KR20160080164A - 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템에 관한 것으로서, 설치 영역으로부터 일정 범위에 이내의 유해화학물질의 존재 여부 및 농도를 감지하는 하나 이상의 센서유닛; 및 상기 센서유닛으로부터 감지된 정보를 전송받아 해당 센서유닛이 설치된 주변의 유해화학물질의 누출을 분석하는 서버;를 포함하며, 상기 센서유닛은, 해당 센서유닛의 위치 정보를 획득하는 GPS 모듈; 및 상기 서버와 통신하는 통신모듈; 을 더 포함하며, 유해화학물질의 농도가 미리 설정된 수치 이상으로 감지될 경우, 상기 GPS 모듈로부터 획득된 센서유닛의 위치 정보와 유해화학물질의 누출 정보를 상기 통신모듈을 통해 서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 유해화학물질 누출 감지 및 대응 방법에 관한 것으로서, GPS모듈과 통신모듈을 포함하며, 유해화학물질 누출 여부를 감지하는 센서유닛으로부터 감지된 유해화학물질의 누출 정보 및 센서유닛의 위치 정보를 서버에서 인지하는 제1단계; 상기 서버에서 센서유닛의 위치 정보에 대한 주변 지리 정보 및 기상 정보를 관계 기관 또는 센서유닛으로 요청하여 획득하는 제2단계; 상기 서버에서 상기 제1단계에서 획득된 유해화학물질의 누출 정보와 제2단계에서 획득된 주변 지리 정보 및 기상 정보를 토대로 유해화학물질의 누출에 대한 유해화학물질 확산모델링을 수행하는 제3단계; 상기 서버에서 상기 제3단계에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과를 지도상에 등농도곡선으로 도식화하여 디스플레이에 출력시키는 제4단계; 및 상기 서버에서 상기 제3단계와 제4단계에서 획득된 유해화학물질의 누출에 대한 유해화학물질 확산모델링 결과 및 위치 정보가 포함된 유해화학물질의 누출 정보를 대응 기관으로 전송하는 제5단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 유해화학물질의 누출에 따른 신속한 유해화학물질 확산예측을 통해 즉각적인 대응을 유도할 수 있다.

Description

유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템 및 방법{ystem And Method For Hazardous Chemicals Release Detection And Response}
본 발명은 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 화학 공장, 제조 공장, 제철 공장 등의 산업시설을 가동하는 과정에서 필연적으로 유해화학물질을 사용하게 된다.
이러한 유해화학물질은 다양한 유해 물질, 수분 그리고 유분 등이 포함되어 있을 수 있으며, 독립적인 공간에 마련된 챔버에 저장 및 관리되어 사용 또는 처리될 수 있다.
전술한 유해화학물질은 챔버 외부로의 누출에 의한 인적 피해 및 환경 파괴 등의 문제점을 야기할 수 있으며, 심각한 경우에는 폭발에 의한 대형 사고로 이어질 수 있다.
따라서, 산업시설에는 유해화학물질을 관리하고 이에 대한 감지를 수행함으로써, 안정성을 향상시키는 유해화학물질 관리 시스템이 채택되어야 한다.
한편, 유독물이나 독성가스를 운반하는 탱크로리가 주택가나 도심 등에서 무차별적으로 운행되고 있는 실정이며, 이에 따라 대형 사고가 발생할 우려가 크다. 독성물질 운반차량은 위험물 표시조차 없는 경우가 일부 존재하고 있으며, 이동경로 파악 등 관리가 어려운 것이 현실이다.
정부에서는 화학사고 발생시 해당물질을 관리하는 소관부처가 사고의 대응과 수습의 주관부처 역할을 수행하여, 일관성 있고 신속한 사고대응을 위한 정책을 추진하고 있으며, 이에 관련된 종래기술은, 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0035075호(폐가스 누출 감시시스템과 이를 이용한 제어방법, 2011.4.6. 공개)가 있었다.
하지만, 기존의 대기오염물질 확산모델은 영향예측 결과의 정확도에 중점을 가지고 개발되어, 복잡한 입력자료를 필요로 하므로, 유해화학물질 누출사고와 같은 긴박한 상황에서 영향범위 예측에 시간이 소요되어, 즉각적인 대응이 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은, 유해화학물질의 누출에 따른 신속한 유해화학물질 확산예측을 통해 즉각적인 대응을 유도할 수 있는 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 설치 영역으로부터 일정 범위에 이내의 유해화학물질의 존재 여부 및 농도를 감지하는 하나 이상의 센서유닛; 및 상기 센서유닛으로부터 감지된 정보를 전송받아 해당 센서유닛이 설치된 주변의 유해화학물질의 누출을 분석하는 서버;를 포함하며, 상기 센서유닛은, 해당 센서유닛의 위치 정보를 획득하는 GPS 모듈; 및 상기 서버와 통신하는 통신모듈; 을 더 포함하며, 유해화학물질의 농도가 미리 설정된 수치 이상으로 감지될 경우, 상기 GPS 모듈로부터 획득된 센서유닛의 위치 정보와 유해화학물질의 누출 정보를 상기 통신모듈을 통해 서버로 전송하도록 마련되는 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 서버는, 상기 통신모듈과 통신하며, 상기 센서유닛의 위치 정보에 대한 주변 지리 정보 및 기상 정보 전송 요청을 관계 기관으로 전송하는 통신부; 상기 관계 기관 또는 센서유닛으로부터 전송된 상기 주변 지리 정보 및 기상 정보와 상기 센서유닛으로부터 전송된 유해화학물질의 누출 정보를 분석 및 처리하여 유해화학물질의 배출량 농도를 연산하여 유해화학물질 확산모델링을 수행하는 제1처리부; 및 상기 제1처리부에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과를 지도상에 등농도곡선으로 도식화하여 디스플레이에 출력시키는 제2처리부; 를 포함하며, 상기 통신부는 상기 제1, 2처리부에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과 및 위치 정보가 포함된 유해화학물질의 누출 정보를 대응 기관으로 전송하도록 마련된다.
여기서, 상기 제1처리부는 유해화학물질 확산모델링을 초기확산모델(SLAB)로 설정하며, 상기 제2처리부는 상기 초기확산모델로 설정된 유해화학물질 확산모델링 결과에 해당 위치에서의 기상 정보를 반영하여 등농도곡선을 도식화하도록 마련될 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명에 따라, GPS모듈과 통신모듈을 포함하며, 유해화학물질 누출 여부를 감지하는 센서유닛으로부터 감지된 유해화학물질의 누출 정보 및 센서유닛의 위치 정보를 서버에서 인지하는 제1단계; 상기 서버에서 센서유닛의 위치 정보에 대한 주변 지리 정보 및 기상 정보를 관계 기관 또는 센서유닛으로 요청하여 획득하는 제2단계; 상기 서버에서 상기 제1단계에서 획득된 유해화학물질의 누출 정보와 제2단계에서 획득된 주변 지리 정보 및 기상 정보를 토대로 유해화학물질의 누출에 대한 유해화학물질 확산모델링을 수행하는 제3단계; 상기 서버에서 상기 제3단계에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과를 지도상에 등농도곡선으로 도식화하여 디스플레이에 출력시키는 제4단계; 및 상기 서버에서 상기 제3단계와 제4단계에서 획득된 유해화학물질의 누출에 대한 유해화학물질 확산모델링 결과 및 위치 정보가 포함된 유해화학물질의 누출 정보를 대응 기관으로 전송하는 제5단계; 를 포함하는 유해화학물질 누출 감지 및 대응 방법에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 상기 제3단계에서 유해화학물질 확산모델링은 초기확산모델(SLAB)로 설정되며, 상기 제4단계는 상기 초기확산모델로 설정된 유해화학물질 확산모델링 결과에 해당 위치에서의 기상 정보를 반영하여 등농도곡선을 도식화하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의해, 유해화학물질의 누출에 따른 신속한 유해화학물질 확산예측을 통해 즉각적인 대응을 유도할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템의 구성을 도시한 블럭도이며,
도 2 는 본 발명에 따른 유해화학물질 누출 감지 및 대응 방법에 대한 흐름도이며,
도 3 은 본 발명에 따른 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템의 제2처리부에서 출력된 유해화학물질 확산모델링 결과를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 구체적인 설명에 앞서 본 발명의 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템의 세부 구성(예를 들면, 유해화학물질 누출 감지, 감지 정보 분석, 통신, 정보의 수집 및 판단 역할을 수행하는 구성)에는, 시스템을 구성하는 타 구성과의 통신, 정보 저장, 인증, 제어, 처리, 등의 역할 및 장치 작동을 제어하는 다양한 구성이 포함되지만, 본 발명의 명확한 설명을 위해 이하에서는 본 발명의 기술적 사상이 포함된 핵심 구성을 제외하고는 세부 구성의 설명을 생략하였음을 밝혀둔다.
도 1 은 본 발명에 따른 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템의 구성을 도시한 블럭도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 유해화학물질 누출 감지 및 대응 방법에 대한 흐름도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템의 제2처리부에서 출력된 유해화학물질 확산모델링 결과를 나타낸 도면이다.
1. 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템에 대한 설명
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템은, 설치 영역으로부터 일정 범위에 이내의 유해화학물질의 존재 여부 및 농도를 감지하는 하나 이상의 센서유닛(10); 및 상기 센서유닛(10)으로부터 감지된 정보를 전송받아 해당 센서유닛(10)이 설치된 주변의 유해화학물질의 누출을 분석하는 서버(20);를 포함한다.
여기서, 센서유닛(20)은 유해화학물질의 누출을 감지하는 구성으로 누출이 예상되는 특정 영역에 고정되어 하나 이상 설치될 수 있으며, 유해화학물질의 누출이 발생될 수 있는 탱크로리와 같은 이동체에 설치될 수도 있다.
센서유닛(20)은 해당 센서유닛의 위치 정보를 획득하는 GPS 모듈(12)과 서버(20)와 통신하는 통신모듈(14)을 포함하며, 유해화학물질의 농도가 미리 설정된 수치 이상으로 감지될 경우, GPS 모듈(12)로부터 획득된 센서유닛(20)의 위치 정보와 유해화학물질의 누출 정보를 통신모듈(14)을 통해 서버로 전송하도록 마련된다.
서버(20)는 센서유닛(20)의 감지 정보에 따라 유해화학물질의 누출을 분석 및 처리하는 구성으로, 통신모듈(14)과 통신하며, 센서유닛(10)의 위치 정보에 대한 주변 지리 정보 및 기상 정보 전송 요청을 관계 기관(g)(기상청 서버, 위성지도 및 GIS 정보를 취급하는 서버 등) 또는 센서유닛(10)으로 전송하는 통신부(22)와 관계 기관(g)으로부터 전송된 상기 주변 지리 정보 및 기상 정보와 상기 센서유닛(10)으로부터 전송된 유해화학물질의 누출 정보를 분석 및 처리하여 유해화학물질의 배출량 농도를 연산하여 유해화학물질 확산모델링을 수행하는 제1처리부(24)와 제1처리부(24)에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과를 지도상에 등농도곡선으로 도식화하여 디스플레이에 출력시키는 제2처리부(26)를 포함한다.
여기서, 통신부(22)는 상기 제1, 2처리부(24, 26)에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과 및 위치 정보가 포함된 유해화학물질의 누출 정보를 대응 기관(r)(소방서 등 유관 기관 서버)으로 전송하도록 마련된다.
또한, 제1처리부(24)에서 수행되는 유해화학물질 확산모델링은 초기확산모델(SLAB)로 설정되며, 제2처리부(26)는 상기 초기확산모델로 설정된 유해화학물질 확산모델링 결과에 해당 위치에서의 기상 정보를 반영하여 등농도곡선을 도식화한다.
2. 유해화학물질 누출 감지 및 대응 방법에 대한 설명
도 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 유해화학물질 누출 감지 및 대응 방법은, GPS모듈과 통신모듈을 포함하며, 유해화학물질 누출 여부를 감지하는 센서유닛으로부터 감지된 유해화학물질의 누출 정보 및 센서유닛의 위치 정보를 서버에서 인지하는 제1단계(S10); 상기 서버에서 센서유닛의 위치 정보에 대한 주변 지리 정보 및 기상 정보를 관계 기관으로 요청하여 획득하는 제2단계(S20); 상기 서버에서 제1단계(S10)에서 획득된 유해화학물질의 누출 정보와 제2단계(S20)에서 획득된 주변 지리 정보 및 기상 정보를 토대로 유해화학물질의 누출에 대한 유해화학물질 확산모델링을 수행하는 제3단계(S30); 상기 서버에서 제3단계(S30)에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과를 지도상에 등농도곡선으로 도식화하여 디스플레이에 출력시키는 제4단계(S40); 및 상기 서버에서 상기 제3단계(S30)와 제4단계(S40)에서 획득된 유해화학물질의 누출에 대한 유해화학물질 확산모델링 결과 및 위치 정보가 포함된 유해화학물질의 누출 정보를 대응 기관으로 전송하는 제5단계(S50); 를 포함한다.
본 발명에 따른 유해화학물질 누출 감지 및 대응 방법은 전술한 바와 같이 크게 5 단계로 나누어지며, 이하에서는 유독물을 운반하는 탱크로리가 사고로 인해 누출사고가 발생된 실시예를 들어 설명한다.
제1단계-누출사고를 감지하는 단계(S10)
유해화학물질 누출 여부를 자동으로 감지하기 위해, 유해물질 탱크로리 차량에 GPS모듈과 CDMA모듈(통신모듈)을 포함하는 유해물질 감지센서(센서유닛)를 부착/설치하여, 누출사고 발생시 실시간으로 사고발생정보를 취득하는 단계이다. 신속한 대응을 위하여 센서유닛의 고농도 유해물질 감지시 CDMA모듈을 통하여 고농도 감지 순간에 SMS를 이용하여 사고내용을 서버로 전송한다. 여기서, 전파되는 SMS 내용은 누출물질, 누출양, GPS위치정보를 포함한다.
제2단계- 지리 정보 및 기상 정보 획득단계(S20)
유해화학물질 확산모델링은 확산모델의 종류와 계산방식에 따라서 차이가 발생하지만 기상 및 지형조건에 의해서 결정된다. 위성지도, GIS 등으로부터 사고지점 주변의 배출원 위치를 포함하는 지리 정보를 획득하고, 기상청에서 제공하는 정보 혹은 상기 센서유닛에서 추가적으로 획득하는 온도, 습도, 풍향 및 풍속 중 적어도 하나 이상을 포함하는 기상 정보를 획득한다. 지리 정보 및 기상 정보는 유해물질 확산모델을 수행하기 위한 데이터이며, 본 발명의 실시예로, 도 3 과 같이 1km의 최대풍하거리를 관심영역으로 설정하고, 관심영역 내에서 모델링을 수행한다. 격자상에 위치한 빨간 점은 배출원의 위치를 의미한다.
제3단계-유해화학물질 확산모델링 수행 단계(S30)
제3단계는 제1단계(S10)에서 획득된 센서데이터, 제2단계(S20)에서 획득된 지리 정보 및 기상 정보를 분석하고 처리하여 유해화학물질 확산모델링을 수행하는 단계이다.
본 실시예에서의 유해화학물질 확산모델링은 초기확산모델(SLAB)로 설정하여 확산영향범위 정보를 획득한다. SLAB모델은 유해화학물질 누출시 대기중 확산을 모사하는 모델로써, 지면에서의 액상증발, 수평수직분사, 순간누출을 취급할 수 있는 모델이다. SLAB 모델은 누출형태와 풍속, 기온, 습도의 기상자료를 이용하여 수초의 짧은 시간에 유해화학물질 확산범위 영향예측을 수행한다.
제4단계-도식화 단계(S40)
제4단계는 유해화학물질의 종류, 센서농도, 유해화학물질 확산모델링의 결과로 얻어진 등농도를 포함하는 결과를 GIS 정보를 포함하는 지도상에 도시하는 단계이다. 여기서, 본 단계는 제3단계(S30)에서 초기확산모델로 설정된 유해화학물질 확산모델링 결과에 해당 위치에서의 기상 정보를 반영하여 등농도곡선을 도식화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 실시예로 도 3과 같이 지도상에 풍하지역으로 확산되는 등농도를 나타내며, 제2단계에서 획득된 기상자료 중 풍향을 이용하여, 등농도가 흘러가는 방향이 풍하방향이 되도록 도시한다.
제5단계-상황 전파 단계(S50)
제5단계는 전술한 제1 내지 제4단계에서 획득한 모든 정보를 담당자와 소방서 등 대응 기관에 사고발생지점과 물질정보, 배출량, 기상정보, 유해화학물질 확산범의 등을 포함하는 정보를 전파하는 단계이다. 전파 방법은 SMS(문자메시지)와 스마트폰 어플리케이션을 통해 제공한다. 이때 전파내용에는 기상정보와, 유해화학물질 확산범위, 소방서의 위치를 자동으로 분석하여 사고지점으로 신속하게 접근하기 위한 경로 정보를 포함한다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 센서유닛
12 : GPS모듈 14 : 통신모듈
20 : 서버
22 : 통신부 24 : 제1처리부 26 : 제2처리부
g : 관계 기관
r : 대응 기관

Claims (5)

  1. 설치 영역으로부터 일정 범위에 이내의 유해화학물질의 존재 여부 및 농도를 감지하는 하나 이상의 센서유닛; 및
    상기 센서유닛으로부터 감지된 정보를 전송받아 해당 센서유닛이 설치된 주변의 유해화학물질의 누출을 분석하는 서버;를 포함하며,
    상기 센서유닛은,
    해당 센서유닛의 위치 정보를 획득하는 GPS 모듈; 및
    상기 서버와 통신하는 통신모듈; 을 더 포함하며,
    유해화학물질의 농도가 미리 설정된 수치 이상으로 감지될 경우, 상기 GPS 모듈로부터 획득된 센서유닛의 위치 정보와 유해화학물질의 누출 정보를 상기 통신모듈을 통해 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는
    유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서버는,
    상기 통신모듈과 통신하며, 상기 센서유닛의 위치 정보에 대한 주변 지리 정보 및 기상 정보 전송 요청을 관계 기관 또는 센서유닛으로 전송하는 통신부;
    상기 관계 기관 또는 센서유닛으로부터 전송된 상기 주변 지리 정보 및 기상 정보와 상기 센서유닛으로부터 전송된 유해화학물질의 누출 정보를 분석 및 처리하여 유해화학물질의 배출량 농도를 연산하여 유해화학물질 확산모델링을 수행하는 제1처리부; 및
    상기 제1처리부에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과를 지도상에 등농도곡선으로 도식화하여 디스플레이에 출력시키는 제2처리부; 를 포함하며,
    상기 통신부는 상기 제1, 2처리부에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과 및 위치 정보가 포함된 유해화학물질의 누출 정보를 대응 기관으로 전송하는 것을 특징으로 하는
    유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1처리부는 유해화학물질 확산모델링을 초기확산모델(SLAB)로 설정하며, 상기 제2처리부는 상기 초기확산모델로 설정된 유해화학물질 확산모델링 결과에 해당 위치에서의 기상 정보를 반영하여 등농도곡선을 도식화하는 것을 특징으로 하는
    유해화학물질 누출 감지 및 대응 시스템.
  4. GPS모듈과 통신모듈을 포함하며, 유해화학물질 누출 여부를 감지하는 센서유닛으로부터 감지된 유해화학물질의 누출 정보 및 센서유닛의 위치 정보를 서버에서 인지하는 제1단계;
    상기 서버에서 센서유닛의 위치 정보에 대한 주변 지리 정보 및 기상 정보를 관계 기관 또는 센서유닛으로 요청하여 획득하는 제2단계;
    상기 서버에서 상기 제1단계에서 획득된 유해화학물질의 누출 정보와 제2단계에서 획득된 주변 지리 정보 및 기상 정보를 토대로 유해화학물질의 누출에 대한 유해화학물질 확산모델링을 수행하는 제3단계;
    상기 서버에서 상기 제3단계에서 획득된 유해화학물질 확산모델링 결과를 지도상에 등농도곡선으로 도식화하여 디스플레이에 출력시키는 제4단계; 및
    상기 서버에서 상기 제3단계와 제4단계에서 획득된 유해화학물질의 누출에 대한 유해화학물질 확산모델링 결과 및 위치 정보가 포함된 유해화학물질의 누출 정보를 대응 기관으로 전송하는 제5단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유해화학물질 누출 감지 및 대응 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3단계에서 유해화학물질 확산모델링은 초기확산모델(SLAB)로 설정되며, 상기 제4단계는 상기 초기확산모델로 설정된 유해화학물질 확산모델링 결과에 해당 위치에서의 기상 정보를 반영하여 등농도곡선을 도식화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유해화학물질 누출 감지 및 대응 방법.
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