KR20210122925A - 라돈팬 자동 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

라돈팬 자동 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬 자동 제어 시스템은, 건물의 실외 땅속에 일단부가 묻힌 배관상에 설치되어 라돈을 포함하는 토양 공기를 대기로 배출하는 라돈팬, 실내 공간에 존재하는 라돈 농도를 측정하는 라돈 검측기, 기기간 무선통신을 연결하는 무선 중계기 및 상기 무선 중계기로부터 상기 라돈 검측기에서 측정된 라돈 농도를 수신하여 설정된 기준 값을 초과하면 상기 라돈팬을 작동하고 상기 라돈 농도의 레벨에 따른 제어신호를 인가하여 상기 라돈팬의 출력 레벨을 조절하는 제어 단말기를 포함한다.

Description

라돈팬 자동 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATICALLY CONTROLLNG RADON PAN}

본 발명은 라돈팬 자동 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주거공간에 있어서 실내 대기오염물질이자 1급 발암물질인 라돈을 효과적으로 저감하기 위한 라돈팬 자동 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 라돈은 우라늄, 라듐 등과 같이 자연적으로 생성된 방사성 물질로써 사람이 실내 공간에서 지속적으로 라돈에 노출될 시 폐암 유발할 수 있기 때문에 실내 라돈을 저감하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다.

세계보건기구와 미국 환경청에서는 라돈을 1급 발암물질로 규정하였으며, 해외의 경우 불특정 다수가 공통적으로 생활하는 다중이용시설과 주거공간 모두에 대한 실내 라돈 조사를 수행하여 이에 대한 실질적인 관리 기준 및 관리 체계를 확립하고 있다. 반면에 국내에서는 학교 및 병영생활공간과 같은 다중이용시설에 대한 라돈 관리 기준과 대책을 수립하고 있으나 주거 공간에 대한 실내 라돈 관리는 미흡한 실정이다.

이에, 주거 공간에서는 실 거주자가 직접 대한 라돈 관리를 수행할 필요가 있으며 통상 주기적으로 창문을 열어 자연 환기시키는 방식으로 라돈 농도를 저감할 수 있다. 하지만 자연 환기 방식은 겨울철 실내 난방에 불리하며 실제 주거 공간에서는 겨울철 시기의 라돈 농도가 가장 높게 나타나는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 땅속에 존재하는 토양 공기를 실외의 라돈팬을 통해 외부로 배출하여 토양의 압력을 실내의 기압보다 상대적으로 낮춤으로써 실내의 라돈 유입을 방지하는 토양 배기 방식이 개발되어 있다.

그러나, 종래의 라돈 저감용 환기팬은 실외에 설치되어 작동되기 때문에 다음과 같은 문제점이 발생된다.

라돈팬은 여름철 모터의 작동에 의해 모터의 코일 및 코어에서 발생하는 열로 인해 모터의 성능이 저하되고, 겨울철 모터의 작동과 토양의 지열로부터 발생하는 결로(습기)로 인해 라돈팬의 고장이 발생되는 내구성의 문제점이 있다.

또한, 전량 수입에 의존되고 있는 라돈팬은 주택 및 시설 하부의 한정된 넓은 공간을 대상으로 오직 배기의 역할을 수행하기 때문에 정압으로 인한 소음이 발생하여 거주자가 불편함을 느끼는 문제점이 있다. 예컨대, 야간이나 새벽 시간대에는 농도가 짙어진 라돈의 실내 유입량이 증가하는 반면에 거주자는 취침 등을 이유로 소음이 발생되는 라돈팬을 사용하지 않아 라돈 환경에 노출됨으로써 그 활용도와 라돈 저감 효과가 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 사용자의 안전과 생활 편의 향상을 위해 실내의 라돈 저감효과 및 활용도를 향상 킬 수 있는 개선 방안이 요구된다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 내구성이 향상된 저소음 고출력 라돈팬을 구비하여 거주자의 생활패턴에 따라 자동으로 출력을 조절함으로써 실내의 라돈 저감효과 및 활용도를 증가시킬 수 있는 라돈팬 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 건물의 실외 땅속에 일단부가 묻힌 배관상에 설치되어 라돈을 포함하는 토양 공기를 대기로 배출하는 라돈팬은, 임펠러가 회전하는 나선형 몸체의 중심부에 연결된 흡입 배관을 통해 흡입한 상기 토양 공기를 원심력에 의해 압축하고 상기 몸체의 일측부에 연결된 배출관을 통해 배출하는 원심형팬; 직류전원의 공급으로 회전력을 발생하여 회전축과 고속 베어링을 통해 연결된 상기 원심형 팬을 회전시키는 BLDC(Brush Less DC) 모터; 무선통신수단이 구비되어 외부에서 수신되는 제어신호에 따라 상기 BLDC 모터의 작동제어하며 상기 제어신호에 설정된 출력 레벨에 따른 상기 BLDC 모터의 출력을 조절하는 모터 구동부를 포함한다.

또한, 상기 BLDC 모터는 중앙의 회전축을 기준으로 방사상으로 복수개의 영구자석을 가진 회전자와 상기 회전자를 수용하는 원통형의 고정자로 구성되며 작동 시 열방출을 위한 탄소계 방열체를 적용하여 제작될 수 있다.

또한, 상기 모터 구동부는 상기 직류전원을 반도체 스위치 소자를 통해 3상 전원으로 변환시켜 상기 BLDC 모터의 각 상에 인가하되, 상기 제어신호를 분석하여 설정된 출력 레벨에 따른 BLDC 모터의 회전 속도 및 토크를 조절할 수 있다.

또한, 상기 라돈팬은 "ㄷ"자 단면 형상을 갖는 두 개 하우징 부재가 상기 BLDC 모터와 모터 구동부를 내부공간에 실장 한 상태에서 실링재와 체결부재를 통해 조립되는 모터 하우징; 및 다각형 구조의 내벽에 엠보싱 형상의 흡음재가 부착되어 소음을 차단하고 상기 라돈팬에 포함된 장비 보호를 위해 케이싱하는 케이스를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 모터 하우징과 케이스는 상기 원심형팬의 회전으로 내부에 형성되는 기류에 따른 외부공기를 내부로 유입시키거나 내부의 공기를 배출시키는 적어도 하나의 통기공이 각각 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 건물의 실외 땅속에 일단부가 묻힌 배관상에 설치되어 라돈을 포함하는 토양 공기를 대기로 배출시키는 라돈팬 자동 제어 시스템은, 상기한 항 중 어느 한 항에 기재된 라돈팬; 실내 공간에 존재하는 라돈 농도를 측정하는 라돈 검측기; 기기간 무선통신을 연결하는 무선 중계기; 및 상기 무선 중계기로부터 상기 라돈 검측기에서 측정된 라돈 농도를 수신하여 설정된 기준 값을 초과하면 상기 라돈팬을 작동하고 상기 라돈 농도의 레벨에 따른 제어신호를 인가하여 상기 라돈팬의 출력 레벨을 조절하는 제어 단말기를 포함한다.

또한, 상기 제어 단말기는 상기 무선 중계기를 통해 상기 라돈팬에 제어신호를 전송하는 무선통신 모듈; 상기 라돈팬 제어를 위한 입력메뉴와 상기 라돈팬 작동 상태에 따라 생성되는 정보를 표시하는 입출력 모듈; 초기에 디폴트로 설정되거나 사용자에 의해 설정된 라돈 농도의 기준값에 따른 자동운전모드를 설정하는 환경설정 모듈; 동작감지 센서 혹은 사용자의 스마트 기기와 연동하여 사용자의 재실(在室)여부, 외출, 복귀 및 취침의 요일 별 생활패턴 정보를 수집하는 생활패턴 인식 모듈; 및 상기 라돈 농도를 설정된 상한 기준치 및 하한 기준치와 비교하여 상기 라돈팬의 작동(ON) 및 작동 종료(OFF)를 제어하고, 상기 라돈 농도에 대응되는 상기 라돈팬의 출력 레벨을 조절하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어 모듈은 실내의 재실자 존재여부를 파악하여 상기 재실자가 존재하는 경우 상기 라돈팬을 작동하고, 상기 재실자가 존재하지 않으면 상기 라돈팬의 작동을 제한할 수 있다.

또한, 상기 제어 모듈은 상기 생활패턴 정보를 인식하여 사용자의 취침시간에는 상기 라돈팬의 출력 레벨을 하향 조절하여 저소음 출력 레벨로 상기 라돈팬의 출력을 조절할 수 있다.

또한, 상기 제어 모듈은 계절별 일몰시간에는 상기 기준값을 일시적으로 하향 변환하거나 상기 라돈팬을 강제 고속 모드로 작동하여 토양에 존재하는 라돈을 최대한 배출한 이후에 상기 저소음 출력 레벨로 전환할 수 있다.

또한, 상기 제어 단말기는 사용자의 스마트폰, 테블릿, 노트북 및 웨어러블 단말 중 어느 하나의 스마트 단말기에 앱(APP) 형태로 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 제어 단말기가 무선 통신으로 건물의 실외 땅속에 일단부가 묻힌 배관상에 설치되어 라돈을 포함하는 토양 공기를 대기로 배출시키는 라돈팬을 제어하는 방법은, a) 라돈 검측기로부터 실내 공간에서 측정된 라돈 농도를 획득하면 설정된 기준값과 비교하는 단계; b) 상기 라돈 농도가 설정된 상한 기준값을 초과하여 라돈팬 작동조건을 충족하면 실내에 재실자 존재여부를 파악하는 단계; c) 상기 재실자가 존재하는 것으로 파악되면 상기 라돈 농도에 따른 상기 라돈팬의 출력 레벨을 결정하는 단계; 및 d) 무선 통신으로 제어신호를 전송하여 상기 라돈팬을 작동(ON)하고 상기 라돈 농도에 따른 출력 레벨로 회전속도를 제어하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 c) 단계는, 상기 라돈 농도가 상한 기준값을 초과하더라도 상기 재실자가 존재하지 않으면 상기 라돈팬의 작동을 제한하고 사용자의 복귀를 대기하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 c) 단계와 d) 단계 사이에, 사용자의 생활패턴정보를 수집하여 취침여부를 파악하고 취침 상태이면 상기 결정된 출력 레벨을 취침 모드에 해당하는 저소음 출력 레벨로 하향 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 d) 단계 이후에, 측정된 라돈 농도가 상기 라돈팬의 작동종료 조건으로 설정된 하한 기준값 미만으로 떨어지면 상기 라돈팬에 작동 종료(OFF) 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, BLDC 모터를 이용하여 내구성이 향상된 저소음 고출력 라돈팬을 구비하고 원격에의 출력제어와 라돈 농도에 따른 출력을 자동으로 조절함으로써 실내 라돈 저감 효과와 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

또한, 사용자의 생활패턴을 고려하여 라돈팬의 작동여부와 취침시간의 출력크기를 자동으로 조절함으로써 설비된 라돈팬의 활용도를 증가시킬 수 있다.

또한, 재실자가 없는 상태에서의 라돈팬의 불필요한 작동을 제한함으로써 사용자의 소비전력을 절감 및 라돈팬의 내구수명이 연장되는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬의 구성을 나타낸 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬의 설치상태를 나타낸 도 3의 B-B선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 에에 따른 라돈팬과 종래의 라돈팬의 비교표를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 단말기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서, 제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결된다'거나 '접속된다'고 언급되는 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결된다'거나 '직접 접속된다'고 언급되는 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 아니하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

명세서 전체에서, 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

명세서 전체에서, '포함한다', '가진다' 등과 관련된 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 포함한다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬 제어 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 에에 따른 라돈팬 제어 시스템(100)은 건물의 실외 땅속에 일단부가 묻힌 배관(Pipe, P)상에 설치되어 라돈을 포함하는 토양 공기를 대기로 배출하는 라돈팬(110), 실내 공간에 존재하는 라돈 농도를 측정하는 라돈 검측기(120), 기기간 무선통신을 연결하는 무선 중계기(130) 및 무선 중계기(130)로부터 상기 라돈 검측기(120)에서 측정된 라돈 농도를 수신하여 설정된 기준 값을 초과하면 상기 라돈팬(110)을 작동하고, 상기 라돈 농도의 레벨에 따른 제어신호를 인가하여 상기 라돈팬(110)의 출력을 조절하는 제어 단말기(140)를 포함한다.

이는 건물의 땅속에 존재하는 토양 공기를 라돈팬을 통해 대기중으로 배출하여 토양의 압력을 실내의 기압보다 상대적으로 낮춤으로써 실내 공간으로의 라돈 유입을 방지하는 토양 배기 방식의 라돈 저감 설비이다.

이하, 상기 건물은 편의상 사용자가 주거하는 주택을 가정하여 설명하겠으나 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않으며, 빌라, 아파트, 빌딩, 학교 및 관공서 등의 다양한 건축물일 수 있다. 이에 라돈팬(110)은 건물의 규모에 따른 둘레에 일정 간격을 두고 복수로 배치될 수 있다.

라돈팬(110)은 주택의 외벽에 서포트를 통해 고정된 배관(P)상에 설치되어 지하에서 올라오는 라돈을 포함하는 토양 공기를 흡입 후 대기 중으로 배출하는 역할을 한다. 이러한 토양 배기 방식을 통해 토양의 압력을 실내의 기압보다 상대적으로 감압시킴으로써 실내로의 라돈 유입을 원천적으로 차단할 수 있다. 상기 배관(P)은 라돈팬(110)을 기준으로 상기 토양 공기를 흡입하는 흡입관(P1)과 상기 토양공기를 배출하는 배출관(P2)으로 구분한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬의 구성을 나타낸 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬의 설치상태를 나타낸 도 3의 B-B선 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬(110)은 원심형 팬(111), BLDC(Brush Less DC) 모터(112), 모터 구동부(113), 모터 하우징(114) 및 케이스(115)를 포함한다.

원심형 팬(111)은 임펠러가 회전하는 나선형 몸체(111a)의 중심부에 형성된 흡입구(111b)에 흡입관(P1)이 연결되어 흡입되는 토양 공기를 원심력에 의해 압축하고 몸체(111a)의 일측부에 형성된 배기구(111c)에 연결된 배출관(P2)을 통해 압축된 토양 공기를 배출하는 구조를 갖는다.

원심형 팬(111)은 고속 베어링으로 연결되어 고속회전에서도 저소음 및 저진동으로 회전될 수 있다.

BLDC 모터(112)는 직류전원의 공급으로 회전력을 발생하여 회전축과 고속 베어링을 통해 연결된 원심형 팬(111)을 회전시키고 인가되는 제어신호에 따른 회전속도의 제어를 통해 원심형 팬(111)의 출력을 조절한다.

BLDC 모터(112)는 중앙의 회전축을 기준으로 방사상으로 복수개의 영구자석을 가진 회전자와 상기 회전자를 수용하는 원통형의 고정자로 구성되며, 작동 시 열로 인한 라돈팬(110)의 환기 성능 저하를 해결하기 위해 열방출 효과가 큰 탄소계 방열체를 적용하여 제작된다.

BLDC 모터(112)는 기계적인 마찰 손실이나 불꽃, 노이즈가 발생하지 않으며 인가되는 제어신호에 따른 다양한 레벨로 속도 및 토크를 제어를 할 수 있어 정숙모드를 지원할 수 있고 상대적 내구성이 강하여 유지보수가 수반되지 않는 이점이 있다.

모터 구동부(113)는 무선통신수단(113a)이 구비되어 외부(실내/실외)에서 수신되는 제어신호에 따른 BLDC 모터(112)의 작동제어(ON/OFF) 및 출력 레벨 크기를 조절한다.

모터 구동부(113)는 공급되는 직류전원을 반도체 스위치 소자를 통해 3상 전원으로 변환시켜 BLDC 모터(112)의 각 상에 인가함으로써 라돈팬(110)을 작동시킬 수 있다.

모터 구동부(113)는 제어 단말기(140)로부터 원격으로 수신되는 제어신호를 분석하여 설정된 레벨에 따른 BLDC 모터(112)의 회전 속도 및 토크를 제어한다.

모터 하우징(114)은 내부에 BLDC 모터(112)와 모터 구동부(113)를 내부공간에 실장 한 상태에서 실링재와 체결부재를 통해 조립되며 방수성을 갖는다. 모터 하우징(114)은 "ㄷ"자 단면 형상을 갖는 두 개 하우징 부재를 마주 시킨 후 체결부재를 통해 조립될 수 있다.

모터 하우징(114)은 기존에 노출되어 있는 모터 기판을 해당 방수성 및 분진성이 높은 방열부재를 사용하여 보호하여 이물질의 유입 및 습기로 인한 모터의 성능 저하 및 파손의 위험을 줄일 수 있다.

케이스(115)는 외부환경으로부터 라돈팬(110)을 이루는 위의 기계류와 전자 장비를 보호하고, 라돈팬(110)의 구동에 따른 소음을 차단하기 위하여 케이싱하는 함체이다.

케이스(115)는 다각형 구조의 내벽에 엠보싱 형상의 흡음재(116)가 부착되어 라돈팬(110)의 구동 시 발생되는 소음을 차단할 수 있다.

모터 하우징(114)의 일측면과 케이스(115)의 하면에는 적어도 하나의 지점에 통기공(H)이 형성되어 공기가 통과한다.

통기공(H)은 각자의 위치에서 BLDC 모터(112)의 구동 시 원심형 팬(111)의 회전으로 내부에 자연스럽게 형성되는 기류에 따라 내부에 외부공기를 유입시키거나 내부의 공기를 배출함으로써 모터 하우징(114) 및 케이스(115)의 내부에 환기, 냉각 및 제습 분위기를 형성할 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시 에에 따른 라돈팬과 종래의 라돈팬의 비교표를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 종래의 라돈팬은 대부분 수입에 의존되는 외산 제품으로써 AC 전원방식으로 출력조절이 불가하고, 무선제어 기능이 없고, 축형 팬를 사용하며, 흡음재와 모터의 자체 방수기능이 없다.

반면, 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬(110)은 앞서 설명한 것과 같이, BLDC 모터를 활용한 출력조절이 가능하고, 실내 및 실외에서의 원격 제어가 가능하며, 원심형 팬 구동방식 및 흡음재를 사용하여 저소음/저진동을 구현하고, 모터의 방수 처리를 통해 내구성을 확보할 수 있는 점에서 상기 종래의 라돈팬과 현저히 다른 차이점이 있다.

한편, 라돈 검측기(120)는 토양과 인접하는 실내에 설치되어 실내 공간의 라돈 농도를 측정한다. 라돈 검측기(120)는 휴대용으로 구성되어 비교적 실내에 라돈 유입이 높은 장소에 위치시킬 수 있다.

라돈 검측기(120)는 실시간으로(연속적으로) 혹은 설정된 시간 주기에 따라 활성화되어 라돈 농도를 측정하고, 측정된 라돈 농도를 무선 중계기(130)를 통해 제어 단말기(140)로 전송한다.

무선 중계기(130)는 접속된 무선통신기기간 근거리무선통신(예; WIFI)를 통신을 중계하는 역할을 한다.

제어 단말기(140)는 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬(110)의 원격으로 자동 제어하기 위한 전반적인 동작을 제어하기 위한 각종 하드웨어와 소프트웨어를 포함하는 무선 단말기이다.

제어 단말기(140)는 도 1에서 실내에 도시된 별도의 라돈팬(110) 전용 제어 단말기로 구성될 수 있다.

다만, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않으며, 제어 단말기(140)는 도 1에서 사용자가 소지한 스마트폰, 테블릿, 노트북 및 웨어러블 단말 중 어느 하나의 스마트 단말기에 앱(APP) 형태로 설치되고 해당 스마트 기기를 활용한 라돈팬(110) 제어 기능을 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 단말기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 단말기(140)는 무선통신 모듈(141), 디스플레이 모듈(142), 환경설정 모듈(143), 생활패턴 인식 모듈(144), 저장 모듈(145), 전원공급 모듈(146) 및 제어 모듈(147)을 포함한다. 여기서, 제어 단말기(140)는 상기 라돈 검측기(120)를 더 포함하는 통합 단말기로 구성될 수 있으며, 이 경우에는 별물의 라돈 검측기(120)를 구성하지 않고 생략해도 된다.

무선통신 모듈(141)은 무선 중계기(130)를 통해 라돈 검측기(120)에서 측정된 라돈 농도를 수신하고, 라돈팬(110)을 작동 시키기 위한 제어신호를 전송할 수 있다.

입출력 모듈(142)은 제어 단말기(140)의 작동을 위한 입력메뉴를 제공하고 그 작동 상태에 따라 생성되는 각종정보를 표시하는 사용자 인터페이스를 제공한다.

예컨대, 입출력 모듈(142)은 터치스크린으로 구성되어 사용자의 입출력을 동시에 처리할 수 있으며, 혹은 각각 별도의 조작 버튼과 표시 화면을 포함하는 구성으로 구비될 수 있다.

환경설정 모듈(143)은 초기에 디폴트로 설정되거나 사용자에 의해 설정된 라돈 농도의 기준값에 따른 자동운전모드를 설정하고 있으며, 사전에 사용자의 예약작동시간, 타이머, 출력 레벨 및 주기(일, 주, 월) 등을 더 입력 받아 예약작동모드를 설정할 수 있다. 여기서, 상기 기준값은 국내의 실내 라돈 농도 권고기준은 148Bq/m3이기 때문에 148Bq/m3이하로 임계 수치를 설정할 수 있다. 이 때, 상기 기준값은 라돈팬(110)의 작동을 개시하는 상한 기준값과 이로부터 일정범위 라돈 농도가 낮아져 라돈팬(110)의 작동을 종료하는 하한 기준값을 포함할 수 있다. 또한, 상기 출력 레벨은 라돈팬(110)의 출력(회전 속도)이 큰 순서대로 고속 모드(4레벨), 일반 모드(3레벨), 저속 모드(2레벨) 및 취침 모드(1레벨)로 설정될 수 있다.

생활패턴 인식 모듈(144)은 동작감지 센서 혹은 사용자의 스마트 기기와 연동하여 사용자의 재실(在室), 외출(출근), 복귀(퇴근) 및 취침 등의 요일 별 생활패턴을 수집한다.

예컨대, 생활패턴 인식 모듈(144)은 하루의 주간 시간대를 고려하여 일정시간 동안 사용자의 동작이 인식되지 않으면 외출한 것으로 인식하고, 이후 사용자의 동작이 인식되면 복귀한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 생활패턴 인식 모듈(144)은 야간 및 새벽 시간대를 고려하여 일정시간 동안 사용자의 동작이 인식되지 않으면 취침한 것으로 인식하고, 이후 사용자의 동작이 인식되면 기상한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 생활패턴 인식 모듈(144)은 상기 스마트폰 혹은 웨어러블 단말 등의 사용자 스마트기기로부터 월, 일, 요일 별 사용자의 생활패턴정보를 수집하여 상기한 각종 판단 정보들을 인식할 수 있다.

이러게 인식된 생활패턴 정보는 추후 제어 모듈(147)이 상기 자동운전모드를 제어 시 라돈팬(110) 작동 여부와 출력 레벨을 결정하는데 활용된다.

저장 모듈(145)은 제어 단말기(140)의 동작을 위한 각종 프로그램 및 데이터를 저장한다.

예컨대, 저장 모듈(145)는 상기 자동운전모드를 설정값, 환경설정 정보 및 생활패턴 정보 등을 저장하고, 라돈팬(110)의 단계별 출력 레벨을 저장할 수 있다.

전원공급 모듈(146)은 충/방전이 가능한 이차전지로 구성되어 제어 단말기(140)의 각 모듈의 구동을 위한 전원을 공급한다.

제어 모듈(147)은 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬 자동 제어를 위한 적어도 하나의 프로세서를 포함하며, 상기 각종 프로그램의 실행 및 각종 데이터를 활용한 라돈팬 자동 제어를 수행한다.

제어 모듈(147)은 입출력 모듈(142)을 통한 사용자의 수동입력으로 라돈팬(110)에 작동(ON) 혹은 작동 종료(OFF) 신호를 원격으로 전송하고, 라돈팬(110)의 출력 레벨을 단계적으로 조절할 수 있다.

제어 모듈(147)은 사용자의 위치에 따라 실내뿐만 아니라 실외에서 무선통신 모듈(141)을 통해 라돈팬(110)의 동작을 제어할 수 있으며 이는 무선 중계기(130)와의 연결을 통해 이루어진다.

제어 모듈(147)은 이러한 수동적 원격 제어뿐만 아니라 자연 환경적 라돈 농도의 실내유입 조건, 계절적 시간적 조건, 사용자의 재실조건, 사용자의 생활 패턴 등 다양한 조건을 고려하여 설정된 프로그램에 따라 라돈팬을 자동 제어할 수 있다.

예컨대, 제어 모듈(147)의 다양한 라돈팬 자동 제어에 대하여 설명하면 다음과 같다.

제어 모듈(147)은 라돈 검측기(120)에서 측정된 라돈 농도를 설정된 상/하한기준치와 비교하여 라돈팬(110)의 작동여부(ON/OFF)를 자동으로 제어하고, 그 라돈 농도에 대응되는 라돈팬(110)의 출력 레벨을 조절할 수 있다.

자연 환경적 요인을 고려할 때 토양의 라돈은 기압 차로 인하여 주간에 비해 야간(특히 새벽) 시간대에 농도가 짙어져 실내로 유입되고, 여름철보다 겨울철에 그 농도가 증가한다. 반면에 주택의 경우 주간에는 등교, 출근 및 사회활동 등으로 외출을 하지만 야간에는 대부분이 복귀하며 겨울철에는 난방문제로 자연환기가 이루어지지 않고 소음으로 인한 불편으로 라돈팬(110)의 가동을 중단함으로써 라돈 위험에 노출되는 상충조건이 있다. 또한, 실내에 재실자가 없는 상황에서의 라돈팬(110)의 작동은 불필요한 전력소비를 유발한다.

이러한 여러 가지 요인을 고려하여, 제어 모듈(147)은 실내의 재실자 존재여부를 파악하여 재실자가 존재하는 경우 라돈팬(110)을 작동하고 재실자가 존재하지 않으면 라돈팬(110)의 작동을 제한할 수 있다. 즉, 실내에 재실자가 없는 상황에서는 자동 제어 기능이 제한될 수 있다.

또한, 제어 모듈(147)은 사용자가 미리 설정한 예약작동모드에 따라 라돈팬(110)을 자동으로 작동하되, 이때도 상기 재실자 존재여부를 고려한 자동 제어를 수행할 수 있다.

또한, 제어 모듈(147)은 생활패턴 정보를 인식하여 사용자의 취침시간에는 라돈팬(110)의 출력 레벨을 하향 조절하여 저소음 출력 레벨(취침 모드/1레벨)로 라돈팬(110)의 출력을 조절할 수 있다.

여기서, 통상 라돈은 주간에 비해 새벽에 약10배까지 농도가 짙어지는 것으로 보고되고 있는데 저소음 출력 레벨로는 충분한 저감효과를 기대하기 어려울 수 있다.

이에 제어 모듈(147)은 계절별 일몰시간에는 상기 기준값을 일시적으로 하향 변환하거나 라돈팬(110)을 강제 고속 모드(4레벨)로 작동하여 토양에 존재하는 라돈을 최대한 배출한 이후에 저소음 출력 레벨로 전환할 수 있다. 이는 상기 기준값이 일정시간 동안 하향 시프트됨에 따른 라돈팬(110)의 출력 레벨을 자연스럽게 증가시키는 방식이다.

이처럼, 제어 모듈(147)은 라돈팬(110)의 출력을 자동으로 조절하여 실내의 라돈 저감효과 및 활용도를 증가 시키는 목적을 위하여 설정된 프로그램에 의하여 동작하며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬 자동 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다.

그러므로, 이하 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬 자동 제어 방법을 설명하되, 그 제어는 제어 모듈(147)에 의한 것이지만 상기 제어 모듈(147)은 제어 단말기(140)에 통합되는바 그 주체를 제어 단말기(140)로 하여 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 라돈팬 자동 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 단말기(140)는 라돈 검측기(120)에서 측정된 라돈 농도를 무선통신을 통해 획득한다(S1).

제어 단말기(140)는 상기 라돈 농도가 라돈팬(110)의 작동조건으로 설정된 상한 기준값 이하이면(S2; 아니오), 라돈팬(110)을 작동하지 않고 S1 단계로 돌아가 다음에 측정된 라돈 농도를 수집한다.

반면, 제어 단말기(140)는 상기 라돈 농도가 상기 상한 기준값을 초과하면(S2; 예), 생활패턴 인식 모듈(144)을 통해 생활패턴정보를 수집하여 실내 재실자 존재여부를 파악한다(S3).

이때, 제어 단말기(140)는 상기 라돈 농도가 상한 기준값을 초과하더라도 실내 재실자가 존재하지 않으면(S3; 아니오), 라돈팬(110)을 작동하지 않고 S1 단계로 돌아가 다음에 측정된 라돈 농도를 수집한다.

반면, 제어 단말기(140)는 실내 재실자가 존재하거나 외출했던 사용자가 복귀하면(S3; 예), 상기 라돈 농도에 따른 라돈팬(110)의 출력 레벨을 결정한다(S4). 이 때, 상기 출력 레벨은 상기 라돈 농도에 따라 고속 모드(4레벨), 일반 모드(3레벨) 및 저속 모드(2레벨) 중 어느 하나로 설정될 수 있다.

여기서, 제어 단말기(140)는 생활패턴 인식 모듈(144)을 통해 생활패턴정보를 수집하여 사용자의 취침여부를 더 파악하여 취침 상태이면(S5; 예), 상기 결정된 출력 레벨을 취침 모드에 해당하는 저소음 출력 레벨로 하향 설정하고(S6), 라돈팬(110)에 작동신호(ON)를 전송한다(S7). 이 때, 상기 저소음 출력 레벨에 따라 라돈팬(110)의 출력이 조절된다.

반면, 제어 단말기(140)는 사용자가 취침상태가 아니면(S5; 아니오), 라돈팬(110)에 작동신호(ON)를 전송하며 상기 라돈 농도에 따른 출력 레벨로 제어한다(S7).

이후, 제어 단말기(140)는 라돈 검측기(120)에서 측정된 라돈 농도가 라돈팬(110)의 작동종료 조건으로 설정된 하한 기준값 미만으로 떨어지면(S8; 예), 라돈팬(110)에 작동 종료(OFF) 신호를 전송한다(S9).

이상에서는 본 발명의 실시 예에 라돈팬 자동 제어 방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.

예컨대, 도 6에 도시한 S5 단계에서는 제어 단말기(140)가 사용자의 취침 상태를 파악하여 라돈팬(110)의 기 설정된 출력 레벨을 저소음 출력 레벨로 하향 설정하는 것으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않으며 제어 단말기(140)가 환경설정 모듈(143)에서 설정된 예약작동모드를 확인하여 예약작동시간에 따라 설정된 고속 모드(4레벨), 일반 모드(3레벨), 저속 모드(2레벨) 및 취침 모드(1레벨) 중 어느 하나로 출력 레벨을 변경할 수 있다.

또한, 전술한 설명을 기반으로, 도 6의 라돈팬 자동 제어 방법 중 어느 단계라도 사용자가 실내 혹은 실외에서 제어 단말기(140)를 통해 원격으로 라돈팬(110)을 작동/종료하거나 출력레벨을 조정할 수 있음은 자명하다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, BLDC 모터를 이용하여 내구성이 향상된 저소음 고출력 라돈팬을 구비하고 원격에의 출력제어와 라돈 농도에 따른 출력을 자동으로 조절함으로써 실내 라돈 저감 효과와 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 사용자의 생활패턴을 고려하여 라돈팬의 작동여부와 취침시간의 출력크기를 자동으로 조절함으로써 설비된 라돈팬의 활용도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 재실자가 없는 상태에서의 라돈팬의 불필요한 작동을 제한함으로써 사용자의 소비전력을 절감 및 라돈팬의 내구수명이 연장되는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 라돈팬 제어 시스템 110: 라돈팬
111: 원심형 팬 112: BLDC 모터
113: 모터 구동부 114: 모터 하우징
115: 케이스 116: 흡음재
120: 라돈 검측기 130: 무선 중계기
140: 제어 단말기 141: 무선통신 모듈
142: 디스플레이 모듈 143: 환경설정 모듈
144: 생활패턴 인식 모듈 145: 저장 모듈
146: 전원공급 모듈 147: 제어 모듈
P: 배관 P1: 흡입관
P2: 배출관 H: 통기공

Claims (15)

1. 건물의 실외 땅속에 일단부가 묻힌 배관상에 설치되어 라돈을 포함하는 토양 공기를 대기로 배출하는 라돈팬에 있어서,
   임펠러가 회전하는 나선형 몸체의 중심부에 연결된 흡입 배관을 통해 흡입한 상기 토양 공기를 원심력에 의해 압축하고 상기 몸체의 일측부에 연결된 배출관을 통해 배출하는 원심형팬;
   직류전원의 공급으로 회전력을 발생하여 회전축과 고속 베어링을 통해 연결된 상기 원심형 팬을 회전시키는 BLDC(Brush Less DC) 모터;
   무선통신수단이 구비되어 외부에서 수신되는 제어신호에 따라 상기 BLDC 모터의 작동제어하며 상기 제어신호에 설정된 출력 레벨에 따른 상기 BLDC 모터의 출력을 조절하는 모터 구동부;
   를 포함하는 라돈팬.
2. 제1항에 있어서,
   상기 BLDC 모터는
   중앙의 회전축을 기준으로 방사상으로 복수개의 영구자석을 가진 회전자와 상기 회전자를 수용하는 원통형의 고정자로 구성되며 작동 시 열방출을 위한 탄소계 방열체를 적용하여 제작되는 라돈팬.
3. 제1항에 있어서,
   상기 모터 구동부는
   상기 직류전원을 반도체 스위치 소자를 통해 3상 전원으로 변환시켜 상기 BLDC 모터의 각 상에 인가하되, 상기 제어신호를 분석하여 설정된 출력 레벨에 따른 BLDC 모터의 회전 속도 및 토크를 조절하는 라돈팬.
4. 제1항에 있어서,
   "ㄷ"자 단면 형상을 갖는 두 개 하우징 부재가 상기 BLDC 모터와 모터 구동부를 내부공간에 실장 한 상태에서 실링재와 체결부재를 통해 조립되는 모터 하우징; 및
   다각형 구조의 내벽에 엠보싱 형상의 흡음재가 부착되어 소음을 차단하고 상기 라돈팬에 포함된 장비 보호를 위해 케이싱하는 케이스;
   를 더 포함하는 라돈팬.
5. 제4항에 있어서,
   상기 모터 하우징과 케이스는
   상기 원심형팬의 회전으로 내부에 형성되는 기류에 따른 외부공기를 내부로 유입시키거나 내부의 공기를 배출시키는 적어도 하나의 통기공이 각각 형성되는 라돈팬.
6. 건물의 실외 땅속에 일단부가 묻힌 배관상에 설치되어 라돈을 포함하는 토양 공기를 대기로 배출시키는 라돈팬 자동 제어 시스템에 있어서,
   제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 라돈팬;
   실내 공간에 존재하는 라돈 농도를 측정하는 라돈 검측기;
   기기간 무선통신을 연결하는 무선 중계기; 및
   상기 무선 중계기로부터 상기 라돈 검측기에서 측정된 라돈 농도를 수신하여 설정된 기준 값을 초과하면 상기 라돈팬을 작동하고 상기 라돈 농도의 레벨에 따른 제어신호를 인가하여 상기 라돈팬의 출력 레벨을 조절하는 제어 단말기;
   를 포함하는 라돈팬 자동 제어 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어 단말기는
   상기 무선 중계기를 통해 상기 라돈팬에 제어신호를 전송하는 무선통신 모듈;
   상기 라돈팬 제어를 위한 입력메뉴와 상기 라돈팬 작동 상태에 따라 생성되는 정보를 표시하는 입출력 모듈;
   초기에 디폴트로 설정되거나 사용자에 의해 설정된 라돈 농도의 기준값에 따른 자동운전모드를 설정하는 환경설정 모듈;
   동작감지 센서 혹은 사용자의 스마트 기기와 연동하여 사용자의 재실(在室)여부, 외출, 복귀 및 취침의 요일 별 생활패턴 정보를 수집하는 생활패턴 인식 모듈; 및
   상기 라돈 농도를 설정된 상한 기준치 및 하한 기준치와 비교하여 상기 라돈팬의 작동(ON) 및 작동 종료(OFF)를 제어하고, 상기 라돈 농도에 대응되는 상기 라돈팬의 출력 레벨을 조절하는 제어 모듈;
   을 포함하는 라돈팬 자동 제어 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어 모듈은
   실내의 재실자 존재여부를 파악하여 상기 재실자가 존재하는 경우 상기 라돈팬을 작동하고, 상기 재실자가 존재하지 않으면 상기 라돈팬의 작동을 제한하는 라돈팬 자동 제어 시스템.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제어 모듈은
   상기 생활패턴 정보를 인식하여 사용자의 취침시간에는 상기 라돈팬의 출력 레벨을 하향 조절하여 저소음 출력 레벨로 상기 라돈팬의 출력을 조절하는 라돈팬 자동 제어 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 모듈은
    계절별 일몰시간에는 상기 기준값을 일시적으로 하향 변환하거나 상기 라돈팬을 강제 고속 모드로 작동하여 토양에 존재하는 라돈을 최대한 배출한 이후에 상기 저소음 출력 레벨로 전환하는 라돈팬 자동 제어 시스템.
11. 제6항에 있어서,
    제어 단말기는
    사용자의 스마트폰, 테블릿, 노트북 및 웨어러블 단말 중 어느 하나의 스마트 단말기에 앱(APP) 형태로 설치되는 라돈팬 자동 제어 시스템.
12. 제어 단말기가 무선 통신으로 건물의 실외 땅속에 일단부가 묻힌 배관상에 설치되어 라돈을 포함하는 토양 공기를 대기로 배출시키는 라돈팬을 제어하는 방법에 있어서,
    a) 라돈 검측기로부터 실내 공간에서 측정된 라돈 농도를 획득하면 설정된 기준값과 비교하는 단계;
    b) 상기 라돈 농도가 설정된 상한 기준값을 초과하여 라돈팬 작동조건을 충족하면 실내에 재실자 존재여부를 파악하는 단계;
    c) 상기 재실자가 존재하는 것으로 파악되면 상기 라돈 농도에 따른 상기 라돈팬의 출력 레벨을 결정하는 단계; 및
    d) 무선 통신으로 제어신호를 전송하여 상기 라돈팬을 작동(ON)하고 상기 라돈 농도에 따른 출력 레벨로 회전속도를 제어하는 단계;
    를 포함하는 라돈팬 자동 제어 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 라돈 농도가 상한 기준값을 초과하더라도 상기 재실자가 존재하지 않으면 상기 라돈팬의 작동을 제한하고 사용자의 복귀를 대기하는 단계를 포함하는 라돈팬 자동 제어 방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 c) 단계와 d) 단계 사이에,
    사용자의 생활패턴정보를 수집하여 취침여부를 파악하고 취침 상태이면 상기 결정된 출력 레벨을 취침 모드에 해당하는 저소음 출력 레벨로 하향 설정하는 단계를 더 포함하는 라돈팬 자동 제어 방법.
15. 제12항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    측정된 라돈 농도가 상기 라돈팬의 작동종료 조건으로 설정된 하한 기준값 미만으로 떨어지면 상기 라돈팬에 작동 종료(OFF) 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 라돈팬 자동 제어 방법.

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