미세먼지 농도 - 작업장 외부의 미세먼지 농도)/작업장 외부의 미세먼지 농도

그러면 집진량 제어부(321)는 이렇게 산출된 보정계수와 비례하여 가중치를 두고 집진장치(310)의 집진속도를 보정하게 된다.

나아가 상기 집진량 보정부(324)에서는 작업장에서 다수의 구역에 설치되어 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정센서들로부터 구역별 미세먼지 농도 정보를 실시간으로 제공받아 구역별 가중치를 산출한다. 이에 따라 집진량 제어부(321)는 집진량 보정부(324)가 산출한 구역별 가중치를 적용하여 각 구역에 설치된 집진장치(310)의 집진속도를 차별적으로 보정한다. 이로써 작업장의 외부 환경을 기준으로 하여 각 구역별로 작업장 내부의 집진속도를 조절하는 것이 가능하다.

상기 이동경로 예측부(325)는 집진량 제어부(321)가 집진장치(310)의 집진속도를 선제적으로 증감할 수 있도록 미세먼지의 이동경로 정보를 생성하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 이동경로 예측부(325)는 작업장에서 다수의 구역에 설치되어 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정센서들로부터 구역별 미세먼지 농도 정보를 실시간으로 제공받아서 각 구역별로 단위시간당 미세먼지 농도 변화율을 산출하고, 단위시간당 미세먼지 감소 속도가 가장 높은 구역과 단위시간당 미세먼지 증가 속도가 가장 높은 구역을 기점과 종점으로 하고 그 중간에 위치한 구역들을 가상으로 연결하여 미세먼지의 이동경로와 이동방향이 포함된 이동경로 정보를 생성한다. 이처럼 디동경로 예측부가 미세먼지의 이동경로 정보를 생성하면 상기 집진량 제어부(321)는 상기 이동경로 예측부(325)에서 생성한 미세먼지의 이동경로 정보를 제공받아 각 구역에 설치된 집진장치(310)의 집진속도를 선제적으로 증가시키거나 감소시킨다. 예컨대 미세먼지 농도 변화율이 증가하는 속도가 가장 높은 구역의 경우 현재 미세먼지 농도가 가장 높은 구역은 아니지만 집진장치(310)를 최고수준의 집진속도로 운전함으로써 미세먼지 농도가 최악의 상황으로 높아지는 것을 방지할 수 있다. 그리고 그 외에 미세먼지 농도 변화율이 증가하는 속도가 높은 구역들의 경우에도 집진장치(310)의 집진속도를 가중치를 두고 더 높여준다.

상기 작업환경 개선부(326)는 작업장에서 다수의 구역에 설치된 미세먼지 측정센서(140a,140b)들로부터 구역별 미세먼지 농도 정보를 실시간으로 제공받아 미세먼지 농도가 상대적으로 높은 경우 배기팬(330)의 회전속도를 증가시키고 낮은 경우 배기팬(330)의 회전속도를 감소시킨다. 상기 배기팬(330)은 배기덕트 내에 설치되어 작업장의 미세먼지를 작업장 외부로 배출한다. 이처럼 작업환경 개선부(326)가 구비된 구성에 따르면 배기팬(330)의 작동으로 인한 에너지 소모를 최소화하면서 작업장 전체의 미세먼지 농도를 적정수준으로 유지하여 작업환경을 개선시킬 수 있다.

상기 제1유량센서(260a)는 도 2에 도시된 것처럼 토치(240) 인근에 설치되어 토치(240)에 공급되는 쉴드가스의 유량을 측정하며, 상기 제2유량센서(260b)는 가스 분배기 인근에 설치되어 분배된 직후의 쉴드가스 유량을 측정한다. 이처럼 제1유량센서(260a) 및 제2유량센서(260b)를 구비한 구성에 따르면 쉴드가스의 최종 공급유량을 측정할 수 있는 것은 물론, 쉴드가스의 최초 분기된 공급유량과 최종 공급유량 측정에 의해 중간에서 누설되는 쉴드가스 누설량도 산출하여 조취를 취할 수 있게 된다. 또한, 상기 집진량 제어부(321)는 제1유량센서(260a)에서 측정된 쉴드가스 유량으로부터 쉴드가스 공급속도를 산출하여 쉴드가스의 공급속도에 비례하여 집진장치(310)의 집진속도를 조절할 수 있게 된다. 쉴드가스의 공급속도가 많다는 것은 그와 비례하여 용접량과 흄의 발생량이 많다는 것을 의미하기 때문이다. 한편, 상기 작업환경 모니터링부(322)는 상기 제2유량센서(260b)에서 측정된 쉴드가스의 유량과 제1유량센서(260a)에서 측정한 쉴드가스의 유량을 비교하여 중간에서 누설되는 쉴드가스 누설량을 산출하고, 산출된 쉴드가스 누설량이 일정 수치 이상이면 점검요청 신호를 생성하여 관리실에 통보할 수 있도록 한다. 이로써 중간에서 불필요하게 소모되는 쉴드가스의 양을 최소화하는 것이 가능하다.

상기 미세먼지 측정센서(140a,140b)는 작업장의 각 구역에서 미세먼지 농도를 측정하는 역할을 한다. 이같은 미세먼지 측정센서가 각 구역에서 미세먼지 농도를 측정하여 구역별 미세먼지 농도 정보를 실시간으로 생성할 수 있게 되면, 이같인 생성된 구역별 미세먼지 농도 정보는 집진량 제어부(321)와 집진량 보정부(324)에서 집진장치(310)의 집진속도를 조절하기 위한 근거가 된다. 또한 이동경로 예측부(325)에서 이동경로 예측 정보를 생성하고, 작업환경 개선부(326)가 배기팬(330)의 회전속도를 증감시켜 작업환경을 개선하기 위한 근거가 된다. 이같은 미세먼지 측정센서는 작업장의 각 구역에 고정된 형태로 설치될 수 있으며, 용접용 마스크 장치(100)의 마스크 본체에 설치된 형태로 작업장의 각 구역에 구비될 수도 있다. 후자의 경우 상기 미세먼지 측정센서는 마스크 본체의 전면 하부에 구비된 흡배기 영역에서 설치되되 집진필터 전면에서 집진 전 미세먼지 농도를 측정하는 제1미세먼지 측정센서(140a)와, 상기 집진필터 후면에서 집진 후 미세먼지 농도를 측정하는 제2미세먼지 측정센서(140b)로 구비된다. 제1미세먼지 측정센서(140a)는 현재 위치한 구역에서 정화되지 않은 미세먼지 농도를 측정하여 미세먼지 농도 정보를 생성하고 이를 관리실, 집진량 제어부(321), 집진량 보정부(324), 이동경로 예측부(325) 및 작업환경 개선부(326)에 전달하여 활용될 수 있도록 한다. 상기 제2미세먼지 측정센서(140b)는 집진필터에 의해 집진된 후의 정화된 미세먼지 농도를 측정하며, 이렇게 측정된 미세먼지 농도가 증강현실 콘텐츠로서 증강현실 레이어에 표시된다. 집진 후 미세먼지 농도가 일정 수치 이상인 경우 증강현실 레이어에 필터 교환 요청을 위한 문자 또는 기호가 추가로 표시되도록 한다.

상기 자이로센서(140c)는 작업장에서 사용되는 용접용 마스크 장치(100)에 설치되어 용접용 마스크 장치(100)가 바라보는 방향을 감지할 수 있도록 한다. 이로써, 상기 용접용 마스크 장치(100)가 하향하여 눕혀진 상태가 되면 해당 구역에서 용접작업이 정지된 것으로 간주하여 집진량 제어부(321)가 집진장치(310)의 집진속도를 낮추거나 집진장치(310)의 운전을 정지하고 용접용 마스크 장치(100)가 상방을 바라보거나 측방을 바라보도록 세워진 상태가 되면 해당 구역에서 용접작업이 진행 중인 것으로 간주하여 집진장치(310)의 집진속도를 높이게 된다. 이처럼 자이로센서(140c)가 용접용 마스크 장치(100)에 설치된 구성에 따르면 용접용 마스크 장치(100)의 자세 변화를 감지하는 것이 가능하며, 그에 따라 용접작업이 진행 중인지 또는 중단 중인지를 판단하여 이를 집진장치(310)의 집진속도 조절에 반영할 수 있는 것이다.

아래에서는 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 작업장 각 구역에 구비되어 중요 기능을 담당하는 용접용 마스크 장치(100)에 대해 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치의 후면사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치의 후면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치의 부분 분해사시도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치의 후면 부분 분해사시도이다. 그리고 도 9는 도 4의 I-I'에 따른 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 용접작업용 제어시스템에서 용접용 마스크 장치는 마스크 본체(110), 상기 마스크 본체(110)에 증강현실(Augmented Reality, AR) 기술을 접목해 주는 증강현실 글라스 모듈(120), 집진필터(130) 및 미세먼지 측정센서(140a,140b)를 주요 구성요소로 이루어진다.

상기 마스크 본체(110)는 통상의 용접용 마스크 형태와 크게 다르지 않으며 용접작업 시 용접 작업자의 얼굴을 가려서 보호해 주는 역할을 한다. 상기 마스크 본체(110)는 전면에 투시창(111)이 설치된다. 이 투시창(111)은 통상의 용접용 마스크의 투시창과 같이 광차단 재질의 것으로 구비될 수 있다. 하지만 증강현실 글라스 모듈(120)의 기능을 극대화하기 위하여 투명 재질의 것으로 구비되는 것이 바람직하다. 상기 투시창(111)이 투명 재질의 것으로 구비되는 경우에는 투시창(111)의 후면에 용접 불꽃으로부터 용접 작업자의 시력을 보호하기 위한 광차단 필터(112)가 착탈 가능하도록 장착된다. 이처럼 광차단 필터(112)가 착탈 가능하도록 구비된 구성에 의하면 마스크 본체(110)에 증강현실 글라스 모듈(120)이 장착될 때는 광차단 필터(112)를 투시창(111) 후면에서 탈거하여 증강현실 글라스 모듈(120)의 카메라(122)가 투시창(111)을 통해 마스크 본체(110) 전방을 원활하게 촬영하면서 광을 차단할 수 있도록 하며, 상기 마스크 본체(110)에 증강현실 글라스 모듈(120)을 장착하지 않을 때에는 투시창(111) 후면에 광차단 필터(112)를 장착하여 마스크 본체(110) 단독으로 용접작업을 수행할 수 있도록 한다.

상기 마스크 본체(110)의 후면 내부 좌편과 우편에는 도 7 및 도 8에 도시된 것처럼 증강현실 글라스 모듈(120)의 장착을 위한 한 쌍의 탄성거치대(113)가 설치된다. 상기 탄성거치대(113)는 마스크 본체(110) 내부의 좌편과 우편에서 증강현실 글라스 모듈(120)을 지지하여 장착시켜주는 역할을 한다. 상기 탄성거치대(113)는 마스크 본체(110)의 내부 측벽에 고정되는 고정부(113a)와, 상기 고정부(113a)로부터 후방으로 길쭉한 형태로 연장되고 탄성재질로 이루어져서 증강현실 글라스 모듈(120)의 본체(121) 측면에 밀착되도록 한 탄성연결부(113b)와, 상기 탄성연결부(113b)의 후단부에서 추가 연장 형성되고 상기 탄성연결부(113b)에 비해 내측으로 돌출된 형태로 이루어진 스냅결합부(113c)로 이루어진다. 여기서 상기 탄성거치대(113)의 고정부(113a)의 경우 서로 마주하는 내측면에서 돌출된 지지돌기(113d)가 더 형성된다.

이로써 증강현실 글라스 모듈(120)의 본체(121) 양측면 후단부에 형성된 스냅결합홈(121a)에 탄성거치대(113)의 스냅결합부(113c)가 먼저 스냅핑되어 안착되며, 증강현실 글라스 모듈(120)의 본체(121) 양측면 전단부에 형성된 돌기인입홈(121b)에 고정부(113a)의 지지돌기(113d)가 인입된 상태에서 탄성거치대(113) 한 쌍이 증강현실 글라스 모듈(120)을 안정적으로 지지하는 것이 가능해진다. 특히 상기 탄성거치대(113) 고정부(113a)의 지지돌기(113d)와 상기 증강현실 글라스 모듈(120) 본체(121) 양측면 전단부에 형성된 돌기인입홈(121b)의 구성에 의해 증강현실 글라스 모듈(120)의 전단부가 탄성거치대(113)의 고정점보다 마스크 본체(110)의 후면 내측으로 더 깊숙이 위치한 상태에서 전단부와 후단부 모두 지지를 받도록 한 안정적인 지지구조에 주목할 수 있다. 이는 탄성거치대(113)가 증강현실 글라스 모듈(120)을 쉽게 장착하고 분리할 수 있도록 하기 위해 후방으로 길게 뻗은 일자형 몸체로 형성됨에도 불구하고 용접작업에 방해가 되지 않도록 증강현실 글라스 모듈(120)울 매우 안정적으로 지지할 수 있음을 의미하는 것이다.

상기 탄성거치대(113)의 탄성연결부(113b) 내측면에는 마스크 본체(110)에 설치된 제1미세먼지 측정센서(140a) 및 제2미세먼지 측정센서(140b)와 전기적으로 연결되어 정보를 주고받을 수 있도록 한 연결단자(113e)가 설치된다. 이로써 증강현실 글라스 모듈(120)과 마스크 본체(110)에 설치된 제1미세먼지 측정센서(140a) 및 제2미세먼지 측정센서(140b) 간에 정보를 주고 받기 위하여 배선처리가 용이해진다.

상기 마스크 본체(110)의 전면 하부에는 다수의 공기흡입구(114a)가 형성된 흡배기 영역(114)이 구비되고, 상기 흡배기 영역(114) 내부에는 도 9에 도시된 것처럼 미세먼지를 걸러내는 집진필터(130)가 설치된다. 상기 집진필터(130)는 교체 가능한 형태로 설치되는 것이 바람직하다. 그리고 집진필터(130) 전면에는 집진 전 미세먼지 농도를 측정하는 제1미세먼지 측정센서(140a)가 설치되고, 집진필터(130) 후면에는 집진 후 미세먼지 농도를 측정하는 제2미세먼지 측정센서(140b)가 설치된다.

여기서 제1미세먼지 측정센서(140a)에서 측정된 집진 전 미세먼지 농도가 일정 수치 이상인 경우 증강현실 글라스 모듈(120)에 포함된 통신부를 통해 집진 전 미세먼지 농도 정보를 별도 설치된 관리서버에 제공하여 작업장의 작업환경 개선을 요청할 수 있도록 한다. 한편 상기 제2미세먼지 측정센서(140b)에서 측정된 집진 후 미세먼지 농도가 일정 수치 이상인 경우 증강현실 레이어에 증강현실 콘텐츠의 일부로서 필터교환 요청 문자 또는 기호로 표시하게 된다.

상기 증강현실 글라스 모듈(120)은 서두에서 설명된 것처럼 용접 작업자에게 직접적으로 용접작업의 편의성과 효율성을 높일 수 있는 정보를 제공하며, 용접 작업자의 신체 컨디션과 작업환경을 실시간으로 모니터링하여 거시적인 관점에서 작업환경을 개선하고 보다 효율적인 작업 관리체계를 구축할 수 있도록 하는데 핵심적인 역할을 하게 된다.

이를 위해 상기 증강현실 글라스 모듈(120)은 도 7 및 도 8에 도시된 것처럼 투시창(111) 후면에 대응하는 위치에서 마스크 본체(110)에 구비된 한 쌍의 탄성거치대(113)에 의해 간단히 착탈 가능하게 장착된다. 이를 위해 증강현실 글라스 모듈(120)의 본체(121) 양측면 전단부와 후단부에 각각 돌기인입홈(121b)과 스냅결합홈(121a)이 요입된 형태로 형성된다. 이로써 상기 증강현실 글라스 모듈(120)이 탄성거치대(113)의 고정부(113a) 지지돌기(113d)와 스냅결합부(113c)에 의해 안정적으로 지지를 받는다.

상기 증강현실 글라스 모듈(120)의 본체 전면에는 마스크 본체(110)의 투시창(111)을 통해 마스크 본체(110)의 전방을 촬영하는 카메라(122)가 설치되고 후면에는 용접 작업자의 눈높이에 대응하는 위치에 카메라(122)가 투시창(111)을 통해 촬영한 실제 이미지와 증강현실 콘텐츠를 반영한 증강현실 레이어를 오버랩한 합성 이미지를 출력하는 디스플레이(123)를 구비한다. 내부적으로는 도 10에 도시된 것처럼 증강현실 기능을 구현하기 위해 모듈 전체를 제어하는 제어부를 중심으로 인식부, 레이어 생성부, 셔터부, 위치정보 생성부가 구비되며, 용접 작업자의 신체 컨디션을 모니터링하기 위하여 심박수 측정센서(124a)와 체온 측정센서(124b)도 함께 구비된다. 여기서 상기 증강현실 글라스 모듈(120)의 본체(121) 전면에는 카메라(122)의 렌즈 둘레를 따라 연질의 탄성소재로 이루어진 밀착쉴드링(122a)이 설치된다. 상기 밀착쉴드링(122a)은 증강현실 글라스 모듈(120)이 마스크 본체(110)에 장착되었을 때 투시창(111) 후면에 밀착된 상태가 되면서 투시창(111) 후면에서 발생되기 쉬운 난반사로부터 카메라(122) 촬영이 방해받지 않도록 보호하는 역할을 한다.

상기 인식부는 상기 카메라(122)에서 촬영한 실제 이미지로부터 용접 대상물에 표시되는 용접대상 부위를 인식하며, 상기 레이어 생성부는 인식부에서 인식한 용접대상 부위를 증강현실 콘텐츠로서 선 또는 폐곡선의 형태로 표시하는 반투명의 증강현실 레이어를 생성하는 역할을 한다. 여기서 상기 인식부는 용접작업 전에 용접 작업자가 용접 대상물 표면에서 가용접 불꽃을 일으키면서 용접대상 부위를 지시하면 가용접 불꽃을 따라 용접대상 부위로 인식하도록 한다. 이 경우는 투시창(111)이 용접 작업자의 시력보호를 위해 자체적으로 광의 대부분을 차단하는 편광글라스 등의 광차단 재질의 것으로 구비된 경우에 적합하며, 통상의 용접용 마스크를 그대로 활용하는 것이 가능하다는 장점이 있다.

한편, 상기 인식부는 용접 대상물에 미리 표시된 색상 또는 표식을 인식하여 용접대상 부위로 인식하도록 할 수도 있다. 이 경우는 투시창(111)이 자체적으로 광을 차단하도록 구성되지 않은 경우에 적합하다. 투시창(111)이 자체적으로 광을 차단하지 않도록 구성되는 후자의 경우 이미 전술된 것처럼 상기 증강현실 글라스 모듈(120)의 극대화하는데 유리하다.

상기 셔터부는 증강현실 글라스 모듈(120)에서 용접 불꽃으로 인해 일정 이상의 조도가 감지되는 순간 카메라(122)가 촬영한 실제 이미지의 명암을 일정 이하로 낮추어준다. 이같은 셔터부가 구비되면 강렬한 용접 불꽃에 노출되는 시간을 최소화하여 용접 작업자의 시력을 보다 능동적으로 보호할 수 있게 된다.

상기 위치정보 생성부는 현재 위치를 감지하여 위치정보를 생성하는 역할을 한다. 이로써 통신부를 통해 외부 관리서버에 위치정보를 제공할 수 있게 된다. 이처럼 증강현실 글라스 모듈(120)이 위치정보 생성부를 구비하게 되면 여러 작업장에서 사용되고 있는 다수의 용접용 마스크 장치에 식별번호를 부여하여 이들의 위치를 확인할 수 있으므로 체계적인 비품관리가 가능해진다는 장점이 있다.

상기 통신부는 상기 증강현실 글라스 모듈(120)의 통신을 담당하며 도 9에 도시된 것처럼 관리서버와 증강현실 글라스 모듈 간 연결을 담당한다. 이같은 통신부를 구비하게 되면 증강현실 글라스 모듈(120)은 원격지에 위치한 관리서버에 자신이 수집하고 생성한 정보들을 제공하고, 인터넷을 통한 외부 정보(제2환경정보)들을 관리서버로부터 제공받는 것이 가능해진다. 이같이 송수신되는 정보들 중 선정된 정보들은 증강현실 콘텐츠로서 증강현실 레이어에 표시한다.

상기 심박수 측정센서(124a)는 증강현실 글라스 모듈(120)의 후면에 설치되며 용접 작업자의 얼굴을 접촉하여 심박수를 측정하는 역할을 수행한다. 이로써 상기 심박수 측정센서(124a)가 측정하여 생성한 작업자의 심박수 정보를 증강현실 콘텐츠로서 증강현실 레이어에 표시할 수 있다.

상기 체온 측정센서(124b)는 상기 심박수 측정센서(124a)와 마찬가지로 증강현실 글라스 모듈(120)의 후면에 설치되며 용접 작업자의 얼굴을 접촉하여 체온을 측정하는 역할을 수행한다. 이로서 상기 체온 측정센서(124b)가 측정하여 생성한 작업자의 체온 정보를 증강현실 콘텐츠로서 증강현실 레이어에 표시할 수 있다.

상기 심박수 측정센서(124a)와 체온 측정센서(124b)의 측정을 근거로 한 심박수 정보와 체온 정보는 용접 작업자의 신체 컨디션을 확인할 수 있는 중요한 척도가 되므로 직접적으로는 증강현실 콘텐츠로서 증강현실 레이어에 표시하여 용접 작업자 스스로 자신의 컨디션을 확인하도록 하며, 통신부를 통해 관리서버에 실시간으로 전달되어 작업자의 컨디션을 실시간으로 확인하고 휴식을 부여하거나 수집된 관련 정보들을 종합적으로 검토하여 용접 작업자별 작업시간, 교대 시점 등과 같은 세부계획을 수립하는 것을 가능케 한다.

상기 자이로센서(140c)의 경우 앞서 설명한 바와 같이 용접용 마스크 장치(100)가 바라보는 방향을 감지하는 역할을 한다. 이로써, 상기 용접용 마스크 장치(100)가 하향하여 눕혀진 상태가 되면 해당 구역에서 용접작업이 정지된 것으로 간주하여 집진량 제어부(321)가 집진장치(310)의 집진속도를 낮추거나 집진장치(310)의 운전을 정지하고, 용접용 마스크 장치(100)가 상방을 바라보거나 측방을 바라보도록 세워진 상태가 되면 해당 구역에서 용접작업이 진행 중인 것으로 간주하여 집진량 제어부(321)가 집진장치(310)의 집진속도를 높이게 된다. 이처럼 자이로센서(140c)가 용접용 마스크 장치(100)에 설치된 구성에 따르면 용접용 마스크 장치(100)의 자세 변화를 감지하는 것이 가능하며, 그에 따라 용접작업이 진행 중인지 또는 중단 중인지를 판단하여 집진장치(310)의 집진속도 조절에 반영할 수 있는 것이다. 이처럼 용접용 마스크 장치(100)에서 자이로센서(140c)의 경우 제1미세먼지 측정센서와 자이로센서(140c)는 용접작업용 용접작업용 제어시스템의 다른 구성요소들과 연계하여 작업장 내 환경개선을 위한 중요한 역할을 수행하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

100: 용접용 마스크 장치 110: 마스크 본체
120: 증강현실 글라스 모듈 210: (쉴드가스) 저장용기
220: 쉴드가스 분배기 230: 용접기
240: 토치 250a: 제1솔레노이드 밸브
250b; 제2솔레노이드 밸브 260a: 제1유량센서
260b: 제2유량센서 280: 와이어 피더
310: 집진장치 320: 관리서버
321: 집진량 제어부 322: 작업환경 모니터링부
323: 소모량 산출부 325: 이동경로 예측부
326: 작업환경 개선부 327: 데이터베이스

Claims (15)

1. 용접 작업장에서 발생하는 용접 흄을 포집하는 집진장치; 와이어 피더의 와이어 송급속도에 비례하여 집진장치의 집진속도를 조절하는 집진량 제어부; 작업장 외부의 미세먼지 농도와 작업장 내부의 미세먼지 농도를 실시간 모니터링하는 작업환경 모니터링부; 및 상기 피더의 와이어 송급속도를 근거로 시간당 와이어 소모량 및 누적 소모량을 산출하는 소모량 산출부;를 포함하며,
   상기 집진량 제어부는 와이어 송급속도와 함께 토치에 공급되는 쉴드가스 공급속도에 비례하여 집진장치의 집진속도를 조절하되, 와이어 송급속도와 쉴드가스 공급속도에 서로 다른 비중을 두고 집진장치의 집진속도를 조절하며,
   상기 토치 인근에 설치되어 토치에 공급되는 쉴드가스의 유량을 측정하는 제1유량센서와, 가스 분배기 인근에서 분배된 직후의 쉴드가스 유량을 측정하는 제2유량센서를 구비하여, 상기 집진량 제어부가 상기 제1유량센서에서 측정된 쉴드가스 유량으로부터 쉴드가스 공급속도를 산출하여 집진장치의 집진속도를 조절하며,
   상기 작업환경 모니터링부는 상기 제2유량센서에서 측정된 쉴드가스의 유량과 상기 제1유량센서에서 측정한 쉴드가스의 유량을 비교하여 중간에서 누설되는 쉴드가스 누설량을 산출하고, 상기 쉴드가스 누설량이 일정 수치 이상이면 점검요청 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
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4. 용접 작업장에서 발생하는 용접 흄을 포집하는 집진장치; 와이어 피더의 와이어 송급속도에 비례하여 집진장치의 집진속도를 조절하는 집진량 제어부; 작업장 외부의 미세먼지 농도와 작업장 내부의 미세먼지 농도를 실시간 모니터링하는 작업환경 모니터링부; 및 상기 피더의 와이어 송급속도를 근거로 시간당 와이어 소모량 및 누적 소모량을 산출하는 소모량 산출부;를 포함하며,
   집진장치의 집진속도 보정계수를 산출하여 상기 집진량 제어부가 집진장치의 집진속도를 보정하도록 제공하는 집진량 보정부를 더 포함하며,
   상기 집진량 보정부는, 상기 작업환경 모니터링부으로부터 작업장 외부의 미세먼지 농도 정보와 작업장 내부의 미세먼지 농도 정보를 제공받아 하기의 수식에 의해 보정계수를 산출하며,
   보정계수 = (작업장 내부의 미세먼지 농도 - 작업장 외부의 미세먼지 농도)/작업장 외부의 미세먼지 농도
   상기 집진량 제어부는 상기 집진량 보정부가 산출한 보정계수와 비례하여 가중치를 두고 집진장치의 집진속도를 보정하는 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 집진량 보정부에서는 작업장에서 다수의 구역에 설치되어 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정센서들로부터 구역별 미세먼지 농도 정보를 실시간으로 제공받아 구역별 가중치를 산출하며,
   상기 집진량 제어부는 상기 집진량 보정부가 산출한 구역별 가중치를 적용하여 각 구역에 설치된 집진장치의 집진속도를 차별적으로 보정하는 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
6. 용접 작업장에서 발생하는 용접 흄을 포집하는 집진장치; 와이어 피더의 와이어 송급속도에 비례하여 집진장치의 집진속도를 조절하는 집진량 제어부; 작업장 외부의 미세먼지 농도와 작업장 내부의 미세먼지 농도를 실시간 모니터링하는 작업환경 모니터링부; 및 상기 피더의 와이어 송급속도를 근거로 시간당 와이어 소모량 및 누적 소모량을 산출하는 소모량 산출부;를 포함하며,
   작업장에서 다수의 구역에 설치되어 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정센서들로부터 구역별 미세먼지 농도 정보를 실시간으로 제공받아서 각 구역별로 단위시간당 미세먼지 농도 변화율을 산출하고, 이로부터 미세먼지의 이동경로 정보를 생성하는 이동경로 예측부를 더 포함하며,
   상기 집진량 제어부는 상기 이동경로 예측부에서 생성한 미세먼지의 이동경로 정보를 제공받아 각 구역에 설치된 집진장치의 집진속도를 선제적으로 증가시키거나 감소시키는 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 이동경로 예측부가 생성하는 미세먼지의 이동경로 정보는 단위시간당 미세먼지 감소 속도가 가장 높은 구역과 단위시간당 미세먼지 증가 속도가 가장 높은 구역을 기점과 종점으로 하고 그 중간에 위치한 구역들을 가상으로 연결하여 이루어진 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
8. 용접 작업장에서 발생하는 용접 흄을 포집하는 집진장치; 와이어 피더의 와이어 송급속도에 비례하여 집진장치의 집진속도를 조절하는 집진량 제어부; 작업장 외부의 미세먼지 농도와 작업장 내부의 미세먼지 농도를 실시간 모니터링하는 작업환경 모니터링부; 및 상기 피더의 와이어 송급속도를 근거로 시간당 와이어 소모량 및 누적 소모량을 산출하는 소모량 산출부;를 포함하며,
   작업장에서 다수의 구역에 설치되어 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정센서들로부터 구역별 미세먼지 농도 정보를 실시간으로 제공받아 각 구역별로 설치된 배기팬의 회전속도를 증감시키는 작업환경 개선부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
9. 용접 작업장에서 발생하는 용접 흄을 포집하는 집진장치; 와이어 피더의 와이어 송급속도에 비례하여 집진장치의 집진속도를 조절하는 집진량 제어부; 작업장 외부의 미세먼지 농도와 작업장 내부의 미세먼지 농도를 실시간 모니터링하는 작업환경 모니터링부; 및 상기 피더의 와이어 송급속도를 근거로 시간당 와이어 소모량 및 누적 소모량을 산출하는 소모량 산출부;를 포함하며,
   작업장의 각 구역에서 사용되는 용접용 마스크 장치에는 바라보는 방향을 감지할 수 있도록 자이로센서가 설치되며,
   상기 집진량 제어부는 상기 용접용 마스크 장치가 하향하여 눕혀진 상태가 되면 집진장치의 집진속도를 낮추고 상기 용접용 마스크 장치가 상방을 바라보거나 측방을 바라보도록 세워진 상태가 되면 집진장치의 집진속도를 높이는 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 용접용 마스크 장치는,
    용접 작업자의 얼굴을 가려주며 전면에는 투시창이 설치된 마스크 본체; 및
    상기 마스크 본체 내부에 장착되며, 전면에는 상기 마스크 본체의 투시창을 통해서 투시되는 상기 마스크 본체의 전방을 촬영하는 카메라가 설치되고, 후면에는 용접 작업자의 눈높이에 대응하는 위치에 상기 카메라가 촬영한 실제 이미지와 증강현실 콘텐츠를 반영한 증강현실 레이어를 오버랩한 합성 이미지를 출력하는 디스플레이를 구비하는 증강현실 글라스 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 증강현실 글라스 모듈은 상기 카메라에서 촬영한 실제 이미지로부터 용접 대상물에 표시되는 용접대상 부위를 인식하는 인식부; 및
    상기 인식부에서 인식한 용접대상 부위를 상기 증강현실 콘텐츠로서 선 또는 폐곡선의 형태로 표시하는 반투명의 증강현실 레이어를 생성하는 레이어 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 투시창은 광차단 재질의 것으로 구비되며,
    상기 인식부는 용접작업 전에 용접 작업자가 용접 대상물 표면에서 가용접 불꽃을 일으키면서 용접대상 부위를 지시하면 가용접 불꽃을 따라 용접대상 부위로 인식하는 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
13. 제11항에 있어서,
    상기 투시창은 투명 재질의 것으로 구비되며,
    상기 인식부는 용접 대상물에 미리 표시된 색상 또는 표식을 인식하여 용접대상 부위로 인식하는 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
14. 제11항에 있어서,
    상기 증강현실 글라스 모듈은 용접 불꽃으로 인해 일정 이상의 조도가 감지되는 순간 용접 작업자의 시력을 보호하기 위하여 상기 카메라가 촬영한 실제 이미지의 명암을 일정 이하로 낮추어주는 셔터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.
15. 제11항에 있어서,
    상기 마스크 본체의 전면 하부에는 다수의 공기흡입구가 형성된 흡배기 영역이 구비되고, 상기 흡배기 영역에는 미세먼지를 걸러내는 집진필터가 설치되며, 상기 집진필터 전면에서 집진 전 미세먼지 농도를 측정하는 제1미세먼지 측정센서와, 상기 집진필터 후면에서 집진 후 미세먼지 농도를 측정하는 제2미세먼지 측정센서로 구비되며, 상기 제2미세먼지 측정센서에서 측정된 집진 후 미세먼지 농도가 상기 증강현실 콘텐츠로서 증강현실 레이어에 표시되며, 집진 후 미세먼지 농도가 일정 수치 이상인 경우 상기 증강현실 레이어에 필터 교환 요청을 위한 문자 또는 기호가 추가로 표시되도록 하며,
    상기 제1미세먼지 측정센서에서 측정된 집진 전 미세먼지 농도 정보는 상기 증강현실 글라스 모듈에 포함된 통신부를 통해 관리서버에 실시간 제공되며, 측정된 집진 전 미세먼지 농도가 일정 수치 이상인 경우 해당 작업장의 작업환경 개선을 요청할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 용접작업용 제어시스템.