KR20210050077A - 마이크로버블 발생 장치와 인공지능 기술을 이용하여 이를 실시간 모니터링하는 장치를 포함하는 정수처리 시스템 - Google Patents
마이크로버블 발생 장치와 인공지능 기술을 이용하여 이를 실시간 모니터링하는 장치를 포함하는 정수처리 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
마이크로버블 발생 장치와 인공지능 기술을 이용하여 이를 실시간 모니터링하는 장치를 포함하는 정수처리 시스템이 제공된다. 상기 정수처리 시스템은, 펌프 내에 설치되며, 상기 펌프 내로 유입되는 기체와 액체를 회전시켜 마이크로버블을 생성하는 임펠러, 상기 임펠러를 구동하는 동력을 제공하는 모터, 상기 펌프 내로 유입되는 액체를 제공하고, 제1 밸브에 의해 상기 펌프 내로 유입되는 액체의 유량을 조절하는 액체 공급부, 상기 펌프 내로 유입되는 오존 기체를 제공하고, 제2 밸브에 의해 상기 펌프 내로 유입되는 오존 기체의 유량을 조절하는 오존 발생부, 상기 펌프 내로 유입되는 산소 기체를 제공하고, 제3 밸브에 의해 상기 펌프 내로 유입되는 산소 기체의 유량을 조절하는 산소 발생부, 및 상기 임펠러, 상기 모터, 상기 액체 공급부, 상기 오존 발생부 및 상기 산소 발생부를 포함하는 마이크로버블 발생 장치와 연동되어 상기 마이크로버블 발생 장치의 정수처리 상태를 실시간 모니터링하며, 상기 마이크로버블 발생 장치로부터 데이터를 전송받아 상기 마이크로버블 내에서 필요한 오존량 및 산소량을 예측하는 학습 모델을 생성하고, 상기 학습 모델을 기계학습하여 상기 오존 발생부를 통해 제공되는 오존 기체량과 상기 산소 발생부를 통해 제공되는 산소 기체량을 결정하는 실시간 모니터링 장치를 포함한다.
Description
본 발명은 마이크로버블 발생 장치와 인공지능 기술을 이용하여 이를 실시간 모니터링하는 장치를 포함하는 정수처리 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 수처리를 위해 이용되는 마이크로버블을 생성하는 장치와 이에 대해 인공지능 기술을 기반으로 실시간 모니터링하여 관리자에게 장비의 상태 정보를 제공하거나 예측 정보를 제공할 수 있는 실시간 모니터링 장치를 포함하는 정수처리 시스템에 관한 것이다.
녹조류의 이상 번식에 의해 오염되는 하천이나 저수지의 용수 또는 산업폐수, 생활하수, 개인하수도, 정수장, 지하수, 산업용수 등에 의해 오염되는 용수에는 생태환경에 악영향을 미칠 수 있는 여러 가지의 난분해성 유기물질 등이 함유되어 있어, 이러한 오염수는 큰 사회문제로 야기되고 있다. 이들 난분해성 유기물질이 물속에 함유되어 발생되는 오염원으로는 각종 산업공정에서 배출되는 폐수, 도시하수, 개인생활오수, 공업용수, 정수시설 또는 녹조류의 이상 번식 등이다.
난분해성 유기물질이 함유된 폐수, 정수, 하수에 대한 처리는 일반적인 처리방법으로는 처리가 불가능하며, 종래에는 이러한 난분해성 유기물질을 포함한 처리 대상수로부터 응집침전, 여과장치나 막분리 기술을 이용하여 고형물질 형태의 난분해성 물질을 분리하고 수용성 난분해성 유기물질은 과산화수소, 일반 오존 및 산소를 이용하여 산화, 분해하는 기술을 이용한다.
한편, 수처리에 이용되는 마이크로버블은 버블 크기가 수 마이크론으로 아주 작기 때문에 물속에서 아주 천천히 부상하면서 자기수축작용과 물의 표면장력으로 물속에서 파괴되어 소멸하는 특징이 있다. 이렇게 소멸되는 마이크로버블은 소멸시 충격파를 발생하고 다량의 음이온을 발생시킨다. 소멸시 발생되는 충격파는 온열을 발생시키고, 유무기물에 작용하여 분해를 촉진시켜 세균을 파괴하여 살균 작용을 하는 능력이 있다.
그리고 음이온은 오염 물질인 양이온에 부착되어 부피가 증대되어 부력에 의해 수면으로 급부상하여 오염 물질을 제거하는 용도로도 사용되어 산업용의 폐수의 처리에 사용되고, 각종 살균장치에 이용된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 빗물이나 산업용수, 농업용수 등 정수처리가 필요한 액체에 대해 마이크로버블 발생 장치를 이용한 수처리를 수행하고, 이러한 정수처리 상태를 실시간 모니터링 장치를 통해 모니터링하면서 또한 인공지능 기술을 이용하여 시스템 상태 정보나 정수처리에 관련된 예측 정보를 제공할 수 있는 정수처리 시스템을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 상기 과제들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로버블 발생 장치와 인공지능 기술을 이용하여 이를 실시간 모니터링하는 장치를 포함하는 정수처리 시스템은, 펌프 내에 설치되며, 상기 펌프 내로 유입되는 기체와 액체를 회전시켜 마이크로버블을 생성하는 임펠러, 상기 임펠러를 구동하는 동력을 제공하는 모터, 상기 펌프 내로 유입되는 액체를 제공하고, 제1 밸브에 의해 상기 펌프 내로 유입되는 액체의 유량을 조절하는 액체 공급부, 상기 펌프 내로 유입되는 오존 기체를 제공하고, 제2 밸브에 의해 상기 펌프 내로 유입되는 오존 기체의 유량을 조절하는 오존 발생부, 상기 펌프 내로 유입되는 산소 기체를 제공하고, 제3 밸브에 의해 상기 펌프 내로 유입되는 산소 기체의 유량을 조절하는 산소 발생부, 및 상기 임펠러, 상기 모터, 상기 액체 공급부, 상기 오존 발생부 및 상기 산소 발생부를 포함하는 마이크로버블 발생 장치와 연동되어 상기 마이크로버블 발생 장치의 정수처리 상태를 실시간 모니터링하며, 상기 마이크로버블 발생 장치로부터 데이터를 전송받아 상기 마이크로버블 내에서 필요한 오존량 및 산소량을 예측하는 학습 모델을 생성하고, 상기 학습 모델을 기계학습하여 상기 오존 발생부를 통해 제공되는 오존 기체량과 상기 산소 발생부를 통해 제공되는 산소 기체량을 결정하는 실시간 모니터링 장치를 포함한다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 상기 실시간 모니터링 장치는 인공지능 연산부를 포함하고, 상기 정수처리 시스템은 관리자 단말장치를 더 포함하고, 상기 인공지능 연산부는 상기 학습 모델을 생성하고, 상기 학습 모델을 기계학습한 결과 상기 마이크로버블 발생 장치에서 필요한 오존 기체량 또는 산소 기체량이 변경되는 경우 상기 관리자 단말장치로 신호를 전송하여 알림을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 상기 인공지능 연산부는 상기 마이크로버블 발생 장치에서 필요한 오존 기체량 또는 산소 기체량이 변경되는 경우 상기 마이크로버블 발생 장치의 동작을 제어하여 상기 오존 발생부 또는 상기 산소 발생부에서 공급되는 오존 기체 또는 산소 기체의 양을 조절할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 오존 발생부와 산소 발생부를 포함하는 마이크로버블 발생 장치를 통해 정수처리의 효율을 증대시키고 정수처리된 액체 내에 살균 작용 및 산소 공급을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마이크로버블 발생 장치를 실시간 모니터링하여 정수처리 상태를 확인할 수 있으며, 인공지능 기술 기반으로 정수처리 상태 정보 및 정수처리와 관련된 예측 정보를 미리 제공받을 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로버블 발생 장치와 실시간 모니터링 장치를 포함하는 정수처리 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로버블 발생 장치의 외관을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 마이크로버블 발생 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 마이크로버블 발생 장치에 포함되는 모터를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2의 마이크로버블 발생 장치에 포함되는 오존 발생부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 모니터링 장치의 외관을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수처리 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로버블 발생 장치의 외관을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 마이크로버블 발생 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 마이크로버블 발생 장치에 포함되는 모터를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2의 마이크로버블 발생 장치에 포함되는 오존 발생부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 모니터링 장치의 외관을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수처리 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 발명은 마이크로버블(극소기포)을 이용한 수처리 장치 및 이를 실시간으로 모니터링하는 장치를 포함하는 정수처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명에서 이용되는 마이크로버블이란 일반 버블(기포)보다 아주 작은 기포를 뜻하며, 물과 기체가 함께 존재할 때 생성된다. 마이크로버블은 통상의 기포에 없는 성질을 갖고 있는데, 통상적인 크기의 거품은 재빨리 떠올라 수면에 이르면 부서져 버린다. 이에 비하여 마이크로버블은 부력이 작아서 천천히 물속을 떠도는 것처럼 떠오른다. 이것은 거품이 작으면 작을수록 부력에 대한 저항 효과가 커지기 때문에 일어나는 현상으로서 거품이 천천히 떠오른다는 것은 그 만큼 오래 물속에 머물러 있다는 뜻이다.
물속에 머물러 있는 동안 마이크로버블 속의 기체는 주위의 물에 점점 녹아 들어가게 되는데 기포가 작을수록 기포 속 공기의 부피에 대한 표면적의 비율이 커진다. 이와 같이 같은 양의 기체를 물에 녹이려면 기포 하나하나의 부피가 작고 표면적의 합계가 큰 마이크로버블의 효율이 좋다.
이와 같이 마이크로버블은 직경이 50㎛ 이하의 매우 미세한 기포로서, 수중에서 부유하는 과정에서 나노 사이즈까지 자연적으로 수축해 최종적으로는 내부의 기체를 완전 용해시켜 소멸하는 특징을 가지고 있다.
마이크로버블의 발생원리와 관련하여, 미세한 구멍이 다수 형성되어 있는 원주상 노즐이 회전하는 임펠러 내에 가스를 주입하고 강한 압력을 가하면, 회전하는 임펠러가 만드는 부압과 임펠러에 의한 전단력에 의해서 버블이 미세화되어 마이크로버블이 형성된다. 가스의 공급량과 임펠러의 속도를 제어하면 거의 균일한 크기의 마이크로버블을 형성할 수 있다.
마이크로버블은 다음과 같은 특징을 갖고 있다.
① 크기가 작아 상승속도가 느리다. 예를 들어, 스톡크스(stokes' law)의 식에 따르면 직경이 50㎛인 경우, 상온인 수중에서의 상승속도는 84mm/분이다. 따라서, 수처리에 응용할 경우 느린 상승속도를 이용하면 미생물과 산소의 공급시간이 증가하기 때문에 처리효율을 높일 수 있다.
② 기포가 작기 때문에 비표면적(같은 용적 당의 기포표면적)을 크게 만들어 기액계면의 흡착조작이나 물질이동조작에 유리하다.
③ 대전(帶電)효과가 있다. 정전기적으로 물체를 끌어당기기 때문에 가압부상분리법 등에 적용가능하다.
④ 자기가압(自己加壓) 효과가 있어 기포의 내부압력에 의해 에너지를 발생하고, 프리라디칼이 생성되어 살균세정효과 및 산화작용이 가능하다.
마이크로버블은 초음파의 공동현상(空洞現象) 및 압력의 입/출 원리를 응용하여 개발한 초미세기포의 흡착력을 이용하여 수질개선에 이용이 가능하다. 일본에서는 댐의 저수지 등 폐쇄성 수역에서 발생하는 수질오염 등의 해결 대책으로 사용되고 있으며, 하수처리장 및 폐수처리장의 처리과정중에 계면흡착성질을 이용하여 수질 속 오염물질(SS, Colloid, T-S, T-N)을 수면으로 부상시켜 수질오염물질을 제거할 수 있다.
또한, 마이크로버블의 초미세기포는 호수 기타 물속에 분산되어 부유물질(SS) 및 응집 Floc 등의 오염물질과 생성된 기포를 순간적으로 계면흡착시켜, 미세기포와 폐수의 부력차에 의해 수표면으로 오염물질을 농축부상시킬 수 있다. 이러한 방법은 처리시간을 단축시키고, 처리비용을 절감시키며, 장시간 운전에도 안정적이고 높은 처리율을 기대할 수 있고, 각종 난분해성 물질의 효율적인 제거가 가능하다.
마이크로버블을 이용한 물환경 정화 기술에 대해 설명하면 다음과 같은 방법이 있다.
① 부상분리법에 응용
수처리의 대상이 되는 물은 상수, 하수, 화학공업·부품공업의 폐수, 지하수나 웅덩이, 호수, 댐수 등 다양하다. 정수처리나 하수처리에서는 침전, 응집, 모래여과가 주요 분리프로세스로서 이용되고 있다. 그러나 작은 입자지름과 저밀도로 침강이 잘 이루어지지 않는 입자의 경우, 반대로 기포표면에 부착시켜 수면으로 띄우는 부상분리법이 자주 이용된다. 예를 들어 저탁도, 고색도, 저온상태인 원수나 부영양화된 원수의 정화처리, 기름함유 폐수나 제지 백탁수 등의 산업폐수처리, 하수슬러지의 농축 등을 들 수 있다. 과거 부상분리법에서 이용되고 있는 것이 가압부상법이다. 가압부상법에서도 마이크로버블이 이용되는데, 이 마이크로버블은 공기를 0.3~0.4 MPa로 가압하여 용해시킨 물을 대기압 상태로 되돌릴 때 생성된다. 생성기포는 100㎛ 이하로서 평균직경이 60㎛ 정도이다. 가압부상법에 마이크로버블을 사용하게 되면 기존의 가압부상법의 단점으로 지적되어온 조작성의 난해성 등이 극복되고 약 15%의 소요동력을 삭감시킬 수 있어 운영비가 감소할 수 있다.
② 오존산화법에 적용
오존은 강한 산화력을 가지고 있어 고도의 수처리 프로세스에서 탈색, 탈취, 살균, 응집성 개선과 하수처리에서의 슬러지 감용화 등에 널리 사용되고 있다. 그러나 오존은 불안정하여 대기 중에서 분해되어 산소가 된다. 따라서, 오존의 이용효율을 향상시키기 위해서는 어떻게 효율적으로 오존을 수중에 용해시킬 것인가가 중요하다. 그러나 오존의 생성비용은 높고, 발생되는 오존농도는 낮기 때문에 오존처리를 효율적으로 실시하기 위해서는 물에 대한 효과적인 반응흡수기를 개발하는 것이 필요하다. 이러한 문제점을 마이크로버블이 해결하게 되는데, 마이크로버블의 발생기에 의해 가스가 기포탑 안으로 균일하게 분산되어 저가스 유량으로도 높은 흡수율을 확보할 수 있어 오존을 안정적으로 생성할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로버블 발생 장치와 실시간 모니터링 장치를 포함하는 정수처리 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로버블 발생 장치의 외관을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 마이크로버블 발생 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 4는 도 2의 마이크로버블 발생 장치에 포함되는 모터를 도시한 사시도이다. 도 5는 도 2의 마이크로버블 발생 장치에 포함되는 오존 발생부를 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 모니터링 장치의 외관을 도시한 사시도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수처리 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로버블 발생 장치(100)는 임펠러(111)와 모터(112)를 포함하는 펌프(110), 액체 공급부(120), 오존 발생부(130), 산소 발생부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
펌프(110)는 생성된 마이크로버블을 출수구를 통해 외부로 배출하며, 펌프(110) 내로는 액체 공급부(120), 오존 발생부(130), 산소 발생부(140)를 통해 액체 및 기체가 유입된다.
임펠러(111)는 펌프(110) 내로 유입되는 기체와 액체를 회전시켜 마이크로버블을 생성한다. 모터(112)는 임펠러(111)를 구동하기 위한 동력을 제공한다. 임펠러(111)를 통해 생성된 마이크로버블은 펌프(110)의 출수구를 통해 외부로 배출된다.
본 발명에 따른 마이크로버블 발생 장치(100)는 펌프(110) 내로 유입되는 오존 및 산소 기체의 유량과 액체의 유량에 따라 압력이 달라지며 임펠러(111)를 회전시키기 위한 모터(112)의 회전속도는 펌프(110) 내의 압력에 따라 달라질 수 있다. 상기 펌프(110) 내로 유입되는 액체는 담수, 염수, 해수 및 폐수 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 상기 펌프(110) 내로 유입되는 기체는 공기, 산소 및 오존 기체이다.
마이크로버블 발생 장치(100) 내의 액체 공급부(120)에는 제1 밸브가 설치되어 상기 펌프(110) 내로 유입되는 액체의 유량을 조절할 수 있다. 제1 밸브에는 제1 유량계가 연결되어 펌프(110) 내로 유입되는 액체의 유량을 확인할 수 있다. 또한, 오존 발생부(130)에는 제2 밸브가 설치되어 상기 펌프(110) 내로 유입되는 오존 기체의 유량을 조절할 수 있다. 제2 밸브에는 제2 유량계가 연결되어 펌프(110) 내로 유입되는 오존 기체의 유량을 확인할 수 있다. 또한, 산소 발생부(140)에는 제3 밸브가 설치되어 상기 펌프(110) 내로 유입되는 산소 기체의 유량을 조절할 수 있다. 제3 밸브에는 제3 유량계가 연결되어 펌프(110) 내로 유입되는 산소 기체의 유량을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로버블 발생 장치(100)는 수처리용 마이크로버블 내에 공급액체와 공급기체(오존 및 산소 기체)를 기계적인 회전력을 통해 믹싱하여 마이크로버블 형태의 처리수를 생성한다. 상기 처리수를 이용하여 예컨대, 빗물의 정수처리, 산업폐수처리, 축산폐수처리, 하수처리 등 수처리 관련 산업분야에 걸쳐 다양하게 적용 가능하다.
상술한 마이크로버블 발생 장치(100)의 오존 발생부(130)는 오존 기체를 발생시키며, 공기 또는 물로부터 산소를 분리하여 오존을 생성하는 장치일 수 있다. 오존 기체는 마이크로버블 내에 믹싱되며, 처리 대상 액체를 살균하는 작용을 한다. 산소 발생부(140)는 산소 기체를 발생시켜 마이크로버블 내에 믹싱되며, 처리 대상 액체 내로 산소를 공급하는 역할을 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 실시간 모니터링 장치(200)는 상술한 마이크로버블 발생 장치(100)와 연결되어 마이크로버블 발생 장치(100)의 동작과 관련해 송신된 정보들을 근거로 중앙 모니터링을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 실시간 모니터링 장치(200)는 마이크로버블 발생 장치(100)의 정수처리 상태를 실시간 모니터링하며, 정수처리의 진행 또는 완료 상태를 확인하고, 장치의 오작동이나 고장 여부를 확인하여 관리자 단말장치(300)로 모니터링 정보를 제공할 수 있다.
또한, 실시간 모니터링 장치(200)는 마이크로버블 발생 장치(100)로부터 송신된 정보들에 대해 인공지능 기반의 데이터 분석을 통해, 정수처리 상태를 예측하고 마이크로버블 내의 오존 기체 또는 산소 기체의 공급량을 조절할 수 있다. 이를 위해, 실시간 모니터링 장치(200)는 인공지능 연산부(210)를 포함할 수 있다. 실시간 모니터링 장치(200)는 마이크로버블 발생 장치(100)로부터 각종 데이터를 전송받아 인공지능 연산부(210)에서 마이크로버블 내에서 필요한 오존 기체량 또는 산소 기체량을 예측하는 모델을 생성하고, 이를 자가 기계학습하여 최적의 기체 공급량을 결정할 수 있다.
인공지능(Artificial Intelligence; AI) 기술은 인간 수준의 지능을 구현하는 컴퓨터 처리 기술로서, 기존 Rule 기반 스마트 기술과 달리 기계가 스스로 학습하고 판단하며 똑똑해지는 기술이다. 인공지능 기술은 사용할수록 인식률이 향상되고 사용자 취향을 보다 정확하게 이해할 수 있게 된다.
인공지능 기술은 기계학습(딥 러닝) 및 기계학습을 활용한 요소 기술들로 구성될 수 있다. 기계학습은 입력 데이터들의 특징을 스스로 분류/학습하는 알고리즘 기술이며, 요소기술은 딥 러닝 등의 기계학습 알고리즘을 활용하여 인간 두뇌의 인지, 판단 등의 기능을 모사하는 기술로서, 언어적 이해, 시각적 이해, 추론/예측, 지식 표현, 동작 제어 등의 기술 분야로 구성될 수 있다.
인공지능 기술의 한 분야로서 추론 예측은 정보를 판단하여 논리적으로 추론하고 예측하는 기술로서, 지식/확률 기반 추론, 최적화 예측, 선호 기반 계획, 추천 등을 포함한다.
인공지능 연산부(210)는 기계학습 알고리즘이 내장되어 있어, 마이크로버블 내의 필요 오존 기체량 또는 필요 산소 기체량을 분석하며, 처리수의 용도에 따라 최적의 용존 기체량을 결정할 수 있다.
그리고, 인공지능 연산부(210)의 학습 결과 마이크로버블 발생 장치(100)에서 필요한 용존 기체량(오존 기체량 및/또는 산소 기체량)이 변경되는 경우 관리자 단말장치(300)로 신호를 전송하여 관리자에게 기체 공급량에 관한 설정을 변경하도록 알림을 제공할 수 있다. 또는, 인공지능 연산부(210)는 마이크로버블 발생 장치(100)에서 필요한 용존 기체량이 변경되는 경우 마이크로버블 발생 장치(100)의 동작을 제어하여 오존 발생부(130) 및/또는 산소 발생부(140)에서 공급되는 기체량을 조절할 수 있다.
본 발명에 따르면, 관리자 단말장치(300)를 통해 마이크로버블 발생 장치(100)에 이상이 발생하였는지 또는 이상 발생 가능성이 존재하는지를 관리자에게 통지할 수 있으며, 관리자가 원거리에서도 이를 감지하고 실제 장비가 설치된 장소로 가서 상태를 검사할 수 있다.
관리자 단말장치(300)는 실시간 모니터링 장치(200)와 통신하며, 관리자 단말장치(300)에 설치된 애플리케이션을 통해 마이크로버블 발생 장치(100)에서 수집된 각종 데이터들을 조회 및 열람할 수 있다. 예를 들어, 관리자 단말장치(300)는 데이터 조회 및 검색옵션을 통한 열람을 수행할 수 있는 컴퓨터의 웹사이트이거나, 데이터 조회 및 검색옵션을 통한 열람을 수행하고 푸시알림을 수신할 수 있는 단말장치일 수 있다.
관리자 단말장치(300)는 날짜별 및 시간대별 데이터들을 디스플레이할 수 있으며, 주기별, 조건별 데이터를 웹사이트 또는 애플리케이션의 검색옵션을 통해 제공하거나, 애플리케이션의 푸시알림을 통해 관리자에게 제공하고, 관리자는 현재 마이크로버블 발생 장치(100)의 상태를 실시간으로 파악할 수 있다. 이에 따라, 관리자는 장비 상태를 알 수 있고, 이상 발생 시 이상 발생의 원인을 알 수 있어서 마이크로버블 발생 장치(100)를 효율적으로 관리할 수 있다.
본 발명에서의 마이크로버블 발생 장치(100), 실시간 모니터링 장치(200), 관리자 단말장치(300)는 유선 네트워크망 또는 무선 네트워크망을 이용하여 통신할 수 있다.
상기 유선 네트워크망은 예를 들어, LAN(local area network), 전력선 통신 또는 POTS(plain old telephone service)와 같은 통신 방식을 이용하는 네트워크망일 수 있다. 또한, 상기 유선 네트워크망은 주변 기기들간의 유선 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input/output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 이용하는 네트워크망일 수 있으며, 이를 통해 구성요소들이 서로 연결되어 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
또한, 상기 무선 네트워크망은 예를 들어, 블루투스, WiFi direct, 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크망일 수 있으며, 또는 예를 들어, 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크망일 수 있다.
상기 무선 네트워크망은 예를 들어, 셀룰러 통신, 근거리 무선 통신, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신을 지원하는 네트워크망일 수 있으며, 셀룰러 통신은, 예를 들면, LTE(Long-Term Evolution), LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications)을 포함할 수 있다. 근거리 무선 통신은, 예를 들면, WiFi(wireless fidelity), WiFi Direct, LiFi(light fidelity), 블루투스, 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication), 자력 시큐어 트랜스미션(Magnetic Secure Transmission), 라디오 프리퀀시(RF), 또는 보디 에어리어 네트워크(BAN)을 포함할 수 있다. GNSS는, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System 또는 Galileo, the European global satellite-based navigation system을 포함할 수 있다.
상술한 관리자 단말장치(300)의 중앙처리장치는 마이크로컴퓨터로 구성될 수 있다. 마이크로컴퓨터는 일반적으로 중앙처리장치를 1개의 LSI(고밀도집적회로) 칩에 접적된 마이크로프로세서로 만든 초소형 컴퓨터로서, 상기 1개의 LSI에는 프로그램을 넣는 전용 기억장치, 가변데이터를 넣는 기억장치, 외부와 데이터를 주고받기 위한 입출력 회로가 모두 구성되는 것이다.
전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 마이크로버블 발생 장치
200: 실시간 모니터링 장치
300: 관리자 단말장치
200: 실시간 모니터링 장치
300: 관리자 단말장치
Claims (3)
- 펌프 내에 설치되며, 상기 펌프 내로 유입되는 기체와 액체를 회전시켜 마이크로버블을 생성하는 임펠러;
상기 임펠러를 구동하는 동력을 제공하는 모터;
상기 펌프 내로 유입되는 액체를 제공하고, 제1 밸브에 의해 상기 펌프 내로 유입되는 액체의 유량을 조절하는 액체 공급부;
상기 펌프 내로 유입되는 오존 기체를 제공하고, 제2 밸브에 의해 상기 펌프 내로 유입되는 오존 기체의 유량을 조절하는 오존 발생부;
상기 펌프 내로 유입되는 산소 기체를 제공하고, 제3 밸브에 의해 상기 펌프 내로 유입되는 산소 기체의 유량을 조절하는 산소 발생부; 및
상기 임펠러, 상기 모터, 상기 액체 공급부, 상기 오존 발생부 및 상기 산소 발생부를 포함하는 마이크로버블 발생 장치와 연동되어 상기 마이크로버블 발생 장치의 정수처리 상태를 실시간 모니터링하며, 상기 마이크로버블 발생 장치로부터 데이터를 전송받아 상기 마이크로버블 내에서 필요한 오존량 및 산소량을 예측하는 학습 모델을 생성하고, 상기 학습 모델을 기계학습하여 상기 오존 발생부를 통해 제공되는 오존 기체량과 상기 산소 발생부를 통해 제공되는 산소 기체량을 결정하는 실시간 모니터링 장치;를 포함하는, 마이크로버블 발생 장치와 인공지능 기술을 이용하여 이를 실시간 모니터링하는 장치를 포함하는 정수처리 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 실시간 모니터링 장치는 인공지능 연산부를 포함하고,
상기 정수처리 시스템은 관리자 단말장치를 더 포함하고,
상기 인공지능 연산부는 상기 학습 모델을 생성하고, 상기 학습 모델을 기계학습한 결과 상기 마이크로버블 발생 장치에서 필요한 오존 기체량 또는 산소 기체량이 변경되는 경우 상기 관리자 단말장치로 신호를 전송하여 알림을 제공하는, 마이크로버블 발생 장치와 인공지능 기술을 이용하여 이를 실시간 모니터링하는 장치를 포함하는 정수처리 시스템. - 제 2항에 있어서,
상기 인공지능 연산부는 상기 마이크로버블 발생 장치에서 필요한 오존 기체량 또는 산소 기체량이 변경되는 경우 상기 마이크로버블 발생 장치의 동작을 제어하여 상기 오존 발생부 또는 상기 산소 발생부에서 공급되는 오존 기체 또는 산소 기체의 양을 조절하는, 마이크로버블 발생 장치와 인공지능 기술을 이용하여 이를 실시간 모니터링하는 장치를 포함하는 정수처리 시스템.
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| KR20240022721A (ko) | 2022-08-12 | 2024-02-20 | (주)포스코이앤씨 | 딥러닝 기반의 분리막 세척공정의 제어방법 |
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| KR20240022721A (ko) | 2022-08-12 | 2024-02-20 | (주)포스코이앤씨 | 딥러닝 기반의 분리막 세척공정의 제어방법 |
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