KR20200076174A - 공기질 개선을 위한 IoT와 연동된 공기질 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

측정 대상 공간에 대한 공기질을 관리하고 개선하기 위한 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템을 제공한다. PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템은, 복수의 제어 영역으로 구성되는 대상 공간 내에서 구비되며, 상기 대상 공간 내부의 공기질을 개선하는 공기질 관리 장치, 상기 복수의 제어 영역의 공기질을 측정하기 위한 복수의 센서를 포함하는 복합 센서, 상기 복합 센서에서 측정된 센서값과 상기 공기질 관리 장치를 제어하기 위한 제어 정보가 저장되는 데이터 베이스 및 상기 제어 정보를 이용하여 상기 공기질 관리 장치의 전력을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

Description

PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템{AIR QUALITY MANAGEMENT SYSTEM USING PAN COMMUNICATION}

이하의 설명은 PAN(Personal Area network) 통신을 이용한 공기질 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

산업이 발달함에 따라 환경이 오염되며, 생활의 질이 높아짐에 따라 이를 개선하고자 하는 욕구는 점점 커져만 가고 있는데, 아직 과학적이고 체계적인 공기질을 개선하는 방법론은 미흡한 실정이라고 하겠다.

일 예로, 대부분의 사람들이 생활하게 되는 실내의 공기질을, 예로 들면, 종래 창을 통해서는 창문을 수동 또는 자동적으로 열고 닫는 동작을 통해서만 실내 공기가 단순히 환기되는 정도에 불과하기 때문에, 특히 재실자가 없거나 야간 취침 시 방범을 위해 창을 완전히 닫아 밀폐하는 경우에는 실내에서 발생되는 각종 유해물질들의 환기 또는 제거가 불가능하게 되고, 각종 오염물질은 그대로 실내에 존재하게 되어 각종 문제를 유발하게 되는 것이다.

물론, 종래에도 실내 공기질을 개선할 방안으로 공기 청정기가 일부 이용되고는 있으나, 이는 그 기능상 실내 공기질의 개선에는 자연 한계가 있을 수 밖에 없다. 또한, 수치를 가늠케 하는 측정센서가 부착되어 있지 않기 때문에 오염물질량을 재실자가 수치로 확인하기가 곤란하여 효율적인 공기질 개선 관리가 불가능 하였다. 또한, 다른 방제나 청결 등과 연계되어 환경 개선이 이루어지지 않고 있는 등 감각에 의존한 부분적인 공기질 개선 정도가 수행되고 있다고 하겠다. 특히, 공기 청정기를 장기간 틀 경우 음이온(약 75%)과 더불어 방출되는 오존량(25%)이 계속 증가하여 재실자는 오히려 과다 공급되는 유기화합물 등을 흡입하게 되는 결과를 초래하게 되는 것이다.

하지만, 산업의 발달과, 문화수준의 향상과 더불어 생활의 윤택으로 인해 최근에는 건강에 대한 관심이 고조되고 있는 실정이며, 더욱이 건강은 인간의 삶에 있어서 가장 소중하고도 중요한 요소인 점은 누구나가 부인할 수 없는 엄연한 사실이라 할 것이다. 그러나 현재 우리의 생활 공간에서는 차량, 산업시설로부터 발생 배출되는 수 많은 공해 물질과 석유, 화학 관련 재료로 만들어진 건축자재, 가구, 전자 등의 생활 용품으로부터 발생되는 유해물질들이 인간의 건강을 위협하고 있고, 그 심각성은 갈수록 더해가고 있는 것이 현실이다.

특히, 인간은 하루 24시간 중 약 80% 이상을 한정된 실내 공간에서 생활하게 되며, 이 과정에서 오염된 공기를 계속 생성하게 되고, 그 생성된 오염 공기에 의해 실내의 오염 농도는 증가할 수 밖에 없다. 이 때 실내의 오염 농도가 적절하게 조절 또는 개선되지 않으면, 인간은 생활하면서 무의식적으로 오염된 공기를 마실 수 밖에 없어서 자신도 모르게 건강을 해치면서 살아가게 되는 것이다.

실내 공기를 오염시키는 물질들로는 아주 작은 물질을 포함하여 약 250여종이 있다. 그 중에서도 주택과 관련하여 보면, 각종 실내 건축자재로부터 발생되는 발암성 물질인 포름알데히드(HCHO), 라돈, 톨루엔, 벤젠, 아세톤 등의 각종 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 포함하여 석면에서 발생되는 이산화질소 등이 있다. 또한, 인간의 활동에서 보면, 주방에서 음식을 조리할 때 사용되는 가스의 발화나 인체의 호흡 과정에서 발생되는 이산화탄소(CO2), 분진, 담배연기, 발 냄새와 각종 생활 용품에서의 미생물성 물질(대장균, 녹농균, 0-157, 살모넬라)과 휘발성 유기 오염물질, 기타 악취, 소음, 방사선 등을 예로 들 수 있다. 이러한 각종 유해물질로 인해 피부 알레르기, 호흡기 질환이나 두통 유발 등의 인체에 각종 악영향을 초래하고 있음은 익히 잘 알려져 있다.

여기서, 각종 건축자재에서 발생되는 오염물질들은 약1~5년 정도면 실내의 오염도가 허용 기준치 이하로 자연 소멸될 수 있다. 이 경우에도 공중위생관리법과 건축법에서 제시한 기준농도(CO2를 기준으로 1000ppm 이하) 이하로 낮아질 때까지의 공기질 개선이 문제가 된다. 또한, 인간의 활동에서 발생되는 각종 이산화탄소 등의 유해물질들은 없앨 수가 없다. 이는 생태적, 환경적 차원에서도 없어서는 안될 물질들이다.

따라서, 무엇보다도 인간 활동에서 발생되는 각종 유해물질들은 그 적정 기준치를 설정하여 이 허용 기준치 이상으로 발생되는 경우, 즉시 재실자의 유무나, 창이나 출입구가 닫혀 있는 상태에서도 실내 공기질이 허용 기준치 이하로 낮추어지도록 개선하는 것이 매우 중요하다 할 것이다. 이는 인간 활동으로부터 발생되는 이산화탄소는 우리의 주택 구조 상 실내 공기가 자연 순환되도록 적정 설계되어 있지 못하기 때문에 유해 공기의 자연 순환이 이루어지지 못하는 경우에는, 결국 재실자는 호흡을 통해 적정 산소량보다 이산화탄소를 더 흡입하게 된다. 심한 경우에는 호흡곤란이나 뇌 운동에 심각한 장애를 초래하게 되는 문제가 발생된다.

하지만, 국내 주택 건설 업계에서는 주택과 관련하여 그 동안 특별히 공기질을 개선할 방법을 찾지 못하였고, 근래에 들어 환경에 대한 국민적 관심이 고조되고 있다. 급기야, "실내공기질관리법"이 2004.06부터 시행되도록 법제화되면서 지하역사, 지하상가, 여객터미널, 도서관, 종합병원 등 다중 이용시설물과 신축되는 공동주택으로 확대되어 신축공동주택의 경우 공기질을 주민 입주 전에 측정하여 공고하도록 하는 등의 강력한 조치를 통해 실내 공기질을 관리하고 생활환경을 개선하도록 하고 있다.

그러나, 현실은 이러한 인간의 욕구를 따라가지 못하고 있는데, 종래 각종 공기질을 개선하기 위하여 사용되는 살균, 탈취, 공기 청정 기능들을 갖는 각종 제품들의 경우 센서에 의해 단순히 감지만 할 뿐 감지된 공기질을 수치로 체크하여 관리하지 못하고 있다. 무엇보다도 실내 공기질의 정도를 재실자가 눈으로 직접 보고 느낄 수 없기 때문에, 이로 인해 실내 공기질의 효율적인 관리가 불가능하다는 것이다.

이런 종합적인 환경 개선 방법을 제안하기 위하여, 센서값이나 평가치에 대한 지수부터 시작하여 종합적인 개선 작업을 위한 방법론의 개발이 시급한 실정이라고 하겠다.

전술한 배경기술로서 설명된 내용은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 인정하는 것이라고 할 수는 없다.

실시 예의 목적은, 지하 공간의 특성을 반영하고, 단순히 측정 데이터 값에 의해서 관리하는 것이 아니라, 주변 및 외부의 요인까지 고려하여 대상 공간에 대해서 차등적으로 공기질을 관리할 수 있는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 공기질의 오염도 분석 및 환경 개선까지의 활동을 수치화된 객관적인 방법론을 제공함으로써, 보다 효과적이고 객관적으로 공기질을 관리할 수 있는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

실시 예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예들에 따르면, PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템은,복수의 제어 영역으로 구성되는 대상 공간 내에서 구비되며, 상기 대상 공간 내부의 공기질을 개선하는 공기질 관리 장치, 상기 복수의 제어 영역의 공기질을 측정하기 위한 복수의 센서를 포함하는 복합 센서, 상기 복합 센서에서 측정된 센서값과 상기 공기질 관리 장치를 제어하기 위한 제어 정보가 저장되는 데이터 베이스, 및 상기 제어 정보를 이용하여 상기 공기질 관리 장치의 전력을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

일 측에 따르면, 상기 공기질 관리 장치에 설치되어서 상기 데이터 베이스와 통신하는 제1 통신부를 더 포함하고, 상기 제1 통신부는 WiFi를 포함하는 근거리 통신망(LAN)이나 원거리 통신망(WAN)을 이용하고, 상기 제어부는 상기 제1 통신부를 이용하여 상기 공기질 관리 장치의 on/off 또는 절전모드 운전 중 어느 하나의 동작을 작동시킬 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 복합 센서에 설치되어서 상기 복합 센서에서 측정된 값을 상기 공기질 관리 장치에 송신하는 제2 통신부를 더 포함하고, 상기 제2 통신부는 블루투스, homeRF를 포함하는 PAN(Personal Area network) 통신을 이용할 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 데이터 베이스는, 상기 제어 영역에 대한 가중치 정보 및 상기 제어 영역에 대한 외부 오염 정보를 포함하는 오염도 정보가 더 저장될 수 있다. 상기 센서 측정값, 상기 가중치 정보 및 상기 오염도 정보를 이용하여 공기질이 판단되고, 상기 제어 정보는, 상기 판단된 공기질에 따른 상기 공기질 관리 장치의 동작 정보를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제어 정보에 따라 상기 공기질 관리 장치의 on/off 및 절전 모드를 포함하는 운전 모드 중 어느 하나의 동작을 선택적으로 동작시킬 수 있다. 상기 가중치 정보는 상기 제어 영역에 대한 혼잡도 정보를 포함하고, 상기 혼잡도는 상기 제어 영역의 이산화탄소(CO2) 및 미세먼지 측정값에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 가중치 정보는 상기 제어 영역의 크기, 실내의 종류를 포함하는 정보를 포함할 수 있다. 상기 외부 오염 정보는 황사나 대기 중의 미세먼지 농도를 포함하는 외부 환경의 오염도에 대한 정보를 포함하고, 상기 외부 오염 정보는 국가대기오염정보관리시스템(NAMIS), 에어 코리아, 기상청, 지자체를 포함하는 외부 기관에서 제공되는 데이터를 포함하는 PAN 통신을 이용할 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 복합 센서는 총유기휘발성 화합물(TVOC), 포름알데히드(HCHO), 미세먼지(PM10), 이산화질소(NO2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 라돈(Rn), 온도 및 습도를 측정 가능하게 구성될 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 실시 예에 따르면, 대상 공간에서 공기질을 복합적으로 측정할 수 있는 복합 센서를 이용함으로써, 보다 정확하게 대상 공간의 공기질을 측정할 수 있다.

또한, 복합 센서에서 측정된 값과 상황에 따른 가중치 및 외부/내부 공기질 데이터를 이용하여 데이터 베이스를 구축함으로써 보다 효과적으로 공기질을 평가할 수 있다. 또한, 대상 공간에 대해서 차등적으로 공기질을 관리함으로써 상황 및 공간에 맞게 적절하게 공기질 관리 장치를 운영할 수 있어서, 공기질 관리 장치를 효율적으로 운영할 수 있으며, 공기질 관리 장치의 유지 및 보수와 같은 관리 측면에서도 효과적이라 할 수 있다.

일 실시 예에 따른 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템의 모식도이다.
도 2는 도 1의 공기질 관리 시스템에서 복합 센서의 블록도이다.
도 3은 도 1의 공기질 관리 시스템에서 데이터 베이스의 블록도이다.
도 4는 도 1의 공기질 관리 시스템의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는 도 1 내지 도 4를 참고하여, 실시 예들에 따른 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템(100)에 대해서 설명한다. 참고적으로, 도 1은 일 실시 예에 따른 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템(100)의 모식도이고, 도 2는 도 1의 공기질 관리 시스템(100)에서 복합 센서(120)의 블록도이고, 도 3은 도 1의 공기질 관리 시스템(100)에서 데이터 베이스(130)의 블록도이고, 도 4는 도 1의 공기질 관리 시스템(100)의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.

도면을 참조하면, PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템(10)은, 복수의 제어 영역(R)으로 이루어지는 대상 공간(10)에 대해서 공기질을 측정 및 관리하는 시스템으로, 공기질 관리 장치(110), 복수의 복합 센서(120), 데이터 베이스(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성된다.

여기서, '공기질'(IAQ: Indoor Air Quality)이라 함은, 대상 공간(10) 내부에서의 미세먼지, CO2 등을 포함하는 오염물질의 유무 또는 농도에 따른 수치를 말한다.

대상 공간(10)은 집이나 사무실 등의 공간을 포함하며, 하나 또는 복수의 제어 영역(R)으로 구성된다. 또한, 대상 공간(10)은 집이나 사무실과 같이 단일 목적의 공간 뿐만 아니라, 지하 상가, 쇼핑몰 등과 같은 복합적인 공간을 포함할 수 있다.

대상 공간(10)은 복수의 제어 영역(R1, R2, R3, … Rn : R, 이하에서는 제어 영역을 대표하여 설명하는 경우에는 도면 부호는 'R'로서 기재함)으로 구획된다. 한편, 제어 영역(R)은 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 제어 영역(R)의 크기와 수는 실질적으로 다양하게 설정될 수 있다. 또한, 제어 영역(R)은 대상 공간(10)을 균일하게 분할하거나, 변칙적인 크기로 분할 및 구획될 수 있다. 또한, 제어 영역(R)은 식당과 같이 오염물질이 많이 발생하는 위치 등과 같이 공간의 종류에 따라 제어 영역(R)의 크기를 설정할 수도 있다.

공기질 관리 장치(110)는 대상 공간(10) 내에 하나 이상 구비된다. 일 예로, 공기질 관리 장치(110)는 공기 중에서 오염 물질을 제거하는 공기 청정기를 포함하며, 대상 공간(10) 내부로 공기를 순환 및 공급하기 위한 공조 장치도 포함할 수 있다. 또한, 공기질 관리 장치(110)는 후술하는 데이터 베이스(130) 또는 제어부(140)와의 통신을 위한 제1 통신부(111)를 포함한다.

공기질 관리 장치(110)는 대상 공간(10)에 고정식 또는 이동식으로 설치될 수 있다. 그리고 공기질 관리 장치(110)는 제어 영역(R) 및 대상 공간(10)의 크기와 종류에 따라, 제어 영역(R) 내부에 공기를 공급하고 배출시키기 위한 흡기구와 배기구와 부스터 팬을 포함할 수 있고, 또한, 에어 커튼, 전열교환기 등의 다양한 장치들을 포함할 수 있다.

제1 통신부(111)는 WiFi를 포함하는 근거리 통신망(LAN)이나 원거리 통신망(WAN)을 이용하여 데이터 베이스(130)와 통신한다. 다만, 제1 통신부(111)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 통신부(111) 역시 PAN 통신을 이용할 수 있다.

복합 센서(120)는 공기 중의 오염 물질을 검출하는 검출부(121)와, 공기질 관리 장치(110)와의 통신을 위한 제2 통신부(122)를 포함하여 구성된다. 복합 센서(120)는 복수의 제어 영역(R)에서 각각 적어도 1개소 이상의 위치에 구비되거나, 복수의 위치에 구비되어서 실내 공기질을 측정한다.

검출부(121)는 실내의 공기질에 대한 대표적인 오염 물질들을 측정하는 각종 센서들을 포함하며, 오염 물질을 검출하는 다양한 센서들이 하나의 복합 센서(120)에 모듈화되어 구성된다.

참고적으로, 실내 공기 중에는, 각종 실내 건축자재로부터 발생되는 발암성 물질인 포름알데히드(HCHO), 라돈, 톨루엔, 벤젠, 아세톤 등의 각종 휘발성 유기 화합물(VOCs)이나, 석면에서 발생되는 이산화질소(NO2) 등의 오염물질이나, 주방에서 음식을 조리할 때 사용되는 가스의 발화나 인체의 호흡 과정에서 발생되는 이산화탄소(CO2)나, 분진, 담배연기, 냄새와 각종 생활 용품에서 발생하는 미생물성 물질(대장균, 녹농균, 0-157, 살모넬라)과 휘발성 유기 오염물질, 기타 악취, 소음, 방사선 등이 공기질을 오염시키는 오염물질이 된다.

검출부(121)는 이와 같이 다양한 오염 물질 중에서, 대표적인 실내 공기 오염 물질인 총유기휘발성 화합물(TVOC), 포름알데히드(HCHO), 미세먼지(PM10), 이산화질소(NO2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 라돈(Rn)을 측정하도록 형성될 수 있다.

검출부(121)는 총유기휘발성 화합물(TVOC) 센서, 포름알데히드(HCHO) 센서, 미세먼지(PM10) 센서, 이산화질소(NO2) 센서, 이산화탄소(CO2) 센서, 메탄(CH4) 센서, 라돈(Rn) 센서를 포함할 수 있다. 또한, 검출부(121)는 상술한 오염 물질의 검출뿐만 아니라, 실내의 온도 측정 센서와 습도 측정 센서도 측정할 수 있다.

일 예로, 총유기휘발성 화합물(TVOC) 센서는 PID 가스 센서일 수 있다. 포름알데히드(HCHO) 센서는 전기화학식 가스 센서일 수 있다. 미세먼지(PM10) 센서는 광학식 파티클 센서일 수 있다. 이산화질소(NO2) 센서는 초소형의 MEMS 센서일 수 있다. 이산화탄소(CO2) 센서는 NDIR(Non-Dispersive Infrared Absorption) 방식의 센서일 수 있다. 메탄(CH4) 센서는 NDIR 방식의 센서일 수 있다. 라돈(Rn) 센서 역시 높은 정밀도를 갖는 센서가 사용될 수 있다.

그리고 검출부(121)는 각각의 센서가 하나의 인터페이스에 의해서 모듈화될 수 있다.

제2 통신부(122)는 블루투스, homeRF, 근거리무선통신(NFC), 센서데이터, 네트워크 등을 포함하는 PAN(Personal Area network) 통신을 이용하여 공기질 관리 장치(110)와 통신한다.

또한, 복합 센서(120)는 검출부(121)에서 측정된 센서 측정값과 더불어, 통신하는 복합 센서(120)의 위치 정보도 공기질 관리 장치(110)에 전달할 수 있다.

복합 센서(120)는 이러한 각종 공기 오염물질을 측정하는 센서들과, 온도 및 습도 측정 센서들이 하나의 인터페이스로 모듈화되어 형성되는 검출부(121)와, 공기질 관리 장치(110)와의 통신을 위한 제2 통신부(122)가 하나의 장치에 구현되어서 모듈화되어 구성된다. 여기서, "모듈화"라 함은, 다양한 센서들로 구성되는 검출부(121)와 제2 통신부(122) 및 그 외의 부품들이 복합 센서(120)의 외관을 형성하는 하우징 또는 프레임에 장착 또는 실장됨으로써, 복합 센서(120)가 하나의 장치가 된 것을 의미한다.

데이터 베이스(130)는 대상 공간(10)에서 측정된 공기질 관련 정보가 저장되고, 공기질 관리 장치(110)의 동작 제어를 위한 제어 정보(134)가 저장된다.

데이터 베이스(130)에 저장되는 공기질 관련 정보는, 대상 공간(10)에서 측정된 센서 측정값(131)과, 제어 영역(R)에 대한 가중치 정보(132) 및 외부 오염 정보를 포함하는 오염도 정보(133)를 포함한다.

여기서, 센서 측정값(131)은 복합 센서(120)에서 측정되는 값으로, 각각의 오염물질에 대해서 측정된 결과들을 포함한다. 또한, 센서 측정값(131)은 각각의 측정값이 아닌 측정된 결과를 하나의 통합 수치로 산출할 수 있다. 예를 들어, 센서 측정값(131)은 공기질이 매우 나쁨에서 매우 좋음까지를 복수의 단계로 나누어서 점수화한 것일 수 있다. 다만, 이는 일 예시에 불과한 것으로, 센서 측정값(131)은 다양하게 설정될 수 있다.

가중치 정보(132)는 제어 영역(R)에서의 혼잡도 정보를 포함할 수 있다.

혼잡도는 유동 인구, 상주 인구 등과 같이 인구수에 의한 혼잡도를 반영하기 위한 정보로서, 제어 영역의 이산화탄소(CO2), 미세먼지 측정값에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 화재 등과 같이 급격하게 오염 물질이 다량 발생하는 환경 상황을 반영하기 위한 정보로서, 휘발성 유기 화합물(VOCs), 이산화질소(NO2), 미세먼지 측정값의 급격한 증가 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다.

또한, 데이터 베이스(130)에는 대상 공간(10) 또는 제어 영역(R)에 대한 공간 정보도 저장되고, 공간 정보는 가중치 정보(132)로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 데이터 베이스(130)는 대상 공간(10)에서 분할된 제어 영역(R)의 수, 각 제어 영역(R)의 크기와 위치, 및 각 제어 영역(R)의 종류(예를 들어, 식당, 사무 공간, 휴게실 등의 정보) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 베이스(130)는 제어 영역(R)에 대한 출입구의 크기와 위치와 개수 및 출입구가 연결된 공간(예를 들어, 외부와 연통되는지, 아니면 다른 공간과 연결되는지 등의 정보)에 대한 정보도 포함될 수 있다. 다만 이는 일 예시에 불과한 것으로, 데이터 베이스(130)는 제어 영역(R) 또는 대상 공간(10)에 대한 다양한 정보들을 포함할 수 있다.

오염도 정보(133)는 제어 영역(R)에서의 오염도 증가를 반영하기 위한 정보로서, 외부 공기질의 정보와, 공기질 오염도의 증가 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 황사나 대기 중의 미세먼지 농도를 포함하는 외부의 오염도에 대한 정보를 포함할 수 있고, 국가대기오염정보관리시스템(NAMIS), 에어 코리아, 기상청, 지자체를 포함하는 외부 기관에서 제공되는 데이터를 포함할 수 있다.

여기서, 국가대기오염정보관리시스템(NAMIS)은 전국에 위치하는 측정소에서 아황산가스, 일산화탄소, 이산화질소, 오존, 미세먼지 등의 대기오염도 자료를 수집?관리하는 기관으로서, 국가대기오염정보관리시스템에서 측정 및 제공되는 대기오염 측정망 관련 인프라를 이용할 수 있다. 또한, 에어 코리아는 전국 시/군에 설치된 도시대기 측정망, 도로변대기 측정망, 국가배경 측정망, 교외대기 측정망에서 측정된 5개 대기환경기준물질의 측정 자료를 다양한 형태로 표출하여 국민들에게 실시간으로 제공한다. 또한, 기상청에서 운영하는 황사경보제, 미세먼지 경보제나, 지자체에서 운영하는 오존경보제 등의 자료도 이용할 수 있다.

데이터 베이스(130)에 저장되는 제어 정보(134)는 복합 센서(120)에서 측정된 결과로부터 산출된 공기질 정보 및/또는 공기질 관리 장치(110)가 작동 후의 개선 결과, 공기질 관리 장치(110)의 동작 정보 등을 포함할 수 있다.

또한, 데이터 베이스(130)에 저장된 센서 측정값(131)과 가중치 정보(132) 및 오염도 정보(133)를 이용하여 제어 영역(R)에 대한 공기질 판단을 하고, 공기질 판단 결과에 따라 공기질 관리 장치(110)의 동작을 제어하기 위한 제어 정보(134)를 생성하게 된다.

제어부(140)는 데이터 베이스(130)에 저장된 제어 정보(134)를 이용하여 제어 영역(R)에 대한 공기질 판단 결과에 따라 공기질 관리 장치(110)의 전력을 제어하고, 동작을 제어한다.

또한, 제어부(140)는 제어 정보(134)에 따라 공기질 관리 장치(110)의 on/off 및 운전 모드의 동작을 선택적으로 작동시킬 수 있다. 여기서, 운전 모드라 함은, 공기질 관리 장치(110)의 청정 기능이 강/중/약 등으로 강약에 따른 기준으로 동작하는 것이나, 또는, 특정 오염물질을 제거하기 위한 동작 등을 의미한다. 그리고 제어부(140)는 제어 정보(134)에 따라 공기질 관리 장치(110)의 운전 모드 중 어느 하나의 동작을 하도록 제어하게 된다.

또한, 제어부(140)는 복수의 제어 영역(R)에 대해서 차별적으로 공기질 관리 장치(110)를 작동시킬 수 있다. 각각의 제어 영역(R)에서의 데이터 베이스(130)의 정보에 따라 공기질 관리 장치(110)를 작동시키게 되면, 각 제어 영역(R)을 차별적 및 독립적으로 관리하는 것도 가능하다.

도 4를 참조하여, PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템(100)의 동작에 대해서 설명한다.

우선, 복수의 제어 영역(R)으로 구획된 대상 공간(10)에서 복합 센서(120)가 공기질을 측정한다(S11).

복합 센서(120)의 검출부(121)에서 측정된 센서 측정값(131)은 PAN 통신을 이용하는 제2 통신부(122)를 통해서 공기질 관리 장치(110)로 송신된다.

그리고 공기질 관리 장치(110)에서는 제1 통신부(111)를 통해서 센서 측정값(131)을 데이터 베이스(130)로 전달한다.

여기서, 본 실시 예에서는 공기질 관리 장치(110)가 센서 측정값(131)을 전달하는 것으로 예시하였으나, 복합 센서(120)에서 제2 통신부(122)를 이용하여 데이터 베이스(130)에 바로 센서 측정값(131)을 전달하는 것도 가능하다. 또한, 복합 센서(120)는 공기질 관리 장치(110)와 데이터 베이스(130)의 양방과 모두 통신하는 것도 가능하다.

데이터 베이스(130)에서는 센서 측정값(131)과 기설정된 가중치 정보(132) 및 외부 오염 정보를 포함하는 오염도 정보(133)를 이용하여 제어 정보(134)를 산출할 수 있다(S12, S13).

그리고 제어부(140)는 제어 정보(134)를 이용하여 공기질 관리 장치(110)의 on/off 를 포함하는 동작 제어를 할 수 있다(S14).

이와 같이, 복합 센서(120) 및 공기질 관리 장치(110)가 모두 통신부(111, 122)를 통해서 연결되어 있으므로, IoT(Internet of Things)로 연결되어 있어서, 보다 효과적으로 제어가 가능하다.

본 실시 예에서는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템(100)은 대상 공간(10)을 복수의 제어 영역(R)으로 구획하고, 각 제어 영역(R)마다 차등하여 공기질을 관리한다. 또한, 공기질 관리 시스템(100)은 대상 공간(10) 내에서 측정된 결과뿐만 아니라, 내부적 요인과 외부적 요인을 모두 반영하여 공기질을 관리하게 된다.

또한, 공기질 관리 시스템(100)은 관리자가 제어부(140)를 조작하거나 공기질 관리 장치(110)의 동작을 조작할 수 있도록 하는 사용자 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 사용자 장치는 제어부(140)를 통해 공기질 관리 장치(110)를 제어할 뿐만 아니라, 데이터 베이스(130)에 저장된 각종 정보들을 열람할 수 있도록 한다. 예를 들어, 사용자 장치는 소정의 조작패널이거나, 관리자가 휴대할 수 있는 각종 단말기를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 장치는 사용자가 조작 및 열람 가능하도록 하는 프로그램도 포함한다 할 수 있다.

실시 예에 따르면, 다양한 공기 중의 오염 물질을 측정할 수 있는 복합 센서(120)를 이용하여 용이하게 공기질을 측정할 수 있다. 또한, 복합 센서(120)에서 측정된 결과 뿐만 아니라 혼잡도 등을 포함하는 가중치 정보(132)와, 계절이나 외부 오염 등과 같은 오염도 정보(133)를 복합적으로 고려함으로써 다양한 요인들에 따른 공기질을 보다 효과적으로 평가할 수 있고, 제어 영역(R)에서의 오염의 제거 및 관리 효율을 향상시킬 수 있다.

제어부(140)는 대상 공간(10)을 복수의 제어 영역(R)으로 구획하여 차등적으로 공기질을 관리할 수 있다. 측정 센서값과 가중치 정보(132) 및 오염도 정보(133)를 포함하는 데이터 베이스(130)를 이용하여 공기질 관리 장치(110)의 동작을 제어함으로써 공기질 관리 장치(110)의 효율적인 운용이 가능하고, 대상 공간(10)에 대한 차등적인 공기질 관리가 가능하다. 이와 같이 대상 공간(10)을 복수의 제어 영역(R)으로 구분하고 차등화하여 관리함으로써, 상황 및 공간에 맞게 적절하게 공기질 관리 장치(110)를 운영할 수 있어서, 공기질 관리 장치(110)의 운영 효율을 향상시키고, 전기료 절감을 포함하여 공기질 관리 장치(110)의 유지 보수의 측면에서 효과적이라 할 수 있다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 대상 공간
R, R1, R2, R3: 제어 영역
100: PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템
110: 공기질 관리 장치
111: 제1 통신부
120: 복합 센서
121: 검출부
122: 제2 통신부
130: 데이터 베이스
131: 센서 측정값
132: 가중치 정보
133: 오염도 정보
134: 제어 정보
140: 제어부

Claims (9)

1. 복수의 제어 영역으로 구성되는 대상 공간 내에서 구비되며, 상기 대상 공간 내부의 공기질을 개선하는 공기질 관리 장치;
   상기 복수의 제어 영역의 공기질을 측정하기 위한 복수의 센서를 포함하는 복합 센서;
   상기 복합 센서에서 측정된 센서값과 상기 공기질 관리 장치를 제어하기 위한 제어 정보가 저장되는 데이터 베이스; 및
   상기 제어 정보를 이용하여 상기 공기질 관리 장치의 전력을 제어하는 제어부;
   를 포함하는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 공기질 관리 장치에 설치되어서 상기 데이터 베이스와 통신하는 제1 통신부;
   를 더 포함하고,
   상기 제1 통신부는 WiFi를 포함하는 근거리 통신망(LAN)이나 원거리 통신망(WAN)을 이용하고,
   상기 제어부는 상기 제1 통신부를 이용하여 상기 공기질 관리 장치의 on/off 또는 절전모드 운전 중 어느 하나의 동작을 작동시키는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 복합 센서에 설치되어서 상기 복합 센서에서 측정된 값을 상기 공기질 관리 장치에 송신하는 제2 통신부;
   를 더 포함하고,
   상기 제2 통신부는 블루투스, homeRF를 포함하는 PAN(Personal Area network) 통신을 이용하는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 데이터 베이스는,
   상기 제어 영역에 대한 가중치 정보; 및
   상기 제어 영역에 대한 외부 오염 정보를 포함하는 오염도 정보;
   가 더 저장되는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 센서 측정값, 상기 가중치 정보 및 상기 오염도 정보를 이용하여 공기질이 판단되고,
   상기 제어 정보는, 상기 판단된 공기질에 따른 상기 공기질 관리 장치의 동작 정보를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 제어 정보에 따라 상기 공기질 관리 장치의 on/off 및 절전 모드를 포함하는 운전 모드 중 어느 하나의 동작을 선택적으로 동작시키는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 가중치 정보는 상기 제어 영역에 대한 혼잡도 정보를 포함하고,
   상기 혼잡도는 상기 제어 영역의 이산화탄소(CO2) 및 미세먼지 측정값에 대한 정보를 포함하는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 가중치 정보는 상기 제어 영역의 크기, 실내의 종류를 포함하는 정보를 포함하는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템.
   
8. 제4항에 있어서,
   상기 외부 오염 정보는 황사나 대기 중의 미세먼지 농도를 포함하는 외부 환경의 오염도에 대한 정보를 포함하고,
   상기 외부 오염 정보는 국가대기오염정보관리시스템(NAMIS), 에어 코리아, 기상청, 지자체를 포함하는 외부 기관에서 제공되는 데이터를 포함하는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 복합 센서는 총유기휘발성 화합물(TVOC), 포름알데히드(HCHO), 미세먼지(PM10), 이산화질소(NO2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 라돈(Rn), 온도 및 습도를 측정 가능하게 구성되는 PAN 통신을 이용한 공기질 관리 시스템.

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