KR20060071536A - 실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기상/대기질 환경측정소의 측정자료를 실시간으로 수합하여 비산먼지가 작업장 외부로 유출, 확산되는 상황을 지능적으로 판별하여 경보를 발령함으로써 즉각적인 대응조치가 가능하도록 하는 자동화된 실시간 비산먼지 유출확산 경보시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 작업장내 비산먼지 발생을 기존과 같이 관능에 의해 판별하거나 단순히 측정자료 수치만으로 현재의 상황을 적절하게 판별하지 못해왔던 기존의 관리상황을 개선함으로써 환경관리자가 현재의 기상조건과 대기오염물질의 농도수준 및 공간분포를 과학적으로 판별할 수 있도록 실시간 모니터링 영상화면을 제공하여 상황판별의 정확도를 대폭 향상시키는 효과가 있다.

그리고, 일반적인 풍속이 아닌 실제로 비산먼지 발생이 시작되는 임계마찰풍속을 산출하여 발생여부를 판별하며 노천야적장의 외부로 비산먼지가 유출되어 특정 방향으로 확산되는 상황을 풍향을 분석하여 판별함으로써 미리 지정된 우심지역으로 비산먼지가 유출, 확산되는 상황이 발생할 경우 각종 경보 및 주의 등의 종합적인 판별정보를 제공함으로써 보다 효율적인 환경관리를 가능하게 한다.

비산먼지, 유출확산, 임계마찰풍속

Description

실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템{REAL-TIME DETECTION SYSTEM OF FUGITIVE DUST DIFFUSION}

도 1은 본 발명에 따른 실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템을 나타내는 블록도.

도 는 본 발명에 따른 실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템의 소프트웨어 메인 화면을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 의한 실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템의 소프트웨어의 해당일 기상/대기질 변화추이 그래프를 나타낸 도면.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 의한 실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템의 실제 비산먼지 유출, 확산 판별에 의한 경보발령 사례를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 임계마찰풍속을 판별하기 위하여 노천 야적장의 야적물에 대해여 미국 환경보전청의 타일러(Tylor) 먼지입경조사 공정시험법에 따른 측정결과를 보여주는 표.

본 발명은 기상 및 대기질 환경측정소의 측정자료를 실시간으로 수합하여 실 제로 비산먼지가 발생하기 시작하는 임계마찰풍속을 계산하고 작업장의 대표 풍속이 이를 초과하고 작업장의 대표 풍향이 우심지역으로의 풍향범위와 일치하며 우심지역 방향으로의 환경측정소에서 관측된 먼지농도가 사전에 설정된 기준값을 초과할 경우 이를 비산먼지가 외부로 유출, 확산되는 상황으로 판별하여 경보를 발령함으로써 즉각적인 대응조치가 가능하도록 하는 자동화된 실시간 비산먼지 유출확산 경보시스템에 관한 것으로서, 부지경계선 상에 설치된 기상 및 대기질 환경측정소로부터 관측된 측정자료를 실시간으로 감시 시스템에 전송하여 환경관리자가 비산먼지의 발생 및 확산상황을 판별할 수 있는 영상자료를 제공함과 동시에 대기확산 물리과정에 대하여 임계마찰풍속을 산출하여 판별기준으로 적용함으로써 실제로 비산먼지가 발생하고 발생된 비산먼지가 작업장 외부로 유출, 확산되는 것으로 판별된 상황일 경우에는 경보를 발령함으로써 환경관리의 측면에서 즉각적인 대응이 가능하도록 하는 관리정보를 실시간으로 제공하는 시스템에 관한 것이다.

환경부 대기환경보전법에 정의된 바에 의하면 비산먼지란 "일정한 배출구 없이 대기 중에 직접 배출되는 먼지"로 먼지돔 효과와 같은 가시악화 및 미세먼지 농도의 증가에 따른 호흡기 질환의 유발, 설비의 열화와 같은 환경피해를 가져오기 때문에 환경부 훈령 제 500호 "비산먼지 저감대책 추진에 관한 업무처리규정 (2001.9.4)"에 의해 비산먼지 발생사업을 규정하고 적절한 저감활동을 의무적으로 전개하도록 환경법규로 정하고 있다.

또한 환경부에서는 건설활동이 활발하여 비산먼지 발생이 많은 봄철에 "봄철 비산먼지발생사업장 특별점검"을 해마다 실시하여 위반업소를 적발하여 과태료를 부과하거나 고발조치를 하고 정부공사 입찰에 대한 불이익 처분을 위한 위반업체 명단발표와 같은 강력한 행정적인 조치를 취함으로써 환경부의 비산먼지 저감을 통한 대기질 개선의 강한 의지를 실천하고 있다.

그런데 비산먼지는 연돌에서 배출되는 먼지와는 달리 일정한 배출구 없이 노천 작업장에서 바람에 의해 불규칙적으로 발생하기 때문에 비산먼지 발생을 검출하는 방법은 현재로서는 육안에 의하여 식별하는 방법 밖에는 없으며, 따라서 감시자의 유무에 따라 비산먼지의 발생이 검출되지 못하는 경우가 많으며 또한 감시자의 주관적인 판단에 의해 비산먼지의 발생여부에 대한 결정이 정량적이지 못한 경우가 많다.

종래기술 중 가장 혁신적인 관리시스템은 부지 경계선에 위치한 환경측정소로부터 관측된 풍속을 이용하여 일정 풍속 이상일 경우 비산먼지의 발생이 가능한 것으로 판별하는 방법을 채택하고 있으나, 실제적으로 비산먼지가 발생하는 기준 풍속을 지정함에 있어 경험적이거나 또는 일반적인 관리기준에 의존하게 됨으로써 노천 야적장의 야적물 특성에 따른 비산특성과 환경측정소의 위치와 실제 작업장의 위치의 차이에 의한 보정값을 적용하지 않을 경우 비산먼지가 발생하는 풍속의 정확한 산출이 불가능하며, 또한 실제적인 상황에 있어서 풍속 이외에도 우심지역으로 영향을 미치게 되는 유출 풍향을 정확히 판별하여야 효과적인 관리가 가능하다.

본 발명은 상기와 같은 배경 하에서 작업장 부지경계선 상에 설치된 기상 및 대기질 환경측정소로부터 측정자료를 실시간으로 전송 받아 환경관리자에게 현재의 기상상태 및 특정 오염물질의 분포상황을 영상화면으로 제공함으로써 현재의 상황에 대한 정확한 과학적 판단이 가능하도록 함과 동시에 지능적으로 비산먼지의 유출, 확산 상황을 판별하여 안전상황, 주의상황, 경보상황 등의 판별된 상황정보를 제공함으로써 관리자가 환경법규를 준수할 수 있도록 비산먼지 발생작업을 실시간으로 관리할 수 있게 함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 실시간 비산먼지 유출확산 감시시스템은, 비산먼지가 발생하는 노천 야적장과 같은 작업장의 부지경계선 상에 설치되어 풍향, 풍속, 대기오염물질 농도를 측정하여 해당 데이터를 전송하는 복수 개의 환경관측소 측의 측정수단;과, 상기 전송되는 데이터를 인가 받아 실시간으로 화면 상의 지도 위에 영상화면으로 표시하고, 상기 인가 받은 데이터들에 의한 시간변화 그래프를 화면에 출력하며, 임계마찰풍속과 우심지역으로의 풍향범위 일치여부 그리고 우심지역 방향의 먼지농도의 기준치 초과여부를 종합적으로 판단하여 안전, 주의, 경보상황을 판별하고 경보를 발령하는 모니터링 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 모니터링 시스템은 상기 화면상의 지도 위에 각 측정위치에서의 풍향과 풍속을 각각 벡터의 지시방향과 길이로 표시해주도록 구성될 수 있으며, 또한, 상기 모니터링 시스템은 상기 대기오염물질의 농도를 특정 색상과 크기로써 상관관계를 갖도록 설정된 원형 또는 특정 형상의 심볼로 표시할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 이용하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

첨부된 도 1에 의하면, 본 발명에 따른 실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템은 비산먼지가 발생하는 노천 야적장과 같은 작업장의 부지경계선 상에 설치되는 복수 개의 관측소측 측정수단(10)들과, 관측소측 측정수단(10)들로부터 관측 데이터들을 전송 받아 모니터링을 수행하도록 네트워크로 연결되는 모니터링 시스템(20) 및 모니터링 시스템(20)으로부터 경보 신호를 인가 받아 경보상황을 판별하여 안전, 주의, 경보상황을 판별하고 경보를 발령하는 경보 시스템(30)으로 구성되어 있다.

관측소측 측정수단(10)은 비산먼지가 발생하는 작업장의 부지경계선 상에 설치되어 해당 위치에서의 풍향, 풍속, 기온 등의 기상자료와 먼지, 아황산가스, 이산화질소, 오존 등 대기오염물질 농도 등의 측정값을 나타내는 데이터를 실시간으로 모니터링 시스템(20)으로 전송하도록 구성되며, 모니터링 시스템(20)에서는 이 데이터를 전송 받아서 도 2에서와 같이 화면 상에 현재의 기상상황과 대기오염물질별 농도 상황을 측정수치와 더불어 영상자료를 제공함으로써 환경관리자로 하여금 직관적인 상황판단과 과학적인 판별이 가능하도록 한다.

본 발명에 의한 모니터링 시스템(20)의 소프트웨어 메인화면을 나타내는 도 2에 의하면 도면번호 101의 기상요소 표시창에서는 각 환경측정소에서 관측된 기상 자료값과 대기질 측정 자료값을 표시하여 풍향, 풍속 등의 기상요소 관측값과 특정 대기오염물질 농도값을 환경측정소별로 참조할 수 있도록 표시하고 있으며, 필요시 도면번호 102와 같이 상단의 측정소 아이콘을 개별적으로 선택함으로써(102) 도 3 과 같은 하루 동안의 기상상황과 대기오염물질 상황의 변화추이를 분석할 수 있는 그래프 화면을 새로이 생성시킬 수 있다.

그리고, 도 2의 소프트웨어 메인화면에는 실시간으로 현재상황을 과학적인 직관으로 파악할 수 있도록 지도화된 관찰공간에 각 측정소의 측정위치에서 풍향과 풍속을 도면번호 201과 같이 벡터로 표현하여 풍향은 벡터의 지시방향으로 풍속은 벡터의 길이로 표현함으로써 환경관리자가 현재의 기상조건 및 환기상황을 쉽게 파악할 수 있도록 하였으며, 환경측정소에서 측정되는 각종 대기오염물질을 선택하여 그 농도를 도면번호 202와 같이 특정 색상의 원으로 표시하되 그 원의 크기는 대기오염물질의 농도와 비례하도록 함으로써 환경관리자가 현재의 대기오염물질의 공간분포 상황과 농도값의 수준을 파악할 수 있는 영상화면을 제공한다.

도 2의 메인화면에는 현재의 시각과 더불어 현재 상황에 대한 지능적인 판별에 의해 도면번호 301과 같이 환기원활, 주의상황, 경보발령 등의 종합평가 지침을 제공함으로써 환경관리자로 하여금 현재의 상황을 관리자의 주관이 아닌 감시 시스템에 의한 과학적인 판단자료를 제공한다.

도 3 은 도 1의 메인화면에서 개별 환경측정소를 클릭하여 선택한 경우(102) 생성되는 해당일의 기록자료 그래프화면으로, 풍향, 풍속(501)의 시간에 따른 변화그래프와 각종 대기오염물질을 도면번호 502로 설정된 아이콘을 선택하면 그에 해당되는 대기오염물질 농도의 시간변화 그래프가 출력되며, 도면번호 503과 같이 그밖에 그래프 표현방식을 사용자의 편의에 따라 조정할 수 있도록 되어있다.

실시예

본 발명에 의한 실시간 비산먼지 유출확산 경보시스템의 바람직한 실시예를 도 4에 제시하였는데, 도 1의 작업순서에서와 같이 실시간으로 획득된 기상/대기질 측정자료는 경보시스템 소프트웨어에 의하여 내부적으로 지능적인 판단과정을 거치게 된다.

비산먼지의 외부 유출확산은 첫 번째로, 각 환경측정소로부터 관측된 풍속을 노천 작업장 대표 위치에서의 대표 풍속으로 환산하는 과정을 거치며 환산된 대표 풍속이 작업장의 일반적인 야적물 특성에 따라 결정되는 임계마찰풍속을 일정시간 이상 초과할 경우 비산먼지의 발생이 시작되는 것으로 판별하는데, 이때 대표 풍속의 환산은 노천 작업장의 대표 위치의 지면으로부터의 높이와 환경측정소의 측정기의 지면으로부터의 높이를 풍속 연직분포의 경험식으로부터 높이보정과 인근 지형지물에 의한 가속 또는 감속효과에 의한 풍속보정을 한다.

두 번째로, 환경측정소에서 관측된 풍향을 노천 작업장 대표 위치에서의 풍향으로 기상통계분석법에 의해 보정하여 대표 풍향을 산출하고, 산출된 대표 풍향이 사전에 설정된 우심지역으로의 풍향범위 내에 방위범위 방향으로 일정시간 이상 지속될 경우 비산먼지의 외부유출 가능성이 높아지는 것으로 판별한다.

세 번째로, 사전에 설정된 우심지역 방향의 부지경계선에 위치한 환경측정소에서 관측된 먼지의 농도가 사전에 설정된 기준값을 초과하거나 그 농도값이 시간에 따라 급속히 상승하는 경우에 비산먼지 유출에 의해 먼지농도가 상승하고 있다고 판단한다.

비산먼지 외부유출의 최종적인 판단은 상기 세가지 조건을 모두 만족하는 경 우로 규정하며 이 경우 즉시 지정된 방식에 따라 경보를 발령하게 되며, 비록 상기의 세가지 조건, 즉, 임계마찰풍속을 초과하는 풍속의 검출, 설정된 우심지역으로 향하는 풍향범위에 해당하는 경우와 우심지역 방향의 환경측정소에서 관측된 특정 대기오염물질의 농도값이 기준설정치 이상이거나 또는 시간에 따라 상승하고 있는 경우에 모두 해당되지 않는다고 하더라도 이 중 한가지 또는 두 가지의 상황조건에 해당되는 경우에는 유출확산이 우려되는 주의상황으로 표시하게 되며, 상기 세가지 조건에 모두 해당되지 않는 상황, 즉, 기준설정값 이하로 낮은 수준의 먼지농도가 유지되고 비산발생이 우려되지 않는 임계마찰풍속 이하의 풍속이며 유의풍향이 나타나지 않을 때에는 안전상황임을 표시하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하였지만, 본 발명의 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 얼마든지 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 잘 알 것이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 정해져야 할 것이다.

상기와 같은 본 발명은 작업장내 비산먼지 발생을 기존과 같이 관능에 의해 판별하거나 단순히 측정자료 수치만으로 현재의 상황을 적절하게 판별하지 못해왔던 기존의 관리상황을 개선함으로써 환경관리자가 현재의 기상조건과 대기오염물질의 농도수준 및 공간분포를 과학적으로 판별할 수 있도록 실시간 모니터링 영상화면을 제공하는 효과가 있다.

그리고, 현재상황에 대한 지능적인 분석과 임계풍속에 대한 분석 등을 통하여 비산먼지의 외부 유출확산에 대한 각종 경보 및 주의 등의 종합적인 판별정보를 제공함으로써 보다 효율적인 환경관리를 가능하게 한다.

Claims (5)

1. 비산먼지가 발생하는 노천 야적장과 같은 작업장의 부지경계선 상에 설치되어 풍향, 풍속, 대기오염물질 농도값 및 시간에 따른 변화상황을 측정하여 해당 데이터를 전송하는 복수 개의 관측소측 측정수단;과,

   상기 전송되는 데이터를 인가 받아 화면상의 지도 위에 각 측정위치에서의 풍향과 풍속을 각각 벡터의 지시방향과 길이로 실시간 영상화면으로 표시하고, 상기 인가 받은 데이터들에 의한 해당일의 기상요소와 대기오염물질의 농도의 시간변화 그래프를 소정 색상과 크기의 상관 관계를 갖는 원 또는 특정형상의 심볼로써 화면에 출력하며, 사전에 설정된 비산먼지 외부유출 상황 판별시 경보 신호를 출력하거나 비산먼지 외부유출이 가능성이 높은 상황 판별시 주의 신호를 출력하는 모니터링 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 모니터링 시스템의 비산먼지 외부유출 상황을 규정함에 있어 작업장의 대표 풍속이 임계마찰풍속을 초과하는 제 1 조건, 작업장의 대표 풍향이 사전에 설정된 우심지역으로 향하는 제 2 조건, 그리고, 우심지역 방향의 환경측정소에서 관측된 먼지농도가 사전에 설정된 기준값 이상인 제 3 조건으로 이루어지는 세가지 조건을 모두 만족할 경우 이를 외부유출 상황으로 판별하여 경보를 발령하는 것을 특징으로 하는 실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   비산먼지의 외부유출을 판별하는 상기 세가지 조건 중 한가지 이상 두가지 이하의 조건에 해당할 경우 이를 비산먼지 외부유출 가능성이 높은 상황으로 판별하여 주의를 발령하는 것을 특징으로 하는 실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템 경보 시스템.
4. 제 2항에 있어서,

   비산먼지의 외부유출을 판별하는 조건 중 작업장의 대표 풍속이 사전에 설정된 일정시간 이상 임계마찰풍속을 초과하는지 판별함에 있어서 환경측정소에서 관측된 풍속을 측정지점과 작업장의 대표지점 간의 위치 차이와 기상학적 조건차이를 보정하여 대표 풍속을 산출하고 작업장의 야적물의 특성에 따라 임계마찰풍속의 데이터베이스를 구축하며 이에 의하여 야적상황에 따라 별도의 임계마찰풍속을 적용하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템.
5. 제 2항에 있어서,

   비산먼지의 외부유출을 판별하는 조건 중 작업장의 대표 풍향이 사전에 설정된 우심지역으로 일정시간 이상 향하는지를 판별함에 있어서 환경측정소에서 관측 된 풍향을 측정지점과 작업장의 대표지점 간의 위치 차이와 기상학적 조건차이를 보정하여 대표 풍향을 산출하여 대표 풍향이 사전에 우심지역으로 설정된 일정한 범위를 갖는 풍향각도에 해당되는지를 판별하는 것을 특징으로 하는 실시간 비산먼지 유출확산 감시 시스템.

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