KR20180117896A - 자동차용 바이오 살균 시스템 및 그 살균방법 - Google Patents

Abstract

자동차용 바이오 살균 시스템 및 그 살균방법이 개시된다. 본 발명의 자동차용 바이오 살균 시스템은 자외선을 이용하여 자동차 내부 공기 중에 존재하는 미생물을 살균하고 별도의 화학작용제필터를 구비하여 화학 작용제를 정화할 수 있다. 특별히 특별살균-이벤트가 발생하면, 본 발명의 시스템은 자동차의 공조 모드를 내부순환모드로 강제 전환하여 신속하게 공기 오염을 정화할 수 있다.

Description

자동차용 바이오 살균 시스템 및 그 살균방법{System and Method for Vehicle Bio-Sterilization}

본 발명은 자외선을 이용하여 자동차 내의 공기 중에 존재하는 미생물, 화학 작용제 등을 제거하는 바이오 살균 시스템 및 그 살균방법에 관한 것이다.

최근에 각종 바이러스성 조류 인플루엔자나 세균성 전염병 등이 발생하여 많은 동물의 생명이 위협을 받는 일들이 빈번하게 발생하고, 일부는 인체 감염의 문제도 생기고 있다. 이런 일들을 대비하여 각종 방역 시스템을 구축하고, 감염이 예상되는 지역에 살균제 등을 살포하지만, 이미 발생한 미생물의 전염을 제대로 방어하기는 쉽지 않다.

미생물(microorganism)은 맨눈으로 관찰할 수 없는 작은 생물로서, 일반적으로 진균(Fungi), 원생동물(Protozoa), 세균(Bacteria), 바이러스(Virus), 조류(Algae) 등을 포함한다. 미생물을 박멸하는 수단으로 널리 사용되어 온 것 중 하나가 자외선(Ultraviolet Ray, UV)이다. 자외선(UV) 에너지는 1900년대 초반부터 박테리아와 미생물을 죽이는데 사용되었다. 충분한 양의 자외선 에너지가 가해지면, 자외선 에너지는 미생물을 매우 효과적으로 죽일 수 있다. 그러나 자외선 수치가 낮고 자외선 방사의 균일성이 부족하면 자외선의 살균 효과가 크게 떨어지는 것으로 알려졌다. 한편, 자외선에 대한 저항성은 유기체마다 다르고, 일부 유기체는 다른 유기체보다 자외선에 훨씬 강한 특성이 있다. 특히, 내생 포자(Endospores)를 형성하며 반 휴면기 상태에 있는 일부 유기체는 자외선에 강한 저항성을 보인다. 내생 포자는 열, 화학 물질, 엑스선(X ray) 및 자외선을 포함하는 많은 멸균 기술에 상당히 저항하는 것으로 알려져 있다.

종래의 자외선 살균 시스템은 어느 정도 수준 이하의 미생물과 같은 공기 중 오염 물질을 파괴하기 위해 자외선 에너지를 효율적이고 효과적으로 이용할 수 없었다. 따라서, 위험한 공기 중의 미생물을 살균하고 다른 오염물질을 파괴하는 가장 효과적인 과정에 필요한 균일한 분포를 가질 수 있는 높은 에너지 자외선 살균 시스템이 필요하다.

이러한 문제는 자동차와 같이 한정된 공간 내에서도 마찬가지다. 자동차는 기본적으로 공기정화를 위한 공조장치를 구비하고 있다. 자동차 내부 공조장치는 외부 공기가 유입되도록 외부로 노출된 흡기구와, 흡기구를 통해 외부 공기를 빨아들이는 공기 순환모터와, 유입된 공기에서 먼지 등을 걸러내는 공기정화 필터와, 필터를 통과한 공기를 자동차 내부 공간으로 배출하는 내부 배출구를 포함한다. 공기정화용 필터는 미세 먼지 이상의 크기를 가진 오염물을 걸러낼 수는 있지만, 미생물이나 화학 물질을 걸러내지는 못한다.

[관련선행기술]

대한민국 등록실용신안 제20-0443340호(이중 팬과 이중 케이스를 구비한 공기살균기)

본 발명의 목적은, 자외선을 이용하여 자동차 내의 공기 중에 존재하는 미생물과 화학 작용제를 제거하는 바이오 살균 시스템 및 감시방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동차용 바이오 살균 시스템은 자동차 내에 설치되어 자동차 내부 공기를 정화할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 자동차용 바이오 살균 시스템은 자외선 살균기, 화학작용제필터부 및 공기오염감시기를 포함한다.

자외선 살균기는 상기 자동차 내부로 연결된 공기의 유동 경로 상에 설치되어 밀폐된 내부 공간부로 유입되는 미생물을 자외선으로 살균하고, 화학작용제필터부는 상기 자외선 살균기의 전단 또는 후단에 설치되어 화학 작용제를 필터링한다. 공기오염감시기는 상기 자외선 살균기의 자외선 살균 동작을 제어한다.

상기 자외선 살균기는 본체, 자외선 램프 및 반사판을 구비한다. 본체는 상기 밀폐된 내부 공간부를 형성하여 자외선 램프를 수용하며, 상기 자동차 내부 공기를 상기 내부 공간부로 유입하는 복수 개의 흡기 관통홀과, 상기 내부 공간부의 공기를 상기 자동차의 내부로 배출하는 복수 개의 배기 관통홀이 형성되어 있다. 반사판은 상기 본체의 내벽 전체를 덮도록 설치되어 상기 자외선 램프에서 출사되는 자외선을 산란 및 반사 중 적어도 하나를 수행하여 상기 자외선 램프에서 출사된 자외선의 에너지를 상기 내부 공간부 내에 가둠으로써 상기 내부 공간부의 자외선 조사량을 높이고 균일하게 한다.

실시 예에 따라, 상기 반사판은 상기 자외선 램프에서 출사되는 자외선을 95% 이상 산란 또는 반사하도록 설계되어야 한다.

다른 실시 예에 따라, 자동차용 바이오 살균 시스템은 상기 자동차 내부에 설치되어 공기 중의 미생물을 검출하는 바이오 센서를 더 포함하고, 상기 공기오염감시기는 상기 자동차의 전자제어유닛(ECU)와 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 공기오염감시기는 상기 자동차의 발전기 전력을 사용하는 일반동작모드를 시작한 때에 상기 바이오 센서의 검출 결과를 확인하고, 상기 검출 결과로부터 상기 자동차 내부 공기에서 기설정된 기준값 이상의 미생물 농도가 검출되거나 특정 미생물이 검출된 경우에 특별살균-이벤트를 생성한다. 상기 특별살균-이벤트에 따라, 상기 공기오염감시기는 상기 전자제어유닛에게 상기 자동차의 공조 모드을 내부 순환모드로 강제 전환시키도록 요청하여 외부 공기의 유입없이 상기 자동차 내부 공기가 상기 자외선 살균기와 화학작용제필터부를 순환하도록 제어한다.

또 다른 실시 예에 따르면, 상기 공기오염감시기는 상기 일반동작모드 중에 상기 자동차의 시동이 꺼짐에 따라 상기 자동차의 배터리 전력을 사용하는 휴지모드로 진입한 경우에 상기 자외선 램프를 소등하여 자외선 살균 동작을 중단하게 된다. 다만, 예외적으로, 상기 전자제어유닛으로부터 상기 특별살균-이벤트를 제공받은 경우에는 상기 자외선 램프를 점등하여 자외선 살균 동작을 수행함으로써 상기 특별살균-이벤트를 처리할 수 있다.

본 발명은 자동차 내에 설치되어 자동차 내부 공기를 정화하는 자동차용 바이오 살균 시스템의 살균 방법에도 미친다. 본 발명의 살균 방법은, 공기오염감시기가 상기 자동차의 발전기 전력을 사용하는 일반동작모드로 동작하는 동안, 상기 자동차 내부로 연결된 공기의 유동 경로 상에 설치된 자외선 살균기에게 전원을 공급하는 단계와, 상기 자외선 살균기가 밀폐된 내부 공간부로 유입되는 미생물을 자외선으로 살균하고, 상기 자외선 살균기의 전단 또는 후단에 설치된 화학작용제필터부가 화학 작용제를 필터링하는 단계를 포함한다.

본 발명의 자동차용 자동차용 바이오 살균 시스템은 자외선 살균기와 각종 필터를 이용하여 자동차 내의 공기 중의 미생물를 살균할 뿐만 아니라 화학 작용제를 걸러내 정화할 수 있다.

본 발명의 자외선 살균기는 챔버 구조의 내부 공간부를 반사판으로 둘러쌈으로써 살균에 충분한 크기와 균일성의 자외선 조도를 얻을 수 있다. 따라서 특별히 자동차처럼 가용한 전력이 제한적인 상황에서도 확실한 자외선 살균 기능을 구현할 수 있다.

한편, 본 발명의 바이오 살균 시스템은 자동차가 시동이 걸리면서 일반동작모드로 진입한 때에 자동차 내의 공기 오염상태를 감시하고 이상이 있으면, 자동차의 공조모드를 내부 순환모드로 강제 전환시켜 외부 공기의 유입을 차단한 상태에서 자동차 내부 공기를 빠르게 정화하는 특별살균-이벤트를 수행한다. 이러한 동작으로, 자동차의 시동이 꺼진 상태에서 자외선 살균기가 동작하지 않는 동안에 자동차 내부 공간으로 유입된 미생물을 제거할 수 있다. 따라서 운전자가 미리 탑승 전에 리모컨 제어로 자동차의 시동을 걸게 되면 탑승 전에 자동차 내부 공기를 정화할 수 있다.

한편, 본 발명의 바이오 살균 시스템은 자동차의 전자제어유닛으로부터 특별살균-이벤트를 제어받을 수도 있으며, 이를 통해 운전자는 미리 탑승 전에 리모컨 제어로 자동차의 시동을 걸 필요도 없이 탑승 전에 자동차 내부 공기를 정화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 자동차용 자외선 공기 살균시스템의 블록도,
도 2는 본 발명의 자외선 살균기의 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 공기오염감시기의 블록도, 그리고
도 4는 본 발명의 바이오 살균 시스템의 동작 설명에 제공되는 흐름도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 자동차용 바이오 살균 시스템(100)은 자동차(10) 내부에 설치되며, 자외선 살균기(110), 화학작용제필터부(130) 및 센서부(150) 및 공기오염감시기(170)를 포함한다. 공기오염감시기(170)는 자동차(10)의 전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit)(11)과 연결된다.

자외선 살균기

자외선 살균기(110)는 자동차 내부 공조장치(13)의 일부로 구현되거나 내부 공조장치(13)에 이어지는 별개의 장치로 마련될 수도 있다. 또한, 자외선 살균기(110)는 공기오염감시기(170)와 분리된 상태로 제작될 수도 있고, 공기오염감시기(170)와 일체로 제작될 수도 있다.

자외선 살균기(110)는 일반적으로는 자동차 내부 공간에 노출되지 않고 매설되는 형태로 설치된다. 바람직하게는, 앞서 설명한 것처럼 자동차(10)의 내부 공조장치(13)의 일부를 구성하도록, 공기정화필터(미도시)와 나란하게 자외선 살균기(110)를 설치하거나 공기정화필터를 대신하여 자외선 살균기(110)를 설치해도 무방하다. 나아가, 자동차(10)의 구조를 고려하여, 자외선 살균기(110)의 교체 및 수리 등을 위하여 장착 및 탈착이 가능하도록 설계하는 것이 바람직하다.

자외선 살균기(110)는 밀폐된 공기의 경로를 형성하고, 자외선을 이용하여 공기 중의 미생물을 살균한다. 이를 위해, 본 발명은 자외선 살균기(110) 내에서의 자외선 에너지(UV Energy)의 강도와 균일성을 현저히 증가시킴으로써, 상당히 높고 균일한 자외선 조사량을 제공할 수 있는 자외선 살균기(110) 구조를 제시한다.

자외선 살균기(110)는 밀폐된 내부 공간부(210a)를 형성하는 본체(210)와, 내부 공간부(210a)의 내벽에 마련된 반사판(215)과, 내부 공간부(210a) 내에 수용되어 자외선을 조사하는 자외선 램프(231)를 포함한다.

본체(210)는 밀폐된 내부 공간부(210a)를 형성하며, 내부 공간부(210a)는 자동차의 내부 공조장치(13)에 따라 공기가 유동하는 경로를 형성함으로써 자동차 내부의 공기 이동 경로의 일부가 된다. 자외선 살균기(110)는 내부 공간부(210a)로 유입되는 공기 중에 존재하는 미생물을 살균하여 깨끗하게 정화된 공기를 배출한다. 자외선 살균기(110)의 내부 공간부(210a)에는 자외선 램프(231)가 내장되어 공기 중의 미생물을 살균한다.

본체(210)는 튜브나 배관 형상으로 마련되며 양단에 입력부(211)와 출력부(213)가 마련된다. 입력부(211)는 자동차 공조장치(13)의 흡기구(미도시) 측을 향해 마련되고 출력부(213)는 자동차 공조장치(13)의 배출구(미도시) 측을 향해 마련됨으로써, 외부의 공기가 입력부(211)를 통해 내부 공간부(210a)로 유입되어 정화된 다음 출력부(213)를 통해 자동차의 내부 공간으로 배출된다. 입력부(211)와 출력부(213)는 예컨대 평판의 패널로 구현되어 내부 공간부(210a)를 밀폐하며, 입력부(211)에는 공기가 유입되는 복수 개의 흡기 관통홀(211a)이 형성되고, 출력부(213)에는 내부 공기가 배출되는 복수 개의 배기 관통홀(213a)이 형성된다. 입력부(211)와 출력부(213)는 공기의 흐름을 기초로 기능적으로 명명한 것이고 공기가 단일한 한 방향으로만 흐르는 것이 아니므로, 공기의 흐름이 바뀌면 입력부(211)와 출력부(213)도 바뀔 수 있다.

유기체의 살균은 유기체에 전달되는 자외선 에너지의 양에 크게 의존하기 때문에, 자외선 살균기(110) 내에서 충분하고 실효적인 살균이 수행되기 위해서는 자외선 살균기(110) 내의 어떤 임의의 지점에서도 기설정된 크기 이상의 자외선 조도 또는 조사량이 필요하다. 본 발명은 챔버(Chamber) 구조를 이용함으로써, 자외선 살균기(110) 내의 어떤 임의의 위치에서도 적어도 75,000㎼/㎠의 자외선 조사량이 제공되도록 구현하며, 바람직하게는 적어도 100,000㎼/㎠ 또는 적어도 150,000㎼/㎠ 크기의 자외선 조사가 효과적이다. 자외선 살균기(110) 내로 유입된 미생물에 조사되는 최대 자외선 조사량은 공기의 체류 시간에 따라 변동된다. 75,000㎼/㎠ 크기의 자외선이 조사되도록 구성한 상태에서 공기가 자외선 살균기(110) 내에 2초 미만으로 체류한다고 가정하면, 자외선 살균기(110)는 유입된 공기에 적어도 150,000㎼·sec/㎠의 자외선 조사량을 제공하도록 설계된 것이다. 여기서, 자외선 조사량은 ㎼·sec/㎠를 단위로 사용하는 자외선 에너지 밀도(UV energy density, E)와 같은 것으로서, 미생물에 대한 단위 면적당 자외선 에너지의 측정치이다.

자외선 살균기(110) 내에서의 자외선 조도는 당연히 자외선 램프(231) 자체의 조도에 의해 영향을 받지만 자외선 램프(231) 자체의 조도로는 충분하지 않을 뿐만 아니라, 자외선 조사량은 자외선 램프(231)으로부터 거리에 따라 급격하게 감소하기 때문에 균일한 조도의 공간을 만들기가 어렵다. 특별히, 자동차의 경우에는 사용되는 전력이 제한적이므로, 자외선 램프(231) 자체로 충분한 조도를 만들기가 쉽지 않다.

이를 해결하기 위해, 본 발명에서는 본체(210)의 내벽 전체에 반사판(215)을 설치한다. 밀폐된 본체(210)와 반사판(215)은 자외선 램프(231)에서 출사되는 자외선 에너지를 가두는 효과와 함께 자외선 에너지를 내부 공간부(210a) 내에 축적하고 강화한다. 본 발명의 자외선 살균기(110)는 단순 자외선 램프만을 사용하는 경우와 대비하여 10배에서 거의 50배까지 자외선 살균기(110) 내의 자외선 조도를 높일 수 있고, 조도의 균일성도 개선된다.

자외선 램프(231)에 통상의 조명처럼 반사 갓을 설치할 수도 있으나, 이러한 반사 갓은 램프에 설치한 것이며, 공간 내에 전면적으로 설치된 것이 아니다. 본 발명의 반사판(215)은 밀폐된 공간인, 내부 공간부(210a)에 전면적으로 설치하는 것으로서, 본체(210) 내벽 전체 표면적의 95% 이상, 바람직하게는 99% 이상 설치하는 것이 좋다.

반사판(215)은 자외선 램프(231)에서 출사되는 자외선을 95% 이상 산란 및/또는 반사할 수 있는 것이 바람직하다. 반사판(215)은 자외선 반사 특성이 있는 소재의 패널을 부착하거나 또는 반사 특성이 있는 소재의 페이스트(Paste)를 자외선 살균기(110) 내벽에 도포하는 방법으로 형성할 수도 있고, 반사 특성이 있는 미러(Mirror) 등의 구조물을 설치하는 형태일 수도 있다. 예를 들어, 반사판(215)은 경면 처리된 알루미늄이나, 화학적으로 연마되고 산화(Anodizing) 처리된 알루미늄 재료로 구현할 수 있다.

본체(210)의 흡기 관통홀(211a)과 배기 관통홀(213a)의 크기나 갯수는 공기의 체류시간에 영향을 주고, 자외선 살균기(110) 내의 자외선 에너지 축적 능력에도 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 입력부(211)에서 흡기 관통홀(211a)의 비율과, 출력부(213)에서 배기 관통홀(213a)의 비율은 각각 40%보다 적게 구현하여 공기의 자외선 살균기(110) 내 체류 시간을 늘리는 것이 필요하고, 예를 들어, 10% 미만으로 구현하여 공기 체류 시간과 에너지 축적 효율을 높이는 것이 바람직하다.

자외선 램프(231)는 220㎚ 내지 300㎚ 사이 대역의 자외선을 사용하며, 연속적이고 협대역인 자외선을 출사하는 저압 수은 방전 램프를 사용할 수 있다. 자외선 램프(231)는 본체(210)의 벽이나 단부 패널에 형성된 고정용-관통홀(210a)을 통해 자외선 살균기(110)의 외부로 노출된 상태로 고정된다.

자외선 램프(231)는 공기오염감시기(170)로부터 동작 전력을 공급받는다. 공기오염감시기(170)가 자외선 램프(231)에 제공하는 전력은 자동차의 발전기(Generator)(미도시)로부터 공급되거나 자동차 배터리(미도시)로부터 직접 공급되는 자동차의 상시전력이 바람직하다.

본체(210)의 내부 공간부(210a)에는 공기오염감시기(170)에 연결되어 자외선 살균기(110) 내부의 자외선 조도를 측정하는 포토 센서(Photo Sensor)(151)가 설치된다. 공기오염감시기(170)는 포토 센서(151)의 측정값을 이용하여 자외선 살균기(110)의 자외선 조도가 기설정된 기준크기 이상이거나 기준 범위 내에 있도록 제어한다.

자외선 살균기(110)의 동작은 공기오염감시기(170)에 의해 제어된다. 아래에서 설명하는 것처럼, 자외선 살균기(110)는 기본적으로 자동차(10)가 운행 중일 때에만 동작하게 되고 자동차의 시동이 꺼지면 자외선 살균기(110)의 동작도 중단된다. 공기오염감시기(170)의 제어는 이러한 점들이 고려되어야 한다.

화학작용제필터부

화학작용제필터부(130)는 자동차 내부 공간으로 유입되는 공기 중에 포함된 화학 작용제를 걸러낸다. 화학 작용제란, 생리학적 효과를 통해 사람 또는 동물을 살상하거나 무력화시키는 목적으로 사용되는 화합물로서, 독성을 가진 화학제(Chemical Agent)이다. 화학작용제에는 인체의 신경 전달 체계에 작용하는 신경 작용제와, 피부/ 눈/ 점막에 심한 통증과 염증을 일으키는 수포 작용제와, 질식을 유발하는 혈액 작용제와 질식 작용제 등이 있다.

화학작용제필터부(130)는 적어도 하나의 화학작용제 필터를 구비한다. 각 화학작용제 필터마다 걸러내거나 해독할 수 있는 화학 작용제가 다르다. 따라서 화학작용제필터부(130)는 처리 대상으로 선택된 화학 작용제에 맞추어 복수 개의 화학작용제 필터를 구비해야 한다.

화학작용제필터부(130)도 자동차 공조장치(13)의 일부로 구현되는 것이 바람직하며, 자외선 살균기(110)의 전단에 입력부(211)와 마주하도록 배치되거나 자외선 살균기(110)의 후단에 출력부(213)와 마주하도록 배치된다. 한편, 화학작용제필터부(130)는 별도의 전력을 사용하지 않기 때문에, 공기오염감시기(170)나 자동차(10)로부터 동작전력을 제공받을 필요가 없다.

센서부

센서부(150)는 적어도 하나의 포토 센서(151)와 바이오 센서(153)를 포함하며, 공기오염감시기(170)에 연결된다.

포토 센서(151)는 자외선 살균기(110)의 내부 공간부(210a)에 설치되며, 공기오염감시기(170)는 포토 센서(151)를 이용하여 자외선 조도를 측정한다.

바이오 센서(153)는 공기 중의 미생물을 검출하는 센서로서, 공기 중의 미생물의 농도를 검출할 수도 있고, 해당 미생물을 식별할 수도 있기 때문에 바이오 센서(153)의 구성에 따라 특정 미생물의 진입 등을 감시할 수도 있다. 따라서, 도 3에 도시된 것과 다르게, 본 발명의 바이오 센서(153)는 복수 개의 센서의 조합이 될 수도 있다.

바이오 센서(153)는 자동차 내부 공간의 여러 지점에 설치될 수 있다. 예를 들어, (1) 자외선 살균기(110)의 설치 위치와 무관하게, 자동차 내부 공간의 바이오 센서(153)를 설치하여 자동차 내부 공간의 공기 오염을 감시할 수 있다. (2) 추가적으로, 살균기(101)가 설치된 입력부(301)의 전방과 출력부(213)의 전방에 각각 바이오 센서(153)를 설치하여, 살균기(101)의 동작 상태를 점검하는 형태로 구성할 수도 있다.

앞서 설명한 것처럼, 자외선 살균기(110)가 상시 동작하지 않고 자동차(10)가 운행 중인 경우에만 동작하도록 설계하면, 자동차(10)의 시동을 껀 상태로 일정 시간이상 지나면, 살균 대상이 되는 미생물이 자동차 내부 공간으로 유입될 수 있다. 따라서 운전자가 탑승 전이나 탑승 후에 자동차 내부 공간의 미생물의 상태를 점검할 필요가 있으므로, 방법 (1)에 의한 설치가 필수적일 수 있다.

실시 예에 따라, 센서부(150)는 적어도 하나의 화학작용제 탐지 센서(155)를 더 구비할 수도 있다. 화학작용제 탐지 센서(155)는 공기 중의 특정 화학 작용제를 검출한다. 화학작용제 탐지 센서(155)의 경우에도 센서마다 탐지할 수 있는 화학작용제가 다르기 때문에, 여러 화학 작용제를 탐지하려면 그 작용제에 맞는 탐지 센서를 복합적으로 구성해야 한다.

다만, 화학작용제필터부(130)는 별도의 전력을 사용하지 않기 때문에, 자동차(10)의 운행 여부와 무관하게 상시 동작한다. 따라서 자동차(10)의 내부와 외부, 또는 화학작용제필터부(130)의 전단 또는 후단에 화학작용제 탐지 센서(155)를 배치할 필요가 적다. 그럼에도, 자동차(10)의 외부 또는 화학작용제필터부(130)의 입력 측에 배치될 경우에 화학작용제가 공기 중에 유입된 상황을 감지하여 운전자에게 표시할 수 있다는 점에서 필요성이 검토될 수 있다. 또한, 자동차(10)가 완전 밀폐 공간이 아니므로, 자동차 내부 공간은 언제든지 오염될 수 있다는 점도 고려될 수 있다.

공기오염감시기

공기오염감시기(170)는 자외선 살균기(110) 및 센서부(150)와 연결되어 본 발명의 자동차용 바이오 살균 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어한다.

도 3을 참조하면, 공기오염감시기(170)는 전원부(301), 살균기구동부(303), 센서수신부(305), ECU 인터페이스(307) 및 제어부(310)를 포함하며, 앞서 설명한 것처럼 자외선 살균기(110)와 일체로 제작될 수 있다.

전원부(301)는 자동차의 상시전원으로부터 상시 전력을 공급받아 공기오염감시기(170)의 동작 모드에 따른 전력 공급을 제어한다. 자동차의 발전기로부터 상시전력을 공급받기 위해, 전원부(301)는 자동차의 각종 휴즈(Fuse)가 내장된 연결박스(Junction Box)(미도시)에 연결될 수도 있고, 자동차 내부 전력선에 연결될 수도 있다. 어떤 경우이든, 전원부(301)는 자동차의 시동이 꺼진 상태에서도 전원이 공급되는 상시전원에 연결되는 것이 바람직하다.

살균기구동부(303)는 자동차 상시전원으로부터 공급되는 전력을 자외선 살균기(110)의 자외선 램프(231)로 공급하되, 제어부(310)의 제어에 따라 그 전력 공급을 단속하고, 자외선 램프(231)로 공급되는 전압 등을 제어한다.

자동차 전원은 통상 DC +12V 이다. 자동차의 키(Key) 입력이 제1 단(ACC)에 위치하면 라디오와 같은 차량의 액세서리에 전력이 공급되며, 제2 단(ON)에 위치하면 자동차의 헤드 라이터(Head Lighter), 에어컨, 전자제어유닛(ECU) 등에 전력이 공급된다. 이때의 제2 단은 자동차 전체에 전력을 공급하지만, 제1 단과 마찬가지로 자동차의 배터리 전력을 사용하는 것이다. 자동차 키 입력이 제3 단(START)에 진입하여 자동차에 시동이 걸리면 자동차 키 입력은 다시 제2 단으로 복귀하는데, 이때 자동차는 자동차 내의 발전기에서 생성되는 전력으로 동작한다.

자외선 램프(231)의 전력 소모를 고려하면, 자외선 살균기(110)는 제1 단(ACC) 전력을 사용할 수는 없고, 자동차 시동이 걸린 후의 발전기 전력을 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 예외적으로 아래에서 설명하는 실시 예에 따라 자동차 배터리 전력을 비상 전력으로 사용할 수 있다.

센서수신부(305)는 센서부(150)가 연결되어 센서부(150)에 필요한 전력을 공급하고 센서부(150)의 측정값을 읽어 온다. 앞서 설명한 것처럼, 포토 센서(151)와 바이오 센서(153)가 센서수신부(305)에 연결되고, 필요에 따라 화학작용제 탐지 센서(155)가 센서수신부(305)에 연결된다. 센서수신부(305)는 센서부(150)의 측정값을 이용하여 자외선 조도, 미생물의 개수나 농도, 필요에 따라 화학작용제의 유무와 농도 측정값을 제어부(310)에게 제공한다.

센서수신부(305)는 바이오 센서(153)가 연결되는 복수 개의 접속 단자를 구비하며, 그 접속 단자의 위치를 기초로 포토 센서(151), 복수 개의 바이오 센서(153) 및 화학작용제탐지센서(155)를 식별한다.

ECU 인터페이스(307)는 자동차(10)의 전자제어유닛(11)과 '특별살균-이벤트'와 같은 데이터 또는 메시지를 송수신할 수 있는 인터페이스로서, 전자제어유닛(11)이 보유한 인터페이스에 대응된다. ECU 인터페이스(307)는 직렬 통신 방식일 수도 있고, 단순한 접점 신호 방식일 수도 있다. 이하의 설명에서 공기오염감시기(170)와 전자제어유닛(11) 사이의 데이터 등의 전달은 별도의 설명이 없더라도 ECU 인터페이스(307)를 통해 수행되는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 공기오염감시기(170)가 외부 서버(미도시)에 연결되는 경우에는 다른 네트워크 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 네트워크 인터페이스는 인터넷과 같은 네트워크(미도시)에 접속할 수 있는 무선 네트워크 수단으로, 제어부(310)의 제어에 따라 상태정보를 외부 서버에 제공하고 외부 서버가 제공하는 제어명령 등을 제어부(310)에게 전달한다.

제어부(310)는 본 발명의 공기오염감시기(170)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(310)는 본 발명의 특징적인 공기 오염 감시를 수행하기 위하여, 모드제어부(311), 살균기제어부(313) 및 이벤트감시부(315)를 포함한다.

모드제어부(311)는 공기오염감시기(170)의 동작 모드를 제어한다. 공기오염감시기(170)의 동작 모드는 자동차의 발전기의 전력을 사용하는 '일반동작모드'와, 자동차 발전기의 전력 공급이 중단된 휴지모드로 나뉜다. 일반동작모드는 자동차(10)가 시동이 걸려 운행하는 상태이고, 휴지모드는 자동차의 시동이 꺼진 상태이다. 자동차의 시동이 꺼짐으로 전원부(301)로 공급되는 전력은 자동차의 발전기 전력이 아니라, 자동차의 배터리 전력이 된다. 일반동작모드이든 휴지모드이든, 전원부(301)는 자동차 발전기의 전력 또는 배터리의 전력을 상시 제공받아 공기오염감시기(170)의 동작 전력으로 공급한다.

모드제어부(311)는 전자제어유닛(11)이 제공하는 정보를 이용하여 자동차의 시동이 걸려 운행하는 상태인지 여부를 판단할 수도 있고, 연결박스의 단자 중에서 자동차(10)의 시동이 걸린 상태에서만 전압이 출력되는 단자의 전압을 확인하는 방법으로 자동차의 시동 유무를 판단할 수 있다.

살균기제어부(313)는 살균기구동부(303)를 이용하여 자외선 살균기(110)의 동작을 제어하고 바이오 센서(153)의 측정값을 기초로 자외선 살균기(110)의 동작을 모니터링한다. 살균기제어부(313)는 일반동작모드로 진입함과 동시에, 살균기구동부(303)가 자외선 살균기(110)를 동작시키도록 제어한다. 휴지 모드로 전환되면, 살균기제어부(313)는 살균기구동부(303)로 하여금 자외선 램프(231)로의 전력 공급을 중단시킨다.

이벤트감시부(315)는 일정한 조건에 따라 '특별살균-이벤트'를 생성하여 일정 시간동안 특별 살균 동작을 수행한다. 살균 이벤트는 기본적으로 자동차가 운행을 개시하거나 전원이 온(On)됨에 따라 공기오염감시기(170)가 동작을 개시한 때에 생성된다.

이하에서는 살균기제어부(313)와 이벤트감시부(315)의 동작을 중심으로 하는 본 발명의 자동차용 바이오 살균 시스템(100)의 동작을 설명한다.

살균 제어 1

자외선 살균기(110)의 제어와 관련하여, 살균기제어부(313)는 일반동작모드 동안 살균기구동부(303)를 통해 자외선 살균기(110)의 전반적인 동작을 제어한다. 모드제어부(311)가 공기오염감시기(170)의 동작모드를 '휴지모드'에서 '일반동작모드'로 전환하면, 살균기제어부(313)는 살균기구동부(303)로 하여금 자외선 램프(231)에 전력을 공급하여 자외선 램프(231)를 점등시킴으로써 기본적인 살균 동작을 개시한다.

또한, 살균기제어부(313)는 자외선 살균기(110) 내에 설치된 포토 센서(151)의 측정값을 이용하여 자외선 조도를 측정하면서 자외선 살균기(110) 내에 자외선 조도가 일정한 범위 내에서 유지되도록 살균기구동부(303)가 자외선 램프(231)로 제공하는 전력 공급을 제어한다.

실시 예에 따라, 살균기제어부(313)는 자외선 램프(231)에서 출력되는 자외선 조도가 기설정된 값의 범위에 속하지 않으면 상태이상 정보를 외부 서버 또는 자동차의 전자제어유닛(11)에게 제공할 수 있다. 또한, 살균기제어부(313)는 외부 서버나 자동차의 전자제어유닛(11)의 제어에 따라 제어방법을 변경할 수 있다.

실시 예: 특별살균-이벤트에 따른 살균 제어

이하에서는 도 4를 참조하여, 특별살균-이벤트에 따른 자동차용 바이오 살균 시스템(100)의 살균 동작을 설명한다.

<일반동작모드 개시에 따른 특별살균-이벤트 생성: S401 ~ S409>

모드제어부(311)가 공기오염감시기(170)의 동작모드를 '휴지모드'에서 '일반동작모드'로 전환하면(S401), 살균기제어부(313)가 살균기구동부(303)를 통해 자외선 살균기(110)의 살균 동작을 개시함과 더불어, 이벤트감시부(315)는 복수 개의 바이오 센서(153)를 통해 자동차 내부 공간의 미생물의 농도를 측정하여 감시 공간 내의 미생물의 농도가 기준값 이상이거나 특정 미생물이 검출되는 판단한다(S403, S405, S407).

만약, S405 및 S407 단계의 판단결과, 미생물의 농도가 기준값 이상이거나 특정 미생물이 검출되면, 이벤트감시부(315)는 '특별살균-이벤트'를 생성한다(S409).

실시 예에 따라, S403 내지 S407 단계에서 이벤트감시부(315)는 화학작용제 탐지 센서(155)를 통해 자동차 내부 공간에 특정 화학 작용제가 유입되는지도 함께 탐지하고, 특정 화학 작용제가 탐지된 경우에도 특별살균-이벤트를 생성할 수 있다.

<특별살균-이벤트에 따른 살균: S411>

이벤트감시부(315)는 특별살균-이벤트에 따라 일정시간 동안 특별 살균 동작을 수행한다. 우선, 이벤트감시부(315)는 전자제어유닛(11)에게 자동차의 공조 모드를 '내부순환모드'로 강제 전환하도록 요청한다. 자동차의 공조 모드는 내부 순환모드와 외부 순환모드가 있다. 외부 순환모드는 외부 공기를 자동차 내부 공간으로 유입시키는 모드이고, 내부 순환모드는 외부 공기의 유입을 차단하고 자동차 내부 공간의 공기만을 순환시키는 모드이다. 자동차 공조 모드의 조정은 운전자의 제어에 의해 수행되거나 기설정된 운행 모드에 따라 결정될 수 있다. 만약, 기존의 공조 모드가 외부 순환모드였다면, 강제로 내부순환모드로 전환된다.

전자제어유닛(11)에 의해 자동차의 공조모드가 내부 순환모드로 전환되면, 외부 공기의 유입이 차단된 상태에서 자동차 내부 공간의 공기는 바이오 살균 시스템(100)을 반복적으로 순환하게 된다. 자동차 공조장치의 공기순환모터(미도시)가 공기 순환을 제어할 수 있다.

내부 순환모드로 강제 전환된 후, 전자제어유닛(11)은 운전자로부터 자동차 공조 모드 제어 명령(외부 순환모드로 전환)을 입력받더라도 허용하지 않고 무시한다.

<특별살균-이벤트의 해제 판단: S413, S415>

이벤트감시부(315)는 S407 단계를 반복하면서, 바이오 센서(153)를 통해 자동차 내부 공간의 미생물의 농도를 계속 측정하여 감시 공간 내의 미생물의 농도 등이 기설정된 범위 내로 복귀하고, 특정 미생물이 제거된 상태인지를 판단한다(S413). 만약, S409 단계의 판단결과, 미생물의 농도 등이 기설정된 범위 내로 복귀하고, 특정 미생물이 제거된 상태가 되면, 이벤트감시부(315)는 특별살균-이벤트를 해제한다(S415).

마찬가지로, 화학작용제가 검출되어 특별살균-이벤트가 발생하였다면, 이벤트감시부(315)는 S409와 S411 단계에서 화학작용제 탐지 센서(155)를 통해 자동차 내부 공간에 특정 화학 작용제가 제거되는지도 함께 탐지하고, 그러한 경우에도 특별살균-이벤트를 해제할 수 있다.

<자동차 공조모드 복구: S417, S419>

특별살균-이벤트가 해제되면, 이벤트제어부(310)는 전자제어유닛(11)에게 자동차의 공조 모드의 강제 전환(내부순환모드로 전환)을 해제하도록 요청한다. 이에 따라, 전자제어유닛(11)은 자동차 공조 모드를 내부 순환모드로 강제 전환하였던 것을 해제한다. 강제 전환이 해제되면, 자동차 공조 모드는 운전자가 선택한 모드로 복귀할 수도 있고, 강제 전환된 상태를 유지하되 운전자의 모드 전환 제어를 수용하여 처리할 수 있다(S417).

공기오염감시기(170)의 동작모드는 일반동작모드를 그대로 유지한다(S419).

이상의 방법으로 본 발명의 시스템(100)의 경고 이벤트가 수행된다.

한편, 공기오염감시기(170)가 일반동작모드 중에 자동차의 시동이 꺼지면 배터리 전력을 사용하는 휴지모드로 진입하게 되는데, 살균기제어부(313)는 자외선 램프(231)를 소등하여 자외선 살균 동작을 중단시킨다. 그럼에도, 이벤트감시부(315)는 전자제어유닛(11)으로부터 특별살균-이벤트를 제공받을 수 있다.

전자제어유닛(11)으로부터 특별살균-이벤트를 제공받으면, 이벤트감시부(315)는 해당 특별살균-이벤트를 살균기제어부(313)에게 제공하고, 살균기제어부(313)는 자외선 램프(231)를 점등하여 자외선 살균 동작을 수행함으로써 특별살균-이벤트를 처리한다. 비록, 휴지모드로서 자동차 배터리 전원을 사용하지만, 자외선 살균을 미리 개시하는 것이다.

전자제어유닛(11)이 제공하는 특별살균-이벤트는 예를 들어 운전자가 탑승 전에 리모컨 제어로 생성할 수 있다. 이때, 운전자의 리모컨 제어는 공기오염감시기(170)와 기설정된 형태의 특별살균-이벤트 생성명령이 된다. 전자제어유닛(11)은 운전자로부터 특별살균-이벤트를 입력받으면, 키 입력이 없더라도 내부 전력 공급을 제2 단(ON) 으로 전환하고 공기 순환 모드로 내부 순환모드로 전환한 다음, 공기순환모터를 구동하여 공기를 내부 순환시킬 수 있다.

한편, 운전자의 리모컨 제어는 공기오염감시기(170)와 기설정된 형태의 특별살균-이벤트 생성명령이 아니라, 공기오염감시기(170)의 동작 개시명령이 될 수도 있다. 이러한 경우, 공기오염감시기(170)는 전자제어유닛(11)의 동작개시명령에 따라 도 3과 같은 동작을 수행하게 된다. 이 경우에도, 전자제어유닛(11)은 키 입력이 없더라도 내부 전력 공급을 제2 단(ON)으로 전환한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (7)

1. 자동차 내에 설치되어 자동차 내부 공기를 정화하는 바이오 살균 시스템에 있어서,
   상기 자동차 내부로 연결된 공기의 유동 경로 상에 설치되어 밀폐된 내부 공간부로 유입되는 미생물을 자외선으로 살균하는 자외선 살균기;
   상기 자외선 살균기의 전단 또는 후단에 설치되어 화학 작용제를 필터링하는 화학작용제필터부; 및
   상기 자외선 살균기의 자외선 살균 동작을 제어하는 공기오염감시기를 포함하며,
   상기 자외선 살균기는,
   상기 밀폐된 내부 공간부를 형성하며, 상기 자동차 내부 공기를 상기 내부 공간부로 유입하는 복수 개의 흡기 관통홀과, 상기 내부 공간부의 공기를 상기 자동차의 내부로 배출하는 복수 개의 배기 관통홀이 형성된 본체;
   상기 내부 공간부에 설치된 자외선 램프; 및
   상기 본체의 내벽 전체를 덮도록 설치되어 상기 자외선 램프에서 출사되는 자외선을 산란 및 반사 중 적어도 하나를 수행하여 상기 자외선 램프에서 출사된 자외선의 에너지를 상기 내부 공간부 내에 가둠으로써 상기 내부 공간부의 자외선 조사량을 높이고 균일하게 하는 반사판을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 바이오 살균 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 반사판은 상기 자외선 램프에서 출사되는 자외선을 95% 이상 산란 또는 반사할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 바이오 살균 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 자동차 내부 내에 설치되어 공기 중의 미생물을 검출하는 바이오 센서를 더 포함하고,
   상기 공기오염감시기는 상기 자동차의 전자제어유닛(ECU)와 연결되며,
   상기 공기오염감시기는 상기 자동차의 발전기 전력을 사용하는 일반동작모드를 시작한 때에 상기 바이오 센서의 검출 결과를 확인하고, 상기 검출 결과로부터 상기 자동차 내부 공기에서 기설정된 기준값 이상의 미생물 농도가 검출되거나 특정 미생물이 검출된 경우에 특별살균-이벤트를 생성하며, 상기 특별살균-이벤트를 생성한 경우에 상기 전자제어유닛에게 상기 자동차의 공조 모드을 내부 순환모드로 강제 전환시키도록 요청하여 외부 공기의 유입없이 상기 자동차 내부 공기가 상기 자외선 살균기와 화학작용제필터부를 순환하도록 제어하는 것을 특징으로 자동차용 바이오 살균 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 공기오염감시기는 상기 일반동작모드 중에 상기 자동차의 시동이 꺼짐에 따라 상기 자동차의 배터리 전력을 사용하는 휴지모드로 진입한 경우에 상기 자외선 램프를 소등하여 자외선 살균 동작을 중단하되,
   상기 전자제어유닛으로부터 상기 특별살균-이벤트를 제공받은 경우에는 상기 자외선 램프를 점등하여 자외선 살균 동작을 수행함으로써 상기 특별살균-이벤트를 처리하는 것을 특징으로 하는 자동차용 바이오 살균 시스템.
   
5. 자동차 내에 설치되어 자동차 내부 공기를 정화하는 자동차용 바이오 살균 시스템의 살균 방법에 있어서,
   공기오염감시기가 상기 자동차의 발전기 전력을 사용하는 일반동작모드 동작하는 동안, 상기 자동차 내부로 연결된 공기의 유동 경로 상에 설치된 자외선 살균기에게 전원을 공급하는 단계; 및
   상기 자외선 살균기가 밀폐된 내부 공간부로 유입되는 미생물을 자외선으로 살균하고, 상기 자외선 살균기의 전단 또는 후단에 설치된 화학작용제필터부가 화학 작용제를 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 바이오 살균 시스템의 살균 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 공기오염감시기는 상기 자동차의 발전기 전력을 사용하는 일반동작모드를 시작한 때에 상기 자동차 내부 내에 설치된 바이오 센서의 미생물 검출 결과를 확인하는 단계;
   상기 검출 결과로부터 상기 자동차 내부 공기에서 기설정된 기준값 이상의 미생물 농도가 검출되거나 특정 미생물이 검출된 경우에, 상기 공기오염감시기가 특별살균-이벤트를 생성하는 단계;
   상기 공기오염감시기가 상기 특별살균-이벤트에 따라 자동차의 전자제어유닛에게 상기 자동차의 공조 모드을 내부 순환모드로 강제 전환시키도록 요청하여 외부 공기의 유입없이 상기 자동차 내부 공기가 상기 자외선 살균기와 화학작용제필터부를 순환하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 바이오 살균 시스템의 살균 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 공기오염감시기가 상기 일반동작모드 중에 상기 자동차의 시동이 꺼짐에 따라 상기 자동차의 배터리 전력을 사용하는 휴지모드로 진입하는 단계;
   상기 휴지모드로 진입함에 따라, 상기 공기오염감시기가 상기 자외선 램프를 소등하여 자외선 살균 동작을 중단하는 단계; 및
   상기 휴지모드 중에 상기 전자제어유닛으로부터 상기 특별살균-이벤트를 제공받은 경우에, 상기 공기오염감시기가 상기 자외선 램프를 점등하여 자외선 살균 동작을 수행함으로써 상기 특별살균-이벤트를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 바이오 살균 시스템의 살균 방법.

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