KR20170038389A - 공기질 평가 장치 및 이를 가지는 공기 청정 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 평가 장치는 주변 공기의 오염도를 측정하는 오염도 측정부, 상기 주변 공기의 온도 및 습도를 측정하는 온습도 측정부 및 상기 오염도 측정부에서 측정된 오염도 측정 데이터와 상기 온습도 측정부에서 측정된 온도 및 습도 측정 데이터를 기초로 공기질지수를 산출하는 공기질지수 산출부를 포함한다.
Description
본 발명은 공기질 평가 장치 및 이를 가지는 공기 청정 시스템에 관한 것이다.
공기청정기는 공기에 포함되어 있는 오염물질을 정화하여 신선한 공기로 바꾸는 장치이다.
일반적으로, 공기청정기는 실내의 공기질을 측정하기 위한 각종 센서를 통해 공기 오염도를 측정하고 이를 기초로 공기 청정 기능을 수행하도록 구성된다.
종래의 공기 청정기는 단순히 공기 중의 먼지 량 또는 이산화탄소의 양에 따라 공기질을 판단하여 공기 청정 등의 동작을 수행할 뿐, 실내공기를 쾌적하게 하기 위한 다양한 요소를 종합적으로 고려하지 못하므로, 실내의 오염도 및 불쾌지수에 따라 공기질을 효과적으로 개선시키기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 실내 먼지농도, 가스농도 이산화탄소농도와 같은 다양한 공기의 오염도와 온도, 습도에 따라 정해지는 불쾌지수에 따른 공기질지수를 산출할 수 있는 공기질 측정 장치 및 이를 가지는 공기 청정 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 평가 장치는 주변 공기의 오염도를 측정하는 오염도 측정부, 상기 주변 공기의 온도 및 습도를 측정하는 온습도 측정부 및 상기 오염도 측정부에서 측정된 오염도 측정 데이터와 상기 온습도 측정부에서 측정된 온도 및 습도 측정 데이터를 기초로 공기질지수를 산출하는 공기질지수 산출부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 공기질지수 산출부는, 상기 오염도 측정 데이터를 이용하여 오염지수를 산출할 수 있고, 상기 온도 및 습도 측정 데이터를 이용하여 불쾌지수를 산출할 수 있으며, 상기 오염지수와 상기 불쾌지수를 합산하여 상기 공기질지수를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공기질지수 산출부는, 상기 오염지수에 대하여 제1 가중치를 적용하고, 상기 불쾌지수에 대해 제2 가중치를 적용하여 상기 공기질지수를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 오염도 측정부는, 공기 중의 먼지농도를 측정하기 위한 먼지센서, 공기 중의 가스농도를 측정하기 위한 가스센서 및 공기 중의 이산화탄소농도를 측정하기 위한 CO2 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공기질지수 산출부는, 상기 먼지센서에서 측정한 먼지농도 측정 데이터를 이용하여 미세먼지지수를 산출할 수 있고, 상기 가스센서에서 측정한 가스농도 측정 데이터를 이용하여 가스지수를 산출할 수 있으며, 상기 CO2센서에서 측정한 이산화탄소농도 측정 데이터를 이용하여 이산화탄소지수를 산출할 수 있고, 상기 미세먼지지수, 가스지수 및 이산화탄소지수를 합산하여 상기 오염지수를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 미세먼지지수는, 기 설정된 크기 범위에 따른 복수개의 구간을 가질 수 있고, 상기 미세먼지지수의 복수개의 구간은, 각각 기 설정된 크기 범위에 따른 먼지농도 구간을 가질 수 있으며, 상기 먼지센서에서 측정한 먼지농도 값에 대한 미세먼지지수는 하기의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
수학식1.
여기서, YPM10은 미세먼지지수, γPM10은 미세먼지지수 산출계수, [PM10]은 먼지농도, [PM10]min은 상기 먼지농도 구간에서의 먼지농도 최소값, YPM10 , min은 미세먼지지수 구간에서의 미세먼지지수 최소값일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 미세먼지지수 산출계수는, 하기의 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
수학식 2.
여기서, γPM10은 미세먼지지수 산출계수, dY는, 미세먼지지수 구간의 크기, d[PM10]은 먼지농도 구간의 크기일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가스지수는, 기 설정된 크기 범위에 따른 복수개의 구간을 가질 수 있고, 상기 가스지수의 복수개의 구간은, 각각 기 설정된 크기 범위에 따른 가스농도 구간을 가질 수 있으며, 상기 가스센서에서 측정한 가스농도 값에 대한 가스지수는 하기의 수학식 3에 의해 산출될 수 있다.
수학식3.
여기서, YVCOs은 가스지수, γVCOs는 가스지수 산출계수, [VCOs]는 가스농도, [VCOs]min은 상기 가스농도 구간에서의 가스농도 최소값, YVCOs , min은 가스지수 구간에서의 가스지수 최소값일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가스지수 산출계수는, 하기의 수학식 4에 의해 산출될 수 있다.
수학식 4.
여기서, γVCOs은 가스지수 산출계수, dY는, 가스지수 구간의 크기, d[VCOs]는, 가스농도 구간의 크기일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이산화탄소지수는, 기 설정된 크기 범위에 따른 복수개의 구간을 가질 수 있고, 상기 이산화탄소지수의 복수개의 구간은, 각각 기 설정된 크기 범위에 따른 이산화탄소농도 구간을 가질 수 있으며, 상기 CO2센서에서 측정한 이산화탄소농도 값에 대한 이산화탄소지수는 하기의 수학식 5에 의해 산출될 수 있다.
수학식5.
여기서, YCO2은 이산화탄소지수, γCO2는 이산화탄소지수 산출계수, [CO2]는 이산화탄소농도, [CO2]min은 상기 이산화탄소농도 구간에서의 이산화탄소농도 최소값, YCO2 , min은 이산화탄소지수 구간에서의 이산화탄소지수 최소값일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이산화탄소지수 산출계수는, 하기의 수학식 6에 의해 산출될 수 있다.
수학식 6.
여기서, γCO2는 이산화탄소지수 산출계수, dY는 이산화탄소지수 구간의 크기, d[CO2]는 이산화탄소농도 구간의 크기일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공기질지수 산출부는, 상기 미세먼지지수에 대하여 제3 가중치를 적용할 수 있고, 상기 가스지수에 대하여 제4 가중치를 적용할 수 있으며, 상기 이산화탄소지수에 대하여 제5 가중치를 적용하여 상기 오염지수를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 온습도 측정부는, 공기 중의 온도를 측정하기 위한 온도센서 및 공기 중의 습도를 측정하기 위한 습도센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공기질지수 산출부는, 상기 온도센서에서 측정한 온도 측정 데이터를 이용하여 온도지수를 산출할 수 있고, 상기 습도센서에서 측정한 습도 측정 데이터를 이용하여 습도지수를 산출할 수 있으며, 상기 온도지수 및 습도지수를 합산하여 상기 쾌적지수를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 온도지수는, 상기 온도센서에서 측정된 온도값이 제1 온도값 이상이고, 제2 온도값 이하인 경우, 하기의 수학식 7에 의해 산출될 수 있다.
수학식 7.
여기서, YT는 온도지수, T1은 제1 온도, T2는 제2 온도, T3은 온도센서에서 측정된 온도일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공기질지수 산출부는, 상기 온도센서에서 측정된 온도값이 제1 온도값 이하 또는 제2 온도값 이상인 경우, 상기 온도지수를 100으로 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 습도지수는, 상기 습도센서에서 측정된 습도값이 제1 습도값 이상이고, 제2 습도값 이하인 경우, 하기의 수학식 8에 의해 산출될 수 있다.
수학식 8.
여기서, YH는 습도지수, H1은 제1 습도, H2는 제2 습도, H3은 습도센서에서 측정된 습도일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공기질지수 산출부는, 상기 습도센서에서 측정된 습도값이 제1 습도 값 이하 또는 제2 습도 값 이상인 경우, 상기 습도지수를 100으로 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공기질지수 산출부는, 상기 온도지수에 대하여 제6 가중치를 적용할 수 있고, 상기 습도지수에 대하여 제7 가중치를 적용하여 상기 오염지수를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 공기질 평가 장치 및 상기 산출한 공기질지수에 따라 공기 청정기능을 수행하는 공기 청정 장치를 포함하는 공기 청정 시스템이 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면 실내 먼지농도, 가스농도 이산화탄소농도와 같은 다양한 공기의 오염도와 온도, 습도에 따라 정해지는 불쾌지수에 따른 공기질지수를 산출할 수 있어, 공기 청정 기능을 수행함에 있어서, 실내공기를 쾌적하게 하기 위한 다양한 요소를 종합적으로 고려할 수 있어 공기질을 효과적으로 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 평가 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 도 2의 오염도 측정부 및 온습도 측정부의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 온도센서에서 측정된 온도 값에 따른 온도지수를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 습도센서에서 측정된 습도 값에 따른 습도지수를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 평가 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 도 2의 오염도 측정부 및 온습도 측정부의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 온도센서에서 측정된 온도 값에 따른 온도지수를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 습도센서에서 측정된 습도 값에 따른 습도지수를 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호가 사용될 것이며, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 시스템(1)은 공기질 평가 장치(10) 및 공기 청정 장치(20)를 포함할 수 있다.
공기질 평가 장치(10)는 주변 공기의 오염도를 측정하여 오염지수를 산출할 수 있고, 온도 및 습도를 측정하여 불쾌지수를 산출할 수 있으며, 상기 오염지수와 불쾌지수를 이용하여 공기질지수를 산출할 수 있다. 공기질 평가 장치(10)는 상기 산출한 공기질지수를 공기 청정 장치로 출력할 수 있다.
이러한 공기질 평가 장치(10)에 대해서는 도 2 내지 도 3을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명한다.
공기 청정 장치(20)는 공기질 평가 장치(10)로부터 입력되는 공기질지수에 기초하여 공기 청정 동작을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 평가 장치를 설명하기 위한 구성도이며, 도 3은 도 2의 오염도 측정부 및 온습도 측정부의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 평가 장치(10)는 오염도 측정부(100), 온습도 측정부(200) 및 공기질지수 산출부(300)를 포함할 수 있다.
오염도 측정부(100)는 주변 공기의 오염도를 측정하여 오염도 측정 데이터를 생성할 수 있고, 상기 오염도 측정 데이터를 공기질지수 산출부(300)로 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 오염도 측정부(100)는, 도 3에서와 같이, 먼지센서(110), 가스센서(120) 및 CO2센서(130)를 포함할 수 있다.
먼지센서(110)는 공기 중의 먼지농도를 측정하여 먼지농도 측정 데이터를 생성할 수 있으며, 이를 공기질지수 산출부(300)로 출력할 수 있다. 먼지센서는 공기 중의 먼지농도를 측정할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 먼지센서라도 가능하다.
가스센서(120)는 공기 중의 가스농도를 측정하여 가스농도 측정 데이터를 생성할 수 있으며, 이를 공기질지수 산출부(300)로 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 가스센서(120)는 공기 중의 휘발성 유기화합물의 농도를 측정할 수 있는 VOCs 센서일 수 있다. 가스센서(120)는 공기 중의 가스농도를 측정할 수 있는 것이라면, 주지의 어떠한 가스센서라도 가능하다.
CO2센서(130)는 공기 중의 이산화탄소를 측정하여 이산화탄소농도 측정 데이터를 생성할 수 있으며, 이를 공기질지수 산출부(300)로 출력할 수 있다. CO2센서는 공기 중의 이산화탄소농도를 측정할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 CO2센서라도 가능하다.
온습도 측정부(200)는 주변 공기의 온도 및 습도를 측정하여 온도 및 습도 측정 데이터를 생성할 수 있으며, 이를 공기질지수 산출부(300)로 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 온습도 측정부(200)는, 도 3에서와 같이, 온도센서(210) 및 습도센서(220)를 포함할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 온습도 측정부(200)는 온습도센서를 포함할 수 있다.
온도센서(210) 및 습도센서(220)는 공기 중의 온도 및 습도를 측정하여 온도 측정 데이터 및 습도 측정 데이터를 생성하고, 이를 공기질지수 산출부(300)로 출력할 수 있다. 온도센서(210) 및 습도센서(220)는 온도 및 습도를 측정할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 온도센서 또는 습도센서라도 가능하다.
공기질지수 산출부(300)는 오염도 측정부(100)에서 측정한 오염도 측정 데이터와 온습도 측정부(200)에서 측정한 온습도 측정 데이터를 이용하여 공기질지수를 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 공기질지수 산출부(300)는 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등의 프로세서로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 공기질지수 산출부(300)는 오염도 측정부(100)에서 생성된 오염도 측정 데이터를 이용하여 오염지수를 산출할 수 있고, 온습도 측정부(200)에서 생성된 온습도 측정 데이터를 이용하여 불쾌지수를 산출할 수 있다. 또한, 공기질지수 산출부(300)는 상기 오염지수와 불쾌지수를 합산하여 공기질지수를 산출할 수 있는데, 여기서, 공기질 지수 산출부(300)는 오염지수와 불쾌지수 각각에 대해 기 설정된 가중치를 적용하여 합산함으로써 공기질지수를 산출할 수 있다.
여기서, 오염지수는 먼지, 생활가스 또는 이산화탄소 등과 같은 오염물질에 의한 공기의 오염정도를 나타내는 지표로서, 오염정도(예컨대, 공기 중의 오염물질의 농도)에 따라 0에서 100사이의 값을 가질 수 있다. 또한, 불쾌지수는 공기 중의 습도 및 온도에 따라 사람이 불쾌함을 느끼는 정도를 나타내는 지표로서, 온도 및 습도에 따라 0에서 100사이의 값을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 공기질지수 산출부(300)는 오염지수에 대해 제1 가중치를 적용하고, 불쾌지수에 대해 제2 가중치를 적용하여 공기질지수를 산출할 수 있다. 여기서, 제1 가중치와 제2 가중치의 합은 1이 될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 가중치는 0.8일 수 있으며, 제2 가중치는 0.2일 수 있다.
일 실시예에서, 공기질지수 산출부(300)는 먼지센서(110)에서 측정한 먼지농도 측정 데이터를 이용하여 미세먼지지수를 산출할 수 있으며, 가스센서(120)에서 측정한 가스농도 측정 데이터를 이용하여 가스지수를 산출할 수 있고, CO2센서에서 측정한 이산화탄소농도 측정 데이터를 이용하여 이산화탄소지수를 산출할 수 있다.
또한, 공기질지수 산출부(300)는 상기 미세먼지지수, 가스지수 및 이산화탄소지수를 합산함으로써 오염지수를 산출할 수 있다.
여기서, 공기질지수 산출부(300)는 미세먼지지수에 대하여 제3 가중치를 적용할 수 있으며, 가스지수에 대하여 제4 가중치를 적용할 수 있으며, 이산화탄소지수에 대하여 제5 가중치를 적용할 수 있다.
여기서, 미세먼지지수, 가스지수 및 이산화탄소지수는 각각 공기 중의 먼지농도, 가스농도 또는 이산화탄소농도에 따라 0부터 100 사이의 값을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 미세먼지지수, 가스지수 및 이산화탄소지수는, 하기의 표 1 에서와 같이 각각 기 설정된 크기범위에 따른 복수의 구간을 가질 수 있으며, 각각의 구간은 기 설정된 범위의 농도 구간을 가질 수 있다.
지수 농도 |
0-25 | 25-50 | 50-75 | 75-100 |
먼지농도(PM10) (㎍/m3) |
0-30 | 30-80 | 80-150 | 15-500 |
가스농도 (표준화수치) |
0-55 | 55-78 | 78-87 | 87-100 |
이산화탄소농도 (ppm) |
0-450 | 450-1000 | 1000-3000 | 3000-5000 |
여기서, 미세먼지지수는 하기의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
여기서, YPM10은 미세먼지지수이고, γPM10은 미세먼지지수 산출계수이며, [PM10]은 먼지농도, [PM10]min은 상기 먼지농도 구간에서의 먼지농도 최소값, YPM10 , min은 미세먼지지수 구간에서의 미세먼지지수 최소값을 의미한다.
여기서, 미세먼지지수 산출계수는 먼지센서(110)에 의해 측정된 먼지농도가 포함되는 먼지농도 구간의 크기와 상기 농도구간에 대응되는 미세먼지지수 구간의 크기에 따라 결정될 수 있다. 구체적으로, 미세먼지지수 산출계수는 먼지농도 구간의 크기에 반비례하고, 미세먼지지수 구간의 크기에 비례한다.
일 실시예에서, 상기 미세먼지지수 산출계수는 하기의 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
여기서, γPM10은 미세먼지지수 산출계수이고, dY는 미세먼지지수 구간의 크기이며, d[PM10]은 먼지농도 구간의 크기를 의미한다. 일 실시예에서, 상기 먼지농도 구간의 크기는 먼지농도 구간의 농도 값에 비례할 수 있다.
다시 말하면, 공기질지수 산출부(300)는 먼지농도 값이 커질수록 먼지농도 구간의 크기를 크게 설정할 수 있다.
예를 들면, 먼지센서(110)에 의해 측정된 먼지농도가 50 ㎍/m3인 경우, 상기 먼지농도가 포함되는 먼지농도 구간의 크기는 50(상기 구간의 최대값인 80과 최소값인 30의 차)이 되며, 상기 먼지농도 구간에 대응되는 미세먼지지수 구간의 크기는 25(상기 미세먼지지수 구간의 최대값인 50과 최소값인 25의 차)가 된다. 따라서, 이 경우, 미세먼지지수 산출계수는 25/50 즉, 0.5일 수 있다.
나아가, 먼지센서(110)에 의해 측정된 먼지농도가 50 ㎍/m3인 경우, 상기 산출한 미세먼지 산출계수를 상기 수학식 1에 대입하여 미세먼지지수를 계산해 본다.
표 1을 참조하면, 먼지센서(110)에 의해 측정된 먼지농도가 50 ㎍/m3인 경우, 상기 먼지농도를 포함하는 먼지농도 구간에서의 먼지농도 최소값은 30 ㎍/m3이고, 상기 먼지농도 구간에 대응되는 미세먼지지수 구간에서의 미세먼지지수 최소값은 25이다.
이를 상기 수학식 1에 대입하면, YPM10 = 0.5*(50-30)+25가 되므로, 먼지센서(110)에 의해 측정된 먼지농도가 50 ㎍/m3인 경우의 미세먼지지수는 35가 된다.
일 실시예에서, 가스지수는 하기의 수학식 3에 의해 산출될 수 있다.
여기서, YVCOs은 가스지수이고, γVCOs는 가스지수 산출계수, [VCOs]는 가스농도이며, [VCOs]min은 상기 가스농도 구간에서의 가스농도 최소값, YVCOs , min은 가스지수 구간에서의 가스지수 최소값을 의미한다.
여기서, 가스지수 산출계수는 가스센서(120)에 의해 측정된 가스농도가 포함되는 가스농도 구간의 크기와 상기 농도구간에 대응되는 가스지수 구간의 크기에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가스지수 산출계수는 하기의 수학식 4에 의해 산출될 수 있다.
여기서, γVCOs은 가스지수 산출계수, dY는, 가스지수 구간의 크기, d[VCOs]는, 가스농도 구간의 크기를 의미한다. 일 실시예에서, 가스농도 구간의 크기는, 상기 가스농도 구간의 농도 값에 반비례할 수 있다.
예를 들면, 가스센서(120)에 의해 측정된 가스농도가 65인 경우, 상기 가스농도가 포함되는 가스농도 구간의 크기는 23(상기 구간의 최대값인 78과 최소값인 55의 차)이 되며, 상기 가스농도 구간에 대응되는 가스지수 구간의 크기는 25(상기 가스지수 구간의 최대값인 50과 최소값인 25의 차)가 된다. 따라서, 이 경우, 가스지수 산출계수는 25/23일 수 있다.
나아가, 가스센서(120)에 의해 측정된 가스농도가 65인 경우, 상기 산출한 가스지수 산출계수를 상기 수학식 3에 대입하여 가스지수를 계산해 본다.
표 1을 참조하면, 가스센서(120)에 의해 측정된 가스농도가 65인 경우, 상기 가스농도를 포함하는 가스농도 구간에서의 먼지농도 최소값은 55이고, 상기 가스농도 구간에 대응되는 가스지수 구간에서의 가스지수 최소값은 25이다.
이를 상기 수학식 3에 대입하면, YVCOs = 25/23*(65-55)+25가 되므로, 가스센서(120)에 의해 측정된 가스농도가 65인 경우의 가스지수는 36이 된다.
일 실시예에서, 이산화탄소지수는 하기의 수학식 5에 의해 산출될 수 있다.
여기서, 여기서, YCO2은 이산화탄소지수, γCO2는 이산화탄소지수 산출계수, [CO2]는 이산화탄소농도, [CO2]min은 상기 이산화탄소농도 구간에서의 이산화탄소농도 최소값, YCO2 , min은 이산화탄소지수 구간에서의 이산화탄소지수 최소값을 의미한다.
여기서, 이산화탄소지수 산출계수는 CO2센서(130)에 의해 측정된 이산화탄소농도가 포함되는 이산화탄소농도 구간의 크기와 상기 농도구간에 대응되는 이산화탄소지수 구간의 크기에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이산화탄소지수 산출계수는 하기의 수학식 6에 의해 산출될 수 있다.
여기서, γCO2는 이산화탄소지수 산출계수, dY는 이산화탄소지수 구간의 크기, d[CO2]는 이산화탄소농도 구간의 크기를 의미한다. 일 실시예에서, 상기 이산화탄소농도 구간의 크기는 상기 이산화탄소농도 구간의 농도 값에 비례할 수 있다.
예를 들면, CO2센서(130)에 의해 측정된 이산화탄소농도가 550인 경우, 상기 이산화탄소농도가 포함되는 이산화탄소농도 구간의 크기는 550(상기 구간의 최대값인 1000과 최소값인 450의 차)이 되며, 상기 이산화탄소농도 구간에 대응되는 이산화탄소지수 구간의 크기는 25(상기 가스지수 구간의 최대값인 50과 최소값인 25의 차)가 된다. 따라서, 이 경우, 이산화탄소지수 산출계수는 25/550 일 수 있다.
나아가, CO2센서(130)에 의해 측정된 이산화탄소농도가 550인 경우, 상기 산출한 이산화탄소지수 산출계수를 상기 수학식 5에 대입하여 이산화탄소지수를 계산해 본다.
표 1을 참조하면, CO2센서(130)에 의해 측정된 이산화탄소농도가 550인 경우, 상기 이산화탄소농도를 포함하는 이산화탄소농도 구간에서의 이산화탄소농도 최소값은 450이고, 상기 이산화탄소농도 구간에 대응되는 이산화탄소지수 구간에서의 이산화탄소지수 최소값은 25이다.
이를 상기 수학식 5에 대입하면, YCO2 = 25/550*(550-450)+25가 되므로, 가스센서(120)에 의해 측정된 가스농도가 65인 경우의 가스지수는 30이 된다.
공기질지수 산출부(300)는 미세먼지지수, 가스지수 및 이산화탄소지수가 산출되면, 상기 지수들을 합산함으로써 오염지수를 산출할 수 있다.
여기서, 공기질지수 산출부(300)는 미세먼지지수에 대해 제3 가중치를 적용할 수 있으며, 가스지수에 대해 제4 가중치를 적용할 수 있고, 이산화탄소지수에 대해 제5 가중치를 적용할 수 있다.
상기 가중치는 상기 각각의 지수가 오염지수에 미치는 비중을 의미할 수 있으며, 상기 제3 가중치, 제4 가중치 및 제5 가중치의 합은 1일 수 있다.
일 실시예에서, 제3 가중치는 0.8, 제4 가중치는 0.15, 제5 가중치는 0.05일 수 있다.
또한, 공기질지수 산출부(300)는 온습도 측정부(200)로부터 측정된 온도 및 습도 측정 데이터를 이용하여 불쾌지수를 산출할 수 있다.
구체적으로, 공기질지수 산출부(300)는 온도센서(210)에서 측정한 온도 측정 데이터를 이용하여 온도지수를 산출할 수 있으며, 습도센서(220)에서 측정한 습도 측정 데이터를 이용하여 습도지수를 산출할 수 있고, 상기 온도지수와 습도지수를 합산함으로써 불쾌지수를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 공기질지수 산출부(300)는 상기 온도지수와 습도지수에 대하여 제6 가중치 및 제7 가중치를 적용하여 합산함으로써 불쾌지수를 산출할 수 있다. 여기서, 제6 가중치 및 제7 가중치는 각각 0.5일 수 있다. 또한, 온도지수 및 습도지수 는 온도 또는 습도에 따라 0에서 100사이의 값을 가질 수 있다.
도 4는 온도센서에서 측정된 온도 값에 따른 온도지수를 설명하기 위한 그래프이며, 도 5는 습도센서에서 측정된 습도 값에 따른 습도지수를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도지수는 기 설정된 중심 온도(Tc, 사람이 실내 공간에서 가장 쾌적함을 느낄 수 있는 온도(예컨대, 23℃))를 중심으로 하여 온도센서(210)에 의해 측정되는 온도값이 상기 온도(Tc)보다 낮아지거나 혹은 높아질수록 커질 수 있다. 즉, 온도지수는 중심온도로부터의 온도거리에 비례할 수 있다.
여기서, 온도지수가 최대값이 되는 온도(제1 온도(T1) 및 제2 온도(T2))가 설정될 수 있으며, 온도센서(210)에 의해 측정되는 온도값이 제1 온도(T1)와 제2 온도(T2) 사이인 경우 상기 온도지수는 하기의 수학식 7에 의해 산출될 수 있다.
여기서, YT는 온도지수, T1은 제1 온도, T2는 제2 온도, T3은 온도센서에서 측정된 온도이다.
이와 달리, 온도센서(210)에 의해 측정되는 온도값이 제1 온도(T1) 보다 작거나, 제2 온도(T2) 보다 큰 경우, 상기 온도지수는 100이 될 수 있다.
예를 들면, T1이 17℃이고, T2가 29℃이며, Tc가 23℃일 때, 온도센서(210)로부터 측정되는 온도값이 20℃(T3)인 경우, 이를 수학식 7에 대입하면, 온도지수(YT)는 50이 산출된다.
도 5를 참조하면, 습도지수의 경우, 온도지수와 마찬가지로, 제1 습도(H1), 제2 습도(H2) 및 중심습도(Hc) 값이 설정될 수 있으며, 습도센서(220)로부터 측정되는 습도값이 제1 습도(H1)와 제2 습도(H2) 사이의 값인 경우, 하기의 수학식 8에 의해 산출될 수 있다.
여기서, YH는 습도지수, H1은 제1 습도, H2는 제2 습도, H3은 습도센서에서 측정된 습도이다.
이와 달리, 습도센서(220)에 의해 측정되는 습도값이 제1 습도(H1) 보다 작거나, 제2 습도(H2) 보다 큰 경우, 상기 습도지수는 100이 될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
10: 공기질 평가 장치
20: 공기 청정 장치
100: 오염도 측정부
110: 먼지센서
120: 가스센서
130: CO2센서
200: 온습도 측정부
210: 온도센서
220: 습도센서
300: 공기질지수 산출부
20: 공기 청정 장치
100: 오염도 측정부
110: 먼지센서
120: 가스센서
130: CO2센서
200: 온습도 측정부
210: 온도센서
220: 습도센서
300: 공기질지수 산출부
Claims (33)
- 주변 공기의 오염도를 측정하는 오염도 측정부;
상기 주변 공기의 온도 및 습도를 측정하는 온습도 측정부; 및
상기 오염도 측정부에서 측정된 오염도 측정 데이터와 상기 온습도 측정부에서 측정된 온도 및 습도 측정 데이터를 기초로 공기질지수를 산출하는 공기질지수 산출부; 를 포함하는 공기질 평가 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 공기질지수 산출부는,
상기 오염도 측정 데이터를 이용하여 오염지수를 산출하고, 상기 온도 및 습도 측정 데이터를 이용하여 불쾌지수를 산출하며, 상기 오염지수와 상기 불쾌지수를 합산하여 상기 공기질지수를 산출하는 공기질 평가 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 공기질지수 산출부는,
상기 오염지수에 대하여 제1 가중치를 적용하고, 상기 불쾌지수에 대해 제2 가중치를 적용하여 상기 공기질지수를 산출하는 공기질 평가 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 가중치와 상기 제2 가중치의 합은 1인 공기질 평가 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 가중치는 0.8이고,
상기 제2 가중치는 0.2인 공기질 평가 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 오염도 측정부는,
공기 중의 먼지농도를 측정하기 위한 먼지센서;
공기 중의 가스농도를 측정하기 위한 가스센서; 및
공기 중의 이산화탄소농도를 측정하기 위한 CO2 센서;
를 포함하는 공기질 평가 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 공기질지수 산출부는,
상기 먼지센서에서 측정한 먼지농도 측정 데이터를 이용하여 미세먼지지수를 산출하고,
상기 가스센서에서 측정한 가스농도 측정 데이터를 이용하여 가스지수를 산출하며,
상기 CO2센서에서 측정한 이산화탄소농도 측정 데이터를 이용하여 이산화탄소지수를 산출하고,
상기 미세먼지지수, 가스지수 및 이산화탄소지수를 합산하여 상기 오염지수를 산출하는 공기질 평가 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 미세먼지지수는, 기 설정된 크기 범위에 따른 복수개의 구간을 가지고,
상기 미세먼지지수의 복수개의 구간은, 각각 기 설정된 크기 범위에 따른 먼지농도 구간을 가지며,
상기 먼지센서에서 측정한 먼지농도 값에 대한 미세먼지지수는 하기의 수학식 1에 의해 산출되는 공기질 평가 장치.
수학식1.
(여기서, YPM10은 미세먼지지수, γPM10은 미세먼지지수 산출계수, [PM10]은 먼지농도, [PM10]min은 상기 먼지농도 구간에서의 먼지농도 최소값, YPM10 , min은 미세먼지지수 구간에서의 미세먼지지수 최소값)
- 제8항에 있어서, 상기 미세먼지지수 산출계수는,
상기 미세먼지지수 산출계수에 대응되는 먼지농도 구간의 크기에 반비례하는 공기질 평가 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 먼지농도 구간의 크기는,
상기 먼지농도 구간의 농도 값에 비례하는 공기질 평가 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 가스지수 산출계수는,
상기 가스지수 산출계수에 대응되는 가스농도 구간의 크기에 반비례하는 공기질 평가 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 가스농도 구간의 크기는,
상기 가스농도 구간의 농도 값에 반비례하는 공기질 평가 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 이산화탄소지수는, 기 설정된 크기 범위에 따른 복수개의 구간을 가지고,
상기 이산화탄소지수의 복수개의 구간은, 각각 기 설정된 크기 범위에 따른 이산화탄소농도 구간을 가지며,
상기 CO2센서에서 측정한 이산화탄소농도 값에 대한 이산화탄소지수는 하기의 수학식 5에 의해 산출되는 공기질 평가 장치.
수학식5.
(여기서, YCO2은 이산화탄소지수, γCO2는 이산화탄소지수 산출계수, [CO2]는 이산화탄소농도, [CO2]min은 상기 이산화탄소농도 구간에서의 이산화탄소농도 최소값, YCO2 , min은 이산화탄소지수 구간에서의 이산화탄소지수 최소값)
- 제15항에 있어서, 상기 이산화탄소지수 산출계수는,
상기 이산화탄소지수 산출계수에 대응되는 이산화탄소농도 구간의 크기에 비례하는 공기질 평가 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 이산화탄소농도 구간의 크기는,
상기 이산화탄소농도 구간의 농도 값에 비례하는 공기질 평가 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 공기질지수 산출부는,
상기 미세먼지지수에 대하여 제3 가중치를 적용하고, 상기 가스지수에 대하여 제4 가중치를 적용하며, 상기 이산화탄소지수에 대하여 제5 가중치를 적용하여 상기 오염지수를 산출하는 공기질 평가 장치.
- 제20항에 있어서,
상기 제3 가중치, 제4 가중치 및 제5 가중치의 합은 1인 공기질 평가 장치.
- 제20항에 있어서,
상기 제3 가중치는 0.8인 공기질 평가 장치.
- 제20항에 있어서,
상기 제4 가중치는 0.15인 공기질 평가 장치.
- 제20항에 있어서,
상기 제5 가중치는 0.05인 공기질 평가 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 온습도 측정부는,
공기 중의 온도를 측정하기 위한 온도센서; 및
공기 중의 습도를 측정하기 위한 습도센서를 포함하는 공기질 평가 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 공기질지수 산출부는,
상기 온도센서에서 측정한 온도 측정 데이터를 이용하여 온도지수를 산출하고,
상기 습도센서에서 측정한 습도 측정 데이터를 이용하여 습도지수를 산출하며,
상기 온도지수 및 습도지수를 합산하여 상기 쾌적지수를 산출하는 공기질 평가 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 공기질지수 산출부는,
상기 온도센서에서 측정된 온도값이 제1 온도값 이하 또는 제2 온도값 이상인 경우, 상기 온도지수를 100으로 산출하는 공기질 평가 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 공기질지수 산출부는,
상기 습도센서에서 측정된 습도값이 제1 습도 값 이하 또는 제2 습도 값 이상인 경우, 상기 습도지수를 100으로 산출하는 공기질 평가 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 공기질지수 산출부는,
상기 온도지수에 대하여 제6 가중치를 적용하고, 상기 습도지수에 대하여 제7 가중치를 적용하여 상기 오염지수를 산출하는 공기질 평가 장치.
- 제29항에 있어서,
상기 제6 가중치 및 제7 가중치의 합은 1인 공기질 평가 장치.
- 제1항 내지 제32항에 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기질 평가 장치; 및 상기 산출한 공기질지수에 따라 공기 청정기능을 수행하는 공기 청정 장치를 포함하는 공기 청정 시스템.
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