KR20130107738A

KR20130107738A - 다중 분석 음주측정기

Info

Publication number: KR20130107738A
Application number: KR1020120029752A
Authority: KR
Inventors: 홍두표; 김진현; 고영우; 이행재; 한태희
Original assignee: 도로교통공단
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-10-02
Also published as: KR101369855B1

Abstract

본 발명은 불대로부터 토출된 피측정자의 호기가스를 동시에 동일한 시료를 2개의 연결경로로 균등하게 분지하여 각각의 알코올 검출모듈에서 적합한 시료에 대한 알코올 농도를 검출하고 이를 미적분 분석기술을 적용하여 분석한 결과가 각각 측정된 알코올 농도가 기 설정된 오차 범위 일 때에만 알코올 농도를 산출하도록 함으로써 음주측정기의 신뢰성을 높인다.

Description

다중 분석 음주측정기{breath alcohol analyzer using multiple analysis methods}

본 발명은 피측정자로부터 불대를 통해 주입된 호흡에서 심폐호기를 채취하여 분리된 다수의 연결경로에 설치된 알코올 검출모듈에서 검출하도록 하고 미적분 방식의 농도분석 기술을 사용함으로써 신뢰성을 높인 다중 분석 음주측정기에 관한 것이다.

음주 측정기의 신뢰성의 제고는 음주단속의 정밀성과 공평성을 확보할 수 있으므로 이에 대한 많은 연구개발이 이루어져 왔으며, 특허등록 제1097952호(발명의 명칭:알코올센서의 오작동 감지가 가능한 음주측정기)(이하 '종래기술'이라 함)와 같이 음주 측정기의 신뢰성을 높이기 위한 기술이 개발되었다.

도 1은 종래기술의 전체적인 구성을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1에 도시된 음주측정기는 호기주입관(31)을 통해 유입된 피측정자의 호기 중에 포함된 알코올의 농도를 측정하여 외부에 표시하는 음주측정기에 있어서, 알코올농도에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 촉매판(44)이 내장된 센서몸체(41)와, 상기 신호를 검출하는 검출부(45)를 포함하는 센서모듈(40); 상기 센서몸체(41)에 구비되며 솔레노이드 또는 구동모터에 의해 작동되어 상기 호기를 센서몸체(41) 내부로 흡입시키는 펌프(43); 상기 펌프(43)의 일측에 구비되어 펌프(43)로 흡인된 호기압력을 감지하는 압력센서(50); 및 상기 압력센서(50)으로부터 감지된 호기압력에 대한 출력값을 입력받고, 이 감지된 호기압력의 크기와 진폭이 정상이면, 호기 센서(41)는 정상적으로 채취된 것으로 인식하고 촉매판(44)에서 알코올 농도에 따른 전기신호(45)를 마이컴(60)에서 보내어 분석하고 이에 대한 결과 값을 저장된 데이터를 이용하여 보정한 후, 외부의 표시부에 표시하는 표시창(32);를 포함하며, 상기 기능에 대한 절차와 특별히 요구하는 기능을 제어할 수 있는 버튼들(70)로 구성을 이루고 있다.

그러나 이와 같은 구성의 종래의 음주측정기는 근본적으로 센서(41)의 화학물질(44) 변질과 노후화 등과 예기치 못한 시료 채취조건으로 인해 시료가 혼입되어 측정되었을 때 이를 식별하고 수정할 수 있는 방법이 제시되고 있지 않아 알코올 농도에 대한 정확도와 정밀도의 신뢰성을 확보할 수 없었다.

본 발명의 해결과제는 기존의 음주측정기의 한계인 알코올 센서의 문제와 구강알코올, 부정한 심폐흡 등과 같은 시료 채취 오류로 인해 음주 측정기가 정상적으로 작동하는지를 자체적으로 진단하고 검증할 수 있으며, 정확하고 정밀한 음주측정과 분석 결과치를 제시할 수 있도록 한 음주 측정기를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단은 케이스 내부에 설치되어 입력되는 호기가스의 알코올 농도를 검출하는 복수개의 검출모듈들; 불대로부터 유입되는 상기 호기가스가 유입되는 연결관, 상기 연결관으로부터 분지되어 상기 복수개의 검출모듈에 연결되는 분지관들; 상기 호기가스를 유입하여 상기 호기가스를 상기 분지관들에 균일하게 분배하는 흡입장치; 상기 복수개의 검출모듈들로부터 검출된 알코올 농도의 오차를 산출하고, 상기 오차가 기설정된 범위 내에 있을 때 신뢰성을 정상으로 판정하고, 상기 신뢰성이 정상으로 판정되는 경우에 상기 복수개의 검출모듈들로부터 검출된 알코올 농도를 평균하여 상기 호기가스의 알코올 농도를 산출하는 마이컴을 포함하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 분지관들에는 상기 분지관들에 유입되는 호기가스의 양을 측정하는 측정수단들이 각각 설치되고, 상기 마이컴 내에는 상기 측정수단들로부터 측정된 호기가스들의 양을 입력받고, 각각의 측정수단들로부터 입력된 호기가스양들의 오차가 기설정된 범위 이내인 경우에 상기 신뢰성을 판정하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 측정수단은 압력센서인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 검출모듈들의 수는 2개 또는 3개인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 흡입장치는 상기 연결관으로 유입되는 호기가스를 상기 연결관으로부터 분지된 분지관들로 분배하는 분배장치와, 상기 분배장치를 작동시켜 호기가스의 양을 균일하게 조정시키는 분배장치 구동부를 포함하고, 상기 마이컴은 상기 측정수단들에서 검출되는 호기가스의 양을 입력받고 상기 호기가스양들의 오차를 감소시키도록 상기 분배장치 구동부의 구동량을 결정하는 구동신호를 산출하여 상기 분배장치 구동부에 공급하는 것이 바람직하다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면, 채취된 호흡이 적합한 시료인지를 감별할 수 있으며, 또한 동시에 채취된 동일 호흡시료를 이용하여 알코올 농도를 동시에 분석하는 다중센서를 내장한, 멀티 분석(multi-sensor and multi-analysis) 구조로 되어 있으며, 분석하는 원리도 통계적 방식과 미적분을 이용하여 기존 분석방법과 차별화를 한 측정방법이기 때문에 정확하고 정밀한 알코올 농도를 산출할 수 있어 기기의 신뢰성을 확보할 수 있다. 특히 각각의 검출모듈에서 알코올 농도가 오차범위를 벗어날 때 시스템 에러 메시지를 표출하도록 함으로써 재 측정과 수리 내지 보정을 하도록 하여 음주 측정기의 합리적 유지관리를 할 수 있도록 하였다. 상기 개발된 측정원리와 기술은 기존 음주측정기에 적용된 방식과 매우 다르고 오류가 발생하는 원인을 제거하는 등 법적 합리성과 타당성을 확보하는 효과를 갖는다.

도 1은 종래기술의 전체적인 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 전체적인 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 흡입장치의 일실시예를 설명하는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 마이컴의 구성을 설명하는 블록도이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 전체적인 구성을 설명하기 위한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 흡입장치의 예를 설명하는 구성도이다.

도 1에 도시된 음주 측정기(100)는 전자파에 강한 재질(폴리카보네이트와 합성혼합물)로 만들어진 케이스(101), (102)와, 케이스(101), (102)에 거치된 불대(103)로부터 피측정자의 호기가스를 흡입하여 알코올을 검출하는 알코올 검출장치로 구성되며, 케이스(101), (102)의 외면에는 알코올 검출장치로부터 검출된 알코올의 수치값이 표시되거나 경고 메시지가 표출되는 표시장치와 조작버튼들, 그리고 외부와 통신 및 전원공급을 위한 커넥터가 설치되어 있다.

또한 알코올 검출장치는 알코올 농도를 검출하는 제1 검출모듈(111)과 제2 검출모듈(112)을 구비하며, 불대(103)의 토출구와 제1 검출모듈(111)과 제2 검출모듈(112) 사이에는 호기가스가 유입되는 연결경로가 형성된다. 연결경로는 불대(103)의 토출구에 연결되어 호기가스가 유입되는 연결관(197)과 연결관(197)으로부터 분지되어 제1 검출모듈(111)과 제2 검출모듈(112)로 연결되는 분지관들(198), (199)로 이루어진다. 또한 연결경로에는 피측정자의 호기가스를 흡입하며 할 수 있도록 흡입장치(109)가 설치되며, 분지관들(198), (199)에는 제1 검출모듈(111)과 제2 검출모듈(112)에 유입되는 호기가스량을 검출하기 위한 검출수단인 압력센서(105), 압력센서(106)가 설치된다.

또한 알코올 검출장치는 제1 검출모듈(111)과 제2 검출모듈(112)로부터 출력되는 신호에서 노이즈를 제거하고 증폭하는 LPF필터와 OPAmp(121), (122)와, 입력되는 신호를 자동절차 운영프로그램에 따라서 미적분 및 보간법을 이용한 연산처리하고 기 저장된 데이터를 이용하여 보정한 후 두 모듈에서 생산된 결과를 비교분석하는 신뢰성 처리 및 평균 알코올 농도값을 산출하는 마이컴(125)을 구비한다.

또한 제1 검출모듈(111)과 제2 검출모듈에는 피측정자의 호흡으로부터 알코올을 검출하는 알코올 검출센서(115), (116)와, 알코올 검출센서(115), (116)로부터 검출된 알코올 농도에 대응하는 주파수로 변환하고, 변환된 주파수 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환부들을 포함하는 전기회로를 구비한다.

도 3에 도시된 흡입장치(109)는 불대(103)의 토출구와 연결되는 연결관(197)에 설치되어 호기가스를 흡입하는 흡입부(191)와, 흡입부(191)를 구동시키는 모터(192)와, 흡입부(191)에 의하여 흡입된 호기가스를 연결관(197)으로부터 분지된 분지관들(198), (199)로 분배하는 분배장치(193)와 분배장치(193)를 회전시켜 분배된 호기가스의 양을 균일하게 조정시키는 분배장치 구동부(194)와, 분배장치(193)와 분배장치 구동부(194)를 연결시키는 기어들 (195), (196)로 이루어진다. 기어(195)는 분배장치 구동부(194)와 축결합되어 있으며, 기어(195)와 기어 결합된 기어(196)는 분배장치(193)의 회전축과 결합되어 있어 분배장치 구동부(194)의 모터가 회전되게 되면 분배장치(193)를 회전시킨다.

흡입부(191)는 흡입펌프, 전자식 엑튜에이팅 밸브 등 다양한 흡입수단들이 사용될 수 있다. 또한 분배장치(193)는 도 3에 도시된 바와 같이 삼각형의 회전장치로 구성될 수 있으나, 이에 국한되지 않고 전자식 3-way 밸브 등 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

압력센서(105), (106)에 의하여 검지된 호기가스량이 마이컴(125)에 입력됨에 따라서 마이컴(125)은 분배장치 구동부(194)의 구동량을 결정하는 구동신호를 산출하여 분배장치 구동부(194)에 공급하고, 분배장치 구동부(194)는 입력되는 구동신호에 따라서 내부의 모터를 회전구동시켜 결국 분배장치(193)에 의하여 재분배된 호기가스량이 압력센서(105), (106)에 의하여 재검출되어 마이컴(125)에 다시 피드백되는 순환동작이 일어남으로써 분배관들의 호기가스량을 균일하게 유지한다.

도 4는 본 발명의 마이컴의 구성을 설명하는 블록도이다.

도 4에 도시된 마이컴(125)은 마이컴(125)과 연결된 제어대상을 제어하며, 케이스에 설치된 조작버튼의 조작에 의하여 모터(192)를 구동시켜며, O.S를 담당하는 제어모듈(201)을 구비한다.

또한 마이컴(125)은 호기가스 주입량 판정모듈(203)을 구비하고, 호기가스 주입량 판정모듈(203)은 압력센서(105), (106)로부터 검출된 압력값이 기 설정된 오차값 이내일 때에 정상으로 판정하고, 정상으로 판정되는 경우에만 제1 검출모듈(111), 제2 검출모듈(112)로부터 검출된 알코올 농도로부터 신뢰성을 검사한다. 만일 호기가스 주입량 판정모듈(203)은 압력센서(105), (106)로부터 검출된 압력값이 기 설정된 오차값 이상일 때에는 비정상으로 판정하고, 마이컴(125)은 비정상 판정시에 분배장치 구동부(194)를 구동시키는 신호를 발생시켜 분배장치 구동부(194)가 분배장치(193)를 회전시켜 압력센서(105), (106)를 통과하는 호기가스의 양을 균일화시키도록 한다. 또한 호기가스 주입량 판정모듈(203)에는 오차값에 따라 분배장치(193)가 회전되는 회전량이 지정되는 테이블이 저장되어 오차값이 기 설정된 범위를 벗어나게 되면 테이블에서 오차값과 매칭되는 회전량을 산출하고 회전량만큼 분배장치(193)가 작동하도록 분배장치 구동부(194)에 공급될 구동신호 값을 산출한다.

또한 마이컴(125)에는 정확도 및 정밀도에 대한 신뢰성 판정모듈(205)을 구비하여, 호기가스 주입량 판정모듈에서 '정상'이라는 판정이 이루어졌을 때, 제1 검출모듈(111)과 제2 검출모듈(112)로부터 전송되는 알코올 농도값이 기 설정된 오차범위 이내인지, 이상인지를 검출하고, 알코올 농도값이 기 설정된 오차범위 이내인 경우에 '신뢰성 정상판정'을 하고, 기 설정된 오차범위 이상인 경우 '신뢰성 오류판정'을 하고 케이스 외부의 표시장치에 시스템에러 메시지를 표출하도록 한다.

또한 마이컴(125)은 알코올농도 산출모듈(207)을 구비하고, 신뢰성 판정모듈(205)로부터 그 값이 신뢰구간 내에 있는 경우 '신뢰성 정상판정'이 이루어질 때 알코올농도 산출모듈(207)은 제1검출모듈(111)과 제2검출모듈(112)에서 검출된 알코올 농도를 미적분하고 보간법을 이용하여 알코올 농도의 평균값을 산출하고, 표시장치 구동부(209)로 알코올 농도를 전송되도록 하여 표시하도록 한다.

본 발명의 다중 분석 음주 측정기의 검출모듈들이 2개 이상 설치될 수 있으나, 흡입장치의 분배장치 구조 등 검출모듈이 2 개일 때 가장 단순하고 휴대용으로 사용에 적합하므로 검출모듈 수를 2개 또는 3개로 하는 것이 바람직하다.

101, 102: 케이스 103: 불대
105, 106: 압력센서 109: 흡입장치
111: 제1검출모듈 112: 제2검출모듈
125: 마이컴

Claims

케이스 내부에 설치되어 입력되는 호기가스의 알코올 농도를 검출하는 복수개의 검출모듈들;
불대로부터 유입되는 상기 호기가스가 유입되는 연결관, 상기 연결관으로부터 분지되어 상기 복수개의 검출모듈에 연결되는 분지관들;
상기 호기가스를 유입하여 상기 호기가스를 상기 분지관들에 균일하게 분배하는 흡입장치;
상기 복수개의 검출모듈들로부터 검출된 알코올 농도의 오차를 산출하고, 상기 오차가 기설정된 범위 내에 있을 때 신뢰성을 정상으로 판정하고, 상기 신뢰성이 정상으로 판정되는 경우에 상기 복수개의 검출모듈들로부터 검출된 알코올 농도를 평균하여 상기 호기가스의 알코올 농도를 산출하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분석 음주측정기.
청구항1에서, 상기 분지관들에는 상기 분지관들에 유입되는 호기가스의 양을 측정하는 측정수단들이 각각 설치되고, 상기 마이컴 내에는 상기 측정수단들로부터 측정된 호기가스들의 양을 입력받고, 각각의 측정수단들로부터 입력된 호기가스양들의 오차가 기설정된 범위 이내인 경우에 상기 신뢰성을 판정하는 것을 특징으로 하는 다중 분석 음주측정기.
청구항2에서, 상기 측정수단은 압력센서인 것을 특징으로 하는 다중 분석 음주 측정기.
청구항2에서, 상기 검출모듈들의 수는 2개 또는 3개인 것을 특징으로 하는 다중분석 음주 측정기.
청구항2에서, 상기 흡입장치는 상기 연결관으로 유입되는 호기가스를 상기 연결관으로부터 분지된 분지관들로 분배하는 분배장치와, 상기 분배장치를 작동시켜 호기가스의 양을 균일하게 조정시키는 분배장치 구동부를 포함하고,
상기 마이컴은 상기 측정수단들에서 검출되는 호기가스의 양을 입력받고 상기 호기가스양들의 오차를 감소시키도록 상기 분배장치 구동부의 구동량을 결정하는 구동신호를 산출하여 상기 분배장치 구동부에 공급하는 것것을 특징으로 하는 다중분석 음주 측정기.