KR20190100813A

KR20190100813A - 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드

Info

Publication number: KR20190100813A
Application number: KR1020180020819A
Authority: KR
Inventors: 진익수; 서광원; 안계현
Original assignee: 경남대학교 산학협력단
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2019-08-29
Also published as: KR102047178B1

Abstract

본 발명은 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드에 관한 것으로, 외부에서 유입되는 1μm정도의 작은 입자들을 감지하고 최대 30m³ 크기의 공간에 떠다니는 실내 공기 중의 미세먼지를 측정하기 위한 미세먼지측정센서(Dust Sensor, 110)와; 상기 미세먼지측정센서(110)로부터 측정된 미세먼지수치를 기반으로 설정된 기준값과 비교 연산 처리하여 외부장치인 스테핑모터를 통제하는 환경을 만들어주는 아두이노(210)와; 상기 아두이노의 제어 신호를 받아 1.8°/step 단위의 구동 각도가 제어되며, 미세먼지 차단 블라인드를 자동으로 개폐시키는 스테핑모터(310)와; 상기 스테핑모터에 의해 자동으로 개폐되되, 공기 중에 부유하는 미세먼지 포획 효율을 높이고 유해 바이오 물질까지 제거가 가능한 친환경 알루미늄 전도성 섬유 필터(321)를 갖고 창문 상부에 설치되어 롤 타입(Roll Type)으로 개폐되는 미세먼지 차단 블라인드(320)가 포함되는 것을 특징으로 하는 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드를 구현함으로써, 자동으로 블라인드를 작동시켜 외부 미세먼지 차단과 실내 공기를 동시에 환기시킬 수 있는 독특한 효과가 있다.

Description

환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드{Ventilatable automaticfine dustblind}

본 발명은 미세먼지 차단 블라인드에 관한 것으로, 특히 아두이노와 미세먼지센서, 스테핑모터를 이용하여 자동으로 블라인드를 작동시켜 외부미세먼지 차단과 실내 공기를 동시에 환기시킬 수 있도록 한 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드에 관한 것이다.

최근, 환경단체에서 수도권 시민을 대상으로 미세먼지 인식 여론조사에 대한결과 1130명중 50%가 미세 먼지로 인한 건강 피해를 입었다고 답하였으며, 미세먼지를 회피하기 위한 행동으로는 외출 및 야외활동을 자제했다고 답한 사람이 38%로 가장 많았다.

하지만 야외활동을 자제하고 집안에 있다고 하여 미세먼지 문제가 해결되지는 않는다. 그 예로 집안에서 요리를 할 때 생선이나 육류 요리과정에서 발생되는 연기에서 스모그보다 더 위험한 미세먼지가 발견되고 있다. 또한 침대에서 발생하는 미세먼지는 흡연보다 폐암 발병률이 13배나 높다는 조사 결과도 있다.

외부로부터 유입되는 미세먼지 차단도 중요하지만 집안을 환기시키는 것이 매우 중요한데, 외부 미세먼지가 많은 날 실내 환기를 해야 할지 말지에 대하여 고민할 것이다. 하지만 외부 미세먼지가 많다고 환기를 하지 않으면 실내 미세먼지에 의하여 더 위험할 수 있어 이를 해소하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.

OECD 주요국 미세먼지 농도 통계자료에 따르면, 터기에 이은 우리나라가 두 번째로 높은 나라로 나타났으며, 바로 옆 나라인 일본보다 16배나 더 높은 수치인 것으로 밝혀지고 있다. 이러한 미세먼지는 주로 황산염, 질산염 등의 대기 오염물질이 주를 이루는 성분으로 되어 있어 인체에 매우 해로운 영향을 끼치고 있다.

그 예로, 대한민국 공개특허(A) 10-2016-0104130호(2016.09.05)에는 창문용 미세먼지 차단필터가 제안된 바 있다.

이 특허기술에 의하면, 방충망에 갈음하여 창틀에 설치되며, 바람이 통하면서도 미세먼지, 황사 등을 필터링해주기 위해서는 창문틀(200)에 설치되는 프레임(110)과 상기 프레임(110) 내부에 설치되는 방진필터시트(120)로 구성되며, 상기 필터시트(120)는 부직포 또는 면재질의 섬유질 시트이고, 상기 필터시트(120)는 섬유질의 소재에 함침된 다공질 흡착제를 포함하며, 상기 방진필터시트(120)는 두께가 1-5mm이며, 통기도가 100cc - 400cc/cm²/sec인 것을 특징으로 한다.

그러나 위 특허기술은 방충망에 갈음하여 창틀에 직접 설치하거나 창문자체가 미세먼지 필터 역할을 하는 형식이기 때문에 화창한 날에도 실내의 미세먼지를 배출하지 못하는 상황이 발생하는 단점이 있다. 또한 필터시트(120)가 부직포 또는 면재질의 섬유질 시트이고, 섬유질의 소재에 함침된 다공질 흡착제가 포함되어 있기 때문에 일일이 미세먼지 농도를 확인하여 창문을 여닫아야 하는 불편함이 여전히 남아 있다.

따라서 본 발명에서는 상기 문제점을 해소하는 전혀 새로운 미세먼지 차단블라인드를 제안한다.

본 발명의 목적은 보다 상세하게는 아두이노와 미세먼지센서, 스테핑모터를 이용한 미세먼지 자동 차단 블라인드를 구현함으로써, 자동으로 블라인드를 작동시켜 외부 미세먼지 차단과 실내 공기를 동시에 환기시킬 수 있도록 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드를 제공한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 외부에서 유입되는 1μm정도의 작은 입자들을 감지하고 최대 30m³ 크기의 공간에 떠다니는 실내 공기 중의 미세먼지를 측정하기 위한 미세먼지측정센서(Dust Sensor, 110)와; 상기 미세먼지측정센서(110)로부터 측정된 미세먼지수치를 기반으로 설정된 기준값과 비교 연산 처리하여 외부장치인 스테핑모터를 통제하는 환경을 만들어주는 아두이노(210)와; 상기 아두이노의 제어 신호를 받아 1.8°/step 단위의 구동 각도가 제어되며, 미세먼지 차단 블라인드를 자동으로 개폐시키는 스테핑모터(310)와; 상기 스테핑모터에 의해 자동으로 개폐되되, 공기 중에 부유하는 미세먼지 포획 효율을 높이고 유해 바이오 물질까지 제거가 가능한 친환경 알루미늄 전도성 섬유 필터(321)를 갖고 창문 상부에 설치되어 롤 타입(Roll Type)으로 개폐되는 미세먼지 차단 블라인드(320)가 포함되는 것을 특징으로 하는 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드를 제공한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 미세먼지측정센서(110)는, 감도(Sensitivity)가 0.5V/(100 g/m3)이며, 측정범위(Measurement range)는 500g/m³이고 파워(Power)는 2.5V ~ 5.5V이다. 그리고 오프닝 전류(Operating current)는 최대 20mA(max)인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 미세먼지측정센서(110)는, 측정된 신호를 내부 회로에 의해 PWM 출력 신호로 변환되어 상기 아두이노로 전송되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드는 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 아두이노와 미세먼지센서, 스테핑모터를 이용한 미세먼지 자동 차단 블라인드를 구현함으로써, 자동으로 블라인드를 작동시켜 외부 미세먼지 차단과 실내 공기를 동시에 환기시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드에 대한 전체 기술적 구성을 나타낸 블록도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드에 대한 상기 도 2와 관련 실물사진
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드에 대한 미세먼지 차단 블라인드 설치 전후를 나타낸 도면

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드에 대한 핵심 기술적 수단은, 크게는 입력부(100)인 미세먼지를 측정하는 미세먼지측정센서(110)와 상기 미세먼지측정센서로부터 측정된 미세먼지수치를 기준 값과 비교 연산 처리하여 외부기기인 스테핑모터의 구동을 단속 제어하는 제어부(200)인 아두이노(210)와, 상기 아두이노의 제어 명령을 받아 미세먼지 차단 블라인드를 개폐시키도록 구동되는 출력부(300)인 스테핑모터(310) 및 상기 스테핑모터의 구동에 의해 개폐되는 미세먼지 차단 블라인드(320)로 구성된다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 입력부(100)인 미세먼지를 측정하는 미세먼지측정센서(Dust Sensor, 110)는, 외부에서 유입되는 실내 공기 중의 미세먼지를 측정하기 위한 센서 수단으로, 1μm정도의 작은 입자들을 감지하고 최대 30m³ 크기의 공간에 떠다니는 입자들을 측정 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지측정센서(Dust Sensor, 110)는, 감도(Sensitivity)가 0.5V/(100 g/m3)이며, 측정범위(Measurement range)는 500g/m³이고 파워(Power)는 2.5V ~ 5.5V이다. 그리고 오프닝 전류(Operating current)는 최대 20mA(max)이다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지측정센서(Dust Sensor, 110)는, 측정된 신호를 내부 회로에 의해 PWM 출력 신호로 변환되어 제어부(200)인 아두이노(210)로 전송하게 된다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(200)인 아두이노(Arduino, 210)는, 상기 미세먼지측정센서(110)로부터 측정된 미세먼지수치를 기반으로 외부장치(스테핑모터)를 통제하는 환경을 만들어주는 수단으로, 상기 미세먼지측정센서(110)로부터 측정된 미세먼지수치를 기준값과 비교 연산 처리하여 외부기기 출력부(300)인 스테핑모터(310)의 구동을 단속 제어한다.

여기서, 상기 아두이노(Arduino, 210)는, 오픈 소스를 기반으로 한 단일 보드 마이크로컨트롤러로 완성된 보드와 관련 개발 도구 및 환경을 뜻한다. 2005년 이탈리아의 IDII(Interaction Design Institutelvera)에서 하드웨어에 익숙지 않은 학생들이 자신들의 디자인 작품을 손쉽게 제어할 수 있도록 하기 위해 고안된 아두이노는 처음에 AVR을 기반으로 만들어졌으며, 아트멜 AVR 계열의 보드가 현재 가장 많이 사용되고 있다. 아두이노는 여러 센서나 값으로부터 여러 외부장치들을 통제함으로써 환경과 상호작용이 가능한 물건을 쉽게 만들 수 있다. 특히 아두이노 통합 개발 환경을 제공하며 소프트웨어 개발과 실행코드 업로드도 제공하고 어도비 플래시 프로세싱들과 같은 소프트웨어와 연동할 수 있는 장점이 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 출력부(300)인 스테핑모터(310)는, 상기 아두이노(210)의 제어 신호를 받아 미세먼지 차단 블라인드(320)를 개폐하기 위해 구동되는 수단으로, 상기 미세먼지 차단 블라인드(320)를 개폐하기 위해 상기 스테핑모터(310)로 각도를 제어하여 상기 미세먼지 차단 블라인드(320)를 자동으로 개폐할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 스테핑모터(310)는, 1.8°/step 단위의 각도로 구동 제어되며, 정격 전압은 DC 4V이고 전류는 0.95A/phase이다. 그리고 저항은 4.2 ohm/phase이다.

도 2와 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 출력부(300)인 미세먼지 차단 블라인드(320)는, 상기 스테핑모터(310)의 구동 각도에 의해 개폐되며, 공기 중에 미세먼지 포획하기 위한 필터 수단으로, 공기 중에 부유하는 미세먼지 포획 효율을 높이고 유해 바이오 물질까지 제거가 가능한 친환경 알루미늄 전도성 섬유 필터(321)가 포함되며, 상기 미세먼지 차단 블라인드(320)는 1.8°/step 단위의 각도로 구동 제어되는 상기 스테핑모터(310)에 의해 상기 미세먼지 차단 블라인드(320)를 창문 상부에 설치하여 롤 타입(Roll Type)으로 개폐할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드에 대한 아두이노 소스 코드를 기재하며 별도의 설명은 생략한다.

#include <Stepper.h>

#include <LiquidCrystal.h>

#include <DHT.h>

#define DHTTYPE DHT11

LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

DHT dht(A1, DHTTYPE);

const int stepsPerRevolution = 600; //모터 각도

Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8,9,10,11); //모터 핀연결

int incomeByte[7];

int data;

int z=0;

int sum;

int cnt=0;

int op=0;//0:창문열림,1:창문 닫힘,

float vo, vsum, c;

byte termometru[8] =

{

4, 10, 10, 10, 14, 31, 31, 14

};

byte picatura[8] =

{

4, 4, 14, 14, 31, 31, 31, 14

};

byte threeIco[8] =

{

24, 4, 24, 4, 24, 0, 0, 0

};

byte miliIco[8] =

{

0, 17, 17, 17, 19, 29, 16, 16

};

void setup(){

myStepper.setSpeed(3); //모터 스피드

lcd.begin(16, 2);

lcd.createChar(1, termometru);

lcd.createChar(2, picatura);

lcd.createChar(3, threeIco);

lcd.createChar(4, miliIco);

lcd.home();

lcd.print("Air Monitor V1.2");

Serial. begin(2400);

vsum=0;

}

void loop(){

while (Serial.available()>0){

data=Serial.read();

if(data == 170){

z=0;

incomeByte[z]=data;

}

else{

z++;

incomeByte[z]=data;

}

if(z==6)

{

sum=incomeByte[1]+incomeByte[2]+ incomeByte[3] + incomeByte[4];

if(incomeByte[5]==sum && incomeByte[6]==255)

{

if(cnt>20)

{

cnt=0;

c=(vsum/40)*400;

vsum=0;

lcd.home();

lcd.print("Dust: ");

lcd.print(c,0);

lcd.print(" ");

lcd.write(4);

lcd.print("g/m");

lcd.write(3);

lcd.print(" ");

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.write(1);

lcd.print(" ");

lcd.print(dht.readTemperature(), 0);

lcd.print((char)223);

lcd.print("C ");

lcd.write(2);

lcd.print(" ");

lcd.print(dht.readHumidity(), 0);

lcd.print("%");

lcd.print(" ");

}

else

{

cnt++;

vo=((incomeByte[1]*256.0+incomeByte[2])*2.5)/1024.0;

vsum=vsum+vo;

}

else{

z=0;

Serial.flush();

data=0;

for(int m=0;m<7;m++){

incomeByte[m]=0;

}

z=0;

}

if(c>=100&&op==0)//창문닫기

{

op=1;

Serial.println("close");

myStepper.step(stepsPerRevolution);

}

if(c<100&&op==1)//열기

{

op=0;

Serial.println("open");

myStepper.step(-stepsPerRevolution);

}

Serial.println(c);

}

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드에 대한 작용효과를 상세하게 설명한다.

본 발명은 입력부(100)인 미세먼지를 측정하는 미세먼지측정센서(110)와 상기 미세먼지측정센서로부터 측정된 미세먼지수치를 기준 값과 비교 연산 처리하여 외부기기인 스테핑모터(310)의 구동을 단속 제어하는 제어부(200)인 아두이노(210)와, 상기 아두이노의 제어 명령을 받아 미세먼지 차단 블라인드를 개폐시키도록 구동되는 출력부(300)인 스테핑모터(310) 및 상기 스테핑모터의 1.8°/step 단위의 각도로 구동 제어되어 창문 상부에 설치된 롤 타입(Roll Type)의 미세먼지 차단 블라인드(320)를 자동으로 개폐시킴으로써, 자동으로 블라인드를 작동시켜 외부 미세먼지 차단과 실내 공기를 동시에 환기시킬 수 있는 독특한 특징이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 입력부 110 : 미세먼지측정센서
200 : 제어부 210 : 아두이노
300 : 출력부 310 : 스테핑모터
320 : 미세먼지 차단 블라인드 321 : 알루미늄 전도성 섬유 필터

Claims

외부에서 유입되는 1μm정도의 작은 입자들을 감지하고 최대 30m³ 크기의 공간에 떠다니는 실내 공기 중의 미세먼지를 측정하기 위한 미세먼지측정센서(Dust Sensor, 110)와;
상기 미세먼지측정센서(110)로부터 측정된 미세먼지수치를 기반으로 설정된 기준값과 비교 연산 처리하여 외부장치인 스테핑모터를 통제하는 환경을 만들어주는 아두이노(210)와;
상기 아두이노의 제어 신호를 받아 1.8°/step 단위의 구동 각도가 제어되며, 미세먼지 차단 블라인드를 자동으로 개폐시키는 스테핑모터(310)와;
상기 스테핑모터에 의해 자동으로 개폐되되, 공기 중에 부유하는 미세먼지 포획 효율을 높이고 유해 바이오 물질까지 제거가 가능한 친환경 알루미늄 전도성 섬유 필터(321)를 갖고 창문 상부에 설치되어 롤 타입(Roll Type)으로 개폐되는 미세먼지 차단 블라인드(320)가 포함되는 것을 특징으로 하는 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드.
제1 항에 있어서,
상기 미세먼지측정센서(110)는, 감도(Sensitivity)가 0.5V/(100 g/m3)이며, 측정범위(Measurement range)는 500g/m³이고 파워(Power)는 2.5V ~ 5.5V이다. 그리고 오프닝 전류(Operating current)는 최대 20mA(max)인 것을 특징으로 하는 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드.
제2 항에 있어서,
상기 미세먼지측정센서(110)는, 측정된 신호를 내부 회로에 의해 PWM 출력 신호로 변환되어 상기 아두이노로 전송되는 것을 특징으로 하는 환기가 가능한 자동 미세먼지 차단 블라인드.