KR20190040407A - 안전 작업 스테이션 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 안전 작업 스테이션:은 임의로 설정된 작업 영역 내에 설치되는 본체; 상기 본체에 마련되는 것으로, 처리대상물이 놓이는 작업 챔버; 상기 본체에 마련되는 것으로 상기 작업 챔버를 경유하는 공기 유동 경로를 가지는 공기 순환 챔버; 그리고 상기 작업 영역에 시각적 경계를 표시하는 시각적 경고 장치, 상기 작업 영역의 근방으로의 물체 접근 여부를 검출하는 근접 센서와 근접 센서의 신호에 의해 상기 경고 장치를 제어하는 제어부;를 구비한다.

Description

안전 작업 스테이션{Safety Working Station}

본 발명은 안전 작업 스테이션에 관한 것으로 상세하게는 유해한 시료를 조작 또는 처리할 때 사용하는 안전 작업 스테이션에 관한 것이다.

실험실이나 연구실 등에서 시료를 처리할 때에 사용되는 작업대에는 흄후드(fume hood), 클린 벤치(clean bench) 및 BSC((Biological Safety Cabinet) 등이 있다.

이들 작업대는 작업 챔버를 공통적으로 가지는데, 이들 작업 챔버에는 일정 방향의 공기흐름이 유도된다. 안전 작업대(Safety Cabinet)의 경우는 그 내부에 장착된 필터를 통해 유입된 공기를 처리하여 작업대 내부로 일정한 흐름을 순환 유도함으로써 시료와 사용자, 시료 간의 교차오염을 방지한다.

이러한 안전 작업대의 작업 챔버의 공기 흐름은, 흄후드의 경우는 작업 챔버의 하부에서 상부로의 상향식, 클린 벤치는 상방에서 하방으로의 하향식, 그리고 안전 작업대의 경우는 상방에서 하방으로의 하향식 공기 흐름이 유도되며 이때에 하향의 공기 흐름은 별도의 덕트를 통해 작업 챔버의 상방으로 다시 복귀하여 재공급되는 순환 구조를 가지며, 공기 복귀 경로 상에는 필터가 위치하여 순환 공기를 정화한다.

상기 안전 작업대의 공기 순환 경로상의 필터는 시료로부터 발생하는 유해한 가스등을 제거한다.

처리되는 시료 중에는 바이오-해저드와 함께 화학물질 등이 있는데, 이러한 시료를 위해 외부로의 배기 구조가 마련된 작업대가 사용된다. 이는 실외로 강제 배기하는 구조를 가지고 있어서, 작업대뿐 아니라 처리대상물이 위치하는 실내 공간의 조절된 냉기 또는 온기가 외부로 100% 강제 배출된다. 이러한 구조는 일정한 습도와 온도가 유지하도록 조절되는 실험실이나 연구실에서 냉/온기의 지속적인 배출에 따라 내부 습온 조건을 에어컨디셔너 등을 통해 지속적으로 제어해야 하며 따라서 에너지 효율 관리 면에서 매우 불리하다. 신약개발 등에 유해 미생물뿐 아니라 유해 화학물질이 흔하게 사용되는 현실을 고려할 때 에너지 효율이 우수하면서도 유해화학물질의 제거가 가능한 신제품 개발이 절실히 요구된다.

이러한 안전 작업대는 전술한 바와 같은 위험물질을 다루기 때문에 설치되는 장소 및 운용상 안전 유지를 위한 조건이 뒤 따른다. 이 조건으로서, 안전 작업대는 정상적인 출입 통로 등에서 벗어난 위치에 설치되어야 하며, 특히 실내 기류에 간섭을 받지 않도록 배치되어야 한다.

실내 기류에 의해 안전 작업대의 작업 공간이 영향을 받게 되면, 작업대 내를 유동하는 기체의 흐름이 교란될 수 있고, 이때에 유독한 기체가 안전 작업대 외부로 유출되어 작업자에게 위해(危害)를 가할 수 있다. 또한, 외부 기류가 작업대에서 처리 중인 대상물에 접촉되어 변성을 일으킬 수 도 있다.

본 발명은 안전 작업대의 운용상 안전성을 증진시킬 수 있는 안전 작업대를 제공한다.

본 발명은 작업자를 보호할 수 있고, 처리 중인 대상물도 보호하기 위한 안전 작업대를 제공한다.

본 발명에 따른 안전 작업 스테이션: 은

임의로 설정된 작업 영역 내에 설치되는 본체;

상기 본체에 마련되는 것으로, 처리대상물이 놓이는 작업 챔버;

상기 본체에 마련되는 것으로 상기 작업 챔버를 경유하는 공기 유동 경로를 가지는 공기 순환 챔버; 그리고

상기 작업 영역에 시각적 경계를 표시하는 시각적 경고 장치, 상기 작업 영역의 근방으로의 물체 접근 여부를 검출하는 근접 센서와 근접 센서의 신호에 의해 상기 경고 장치를 제어하는 제어부;를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 시각적 경고 장치는 상기 작업 영역의 경계를 표시하는 광학적 투사 장치(optical projector)를 포함할 수 있다.

상기 광학적 투사 장치:는 레이저 빔, LED, 광학 램프 중의 적어도 어느 하나를 광원으로 이용할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 작업 영역은 사각형의 사각 경계를 가지며, 상기 광학적 투사 장치는 상기 사각 경계의 모퉁이 부분을 포함하는 임의 영상을 투사할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 시각적 경계는 동적 또는 정적 이미지를 포함할 수 있다.

본 발명은 안전 작업대가 설치되는 작업 영역에서 작업 챔버 근방에서의 공기 흐름을 교란을 억제한다. 이로써 실내 기류 변동에 의해 안전 작업대의 작업 공간에 대한 영향을 억제하고, 특히 작업 챔버 내를 유동하는 기체의 흐름의 교란을 방지하여, 유독한 기체가 안전 작업대 외부로 유출을 방지하고, 또한, 외부 기류에 의한 대상물의 변성도 억제한다.

도1은 본 발명에 따른 안전 작업 스테이션의 일 례를 개략적으로 보이는 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 안전 작업 스테이션의 개략적 정면도이다.
도3은 본체 상부의 배기구를 보이는 본 발명에 따른 안전 작업 스테이션의 개략적 평면도이다.
도4는 본 발명에 따라 작업 영역에 설치된 안전 작업 스테이션의 배치상태를 보이는 평면도이다.
도5는 본 발명에 따라 작업 영역에 설치된 안전 작업 스테이션의 배치상태를 보이는 입면도이다.
도6은 본 발명에 따른 시각적 경고 장치의 구성 례를 보이는 블록 다이어그램이다.
도7은 본 발명에 따른 시각적 경고 장치에 의한 투영 이미지의 다양한 양태를 보인다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 안전 작업 스테이션의 일 례로서 안전 작업대의 실시 예를 상세히 설명한다.

아래의 실시 예의 설명에서 특정한 구조의 안전 작업대(Safety Cabinet)를 기반으로 설명되는 안전 작업 스테이션에는 흄후드(fume hood), 클린 벤치(clean bench) 및 BSC((Biological Safety Cabinet) 등이 포함될 수 있으며, 이러한 특정한 구조에 본 발명은 제한되지 않는다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 작업대의 개략적 사시도이며, 도2는 본 발명에 따른 안전 작업대의 개략적 정면 및 측면도, 그리고 도3은 개략적 평면도이다.

도1 내지 도3을 참조하면, 안전 작업대 본체(100)의 상면에 배기구(102)가 마련되고, 그 하부에는 본체(100)를 지지하는 다리를 다수 갖춘 지지대(103)가 마련되어 있다.

본체(100)를 정면에서 바라보았을 때, 처리대상물이 위치하는 작업 챔버(105)의 전방에 전면 커버(104)가 마련되어 있다. 상기 작업 챔버(105)의 윗 부분은 작업 챔버(105)로 정화 공기를 공급하는 양압 챔버(106)가 마련되며, 이들 사이에는 제1필터(109), 예를 들여 HEPA 필터와 같은 바이오 필터가 마련된다. 한편, 상기 작업 챔버(105)의 아래에는 음압 챔버(107)가 마련되는데, 이는 작업 챔버(105)의 바닥면(105a)과 상기 본체(100)의 저면(100a) 사이에 마련되는 공간에 의해 제공된다.

한편, 상기 본체(100)의 후 측에, 음압 챔버(107)와 양압 챔버(106)를 연결하는 순환 덕트(108)가 마련되는데, 이는 음압에 의해 작업 챔버(105)로부터 유입된 오염 공기를 상기 양압 챔버(106)로 회귀 시키기 위한 것이다. 여기에서 양압 챔버(106)에는 송풍 장치(111)가 마련되어 있으며, 이는 음암 챔버(107)로부터 양압 챔버(106)로 오염 공기를 압송한다.

상기 배기구(102)의 내부에는 헤파 필터 또는 바이오 필터 또는 이들의 모두 포함하는 제3필터(110)가 마련될 수 있으며, 이를 통해 양압 챔버(106) 내의 공기가배기구(102)를 통해 본체(100)가 마련되는 실험실 또는 연구실 내로 배출될 수 있다.

한편, 상기 순환 덕트(108) 내에는 제1필터(109)와는 다른 제2필터(112)가 마련된다. 이 제2필터(112)는 작업 챔버(105)로부터 유입되어 유동하는 오염 공기 중, 화학적 성분을 제거하는 필터이며, 예를 들어 활성탄 또는 카본 필터일 수 있다. 상기 활성탄 또는 카본 필터는 오염 공기로부터 인체에 유해한 화학적 성분을 제거하고 따라서 오염 공기에 의해 화학적 인체 유해성을 제거하며, 배기구(102)에 마련된 제3필터(110)을 통해 바이오 유해성분이 제거된 후 본체(100) 외부로 일부 배출된다.

여기에서, 배기구(102)를 통해 배출되는 공기의 량은 순환 덕트(108)를 유동하는 공기의 30% 정도를 배출하고, 작업 챔버(106)로는 70%의 정화공기를 공급한다. 이때에 모자라는 공기 30%는 작업 챔버(104)의 전방으로부터 유입하는 실내 공기에 의해 채워질 수 있다.

한편, 본 발명의 특징에 따라, 상기 본체(100)에는 시각적 경고 장치(200)가 마련된다. 이 시각적 경고 장치(200)는, 본 발명의 일 실시 예에 따라 본체(100)의 상당 모서리에 가까운 본체(100)의 일 측면 상단부에 설치된다.

상기 시각적 경고 장치(200)에는 영상 투사부(210)가 마련되어 있는데, 이는 상기 본체(100)가 설치되는 작업영역의 경계 부분 또는 그 바깥 영역에 시각적 경계 표시를 위한 투영 이미지(220)를 형성할 수 있다. 이때에 투사 이미지(220)는 정적 이미지 또는 동적 이미지일 수 있다.

도4는 본 발명에 따라 실험실이나 연구실 등의 작업실(1)내에서, 작업 영역(1a)에 대한 안전 작업대 본체(100) 및 시각적 경계 표시를 위한 투사 이미지(220)을 평면적 배치 구조를 보이는 레이아웃을 보이며, 도5는 작업자(2) 후방으로의 투사 이미지(220)의 형성 및 이를 위한 안전 작업재 본체(100)에 대한 시각적 경고 장치(200)의 배치를 보이는 측면도이다.

도4 및 도5를 참조하면, 작업실(1) 내에 일정한 면적의 작업 영역(1a)이 구획되고 이 안에 작업대 본체(100)가 위치한다. 일반적으로 작업실(1) 내에는 다수의 안전 작업대가 설치되고 따라서 다수의 작업 영역이 일정한 거리를 두고 배치된다.

이때에, 작업 영역의 일측 가장자리는 대부분 작업실(10)의 내부 벽면에 가까이에 위치하고, 안전작업대의 본체(100)는 내부 벽면에 기대는 형태로 작업 영역의 일측 가장자리의 중앙에 위치한다. 따라서, 작업자(2)는 내부 벽면에 기대어 있는 본체(100)를 향하고 있으며, 따라서 작업자(2) 뒤의 작업 영역은 비어 있다.

여기에서 본 발명에 따른 시각적 경고 장치(200)는 작업자(20) 너머 뒤 영역에 특정한 이미지를 이용해 시각적 경고 표시를 위한 투사 이미지((220)를 형성한다.

상기 시각적 경고 장치(200)에 의한 영상 투사 및 투사에 의해 형성되는 이미지(220)는 가급적 작업자의 시야에 직접 들어 오지 않도록 하는 것이 바람직하며, 따라서, 시각적 경고 장치(200)는 최대한 높은 곳에 설치하는 것이 바람직하다.

상기 투사 이미지(220)는 정적인 이미지 또는 동적인 이미지로 형성될 수 있는데, 예를 들어 경계 라인의 형태를 정적으로 표시하거나, 아니면 깜박이는 동적인 형태로 표시할 수 있다.

여기에서 투사 이미지(220)는 상시 표시될 수 도 있으나, 비작업자가 상기 작업 영역에 근접했을 때 표시될 수 있도록 할 수 있고, 한편으로는 상시 투사 이미지(220)를 정적으로 표시하다가 비작업자의 접근이 검출될 때에 깜박이는 형태로 표시될 수 있다.

이와 같이 비작업자의 접근을 검출하기 위해서는 이를 위한 장치가 요구된다.

도6은 비작업자의 접근을 검출하고 이를 상기 투사 이미지의 표시에 반영하는 전자 장치의 블록 다이어그램이다.

도6의 우측으로부터, 투사 이미지를 형성하는 시각적 경고 장치(200)는 구동부(250)에 연결된다. 구동부는 시각적 경고 장치(200)의 동작을 제어하는 것으로서 경고 장치(200)의 온오프는 물론 영상 투사 등을 제어한다. 이러한 구동부(250)는 작업 영역으로의 물체, 특히 비작업자의 접근을 검출하여 이를 전기적 신호로 출력하는 접근 센싱 장치(300)에 연결된다. 상기 접근 센싱 장치(300)는 초음파를 이용하는 근접 센서를 이용할 수 도 있으며, 레이저에 의한 접근 물체 검출 또는 영상 처리에 의한 검출 등의 기존의 방법을 적용할 수 있다.

위에서 설명된 본 발명의 실시예에서 상기 시각적 경고 장치(200)의 영상 투부부(210)는 매우 다양한 형태의 구조를 가질 수 있는데, 레이저 빔, LED, 광학 램프 중의 어느 하나를 광원으로 적용 가능하다. 예를 들어 레이저와 레이저를 스캐닝하는 레이저 빔 프로젝터의 구조를 가질 수 도 있고, 일반적인 LED 광원을 이용할 수 도 있고, 경우에 따라서는 단순히 영사 필름을 이용할 수 도 있다.

도7은 투사 이미지의 다양한 형태를 예시한다.

도7의 (a)는 작업 영역(1a) 에서 작업대(100) 반대편의 경계에 "ㄷ" 모양의 투사 이미지가 형성된 것을 예시한다. 도7의 (b)는 작업 영역(1a) 에서 작업대(100) 반대편의 경계의 양측 모퉁이(코너)를 감싸는 형태의 "L" 형의 투사 이미지가 대칭적으로 형성된 것을 예시한다. 도7의 (c)는 작업 영역(1a) 에서 작업대(100) 반대편의 경계에 "ㄷ" 모양의 투사 이미지와 함께 "접근금지"하는 안내 문구를 같이 표시한 것을 예시한다. 그리고, 도7의 (d)는 작업 영역(1a) 에서 작업대(100) 반대편의 경계에 "NO ENTER" 라는 문자만을 표시한 것을 예시한다.

도7의 (a)~(d)에 예시된 투사 이미지 패턴은 예시적인 것으로 보다 다양한 형태로 변경 수정이 가능할 것이다. 또한, 도7의 (a)~(d)에 예시된 형태의 투사 이미지들은 전술한 바와 같이 정적으로 표시될 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에 따라 깜박임의 형태로 동적으로 표시될 수 있다.

실제 신약 개발 등에 이용되는 다수의 화학물질 등의 인체유해물질이 안전작업대에서 사용되고 있고, 이에 대한 사용자 보호를 위해서는 덕트를 사용하고 있는데, 작업 챔버 내의 기류에 매우 예민한 경우 본 발명에서와 같이 비작업자의 접근을 차단해야만 한다.

본 발명은 시각적으로만 비작업자의 접근을 검출하고 경고하고 있고, 이 경고가 작업자의 시야에 직접 들어오지 않는 영역에 표시된다. 이는 작업에 열중하는 작업자의 집중력을 흐트러뜨리지 않기 위함이며, 이러한 이유에 의해 청각적인 경고 방법은 적용하지 않는다.

이러한 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1: 작업장
1a: 작업영역
2: 작업자
100: (안전 작업대) 본체
102: 배기구
103: 지지대
104: 전면 커버(도어)
105: 작업 챔버
106: 양압 챔버
107: 음압 챔버
108: 순환 덕트
109: 1차 필터
110: 3차 필터
111: 송풍장치(팬)
112: 2차 필터
200: 시각적 경고 장치
210: 영상 투사부
220: 투사 이미지

Claims (7)

1. 임의로 설정된 작업 영역 내에 설치되는 본체;
   상기 본체에 마련되는 것으로, 처리대상물이 놓이는 작업 챔버;
   상기 본체에 마련되는 것으로 상기 작업 챔버를 경유하는 공기 유동 경로를 가지는 공기 순환 챔버; 그리고
   상기 작업 영역에 시각적 경계를 표시하는 시각적 경고 장치, 상기 작업 영역의 근방으로의 물체 접근 여부를 검출하는 근접 센서와 근접 센서의 신호에 의해 상기 경고 장치를 제어하는 제어부;를 구비하는, 안전 작업 스테이션.
2. 제1항에 있어서,
   상기 시각적 경고 장치는 상기 작업 영역의 경계를 표시하는 광학적 투사 장치(optical projector)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 안전 작업 스테이션.
3. 제2항에 있어서, 레이저 빔, LED, 광학 램프 중의 어느 하나를 광원으로 이용하는 것을 특징으로 하는 안전 작업 스테이션.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 작업 영역은 사각형의 사각 경계를 가지며, 상기 광학적 투사 장치는 상기 사각 경계의 모퉁이 부분을 포함하는 임의 영상을 투사하는 것을 특징으로 하는, 안전 작업 스테이션.
5. 제4항에 있어서,
   상기 시각적 경계는 동적 또는 정적 이미지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안전 작업 스테이션.
6. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 시각적 경계는 동적 또는 정적 이미지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안전 작업 스테이션.
7. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 시각적 경고 장치는 상기 본체의 상방에 위치하는 것을 특징으로 하는, 안전 작업 스테이션.

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