KR102265975B1 - 스마트 led 방역 시스템 - Google Patents
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Abstract
스마트 LED 방역 시스템이 제공된다. 스마트 LED 방역 시스템은 건물 천장에 설치되고 내부에 정화 영역을 형성하는 케이스; 상기 케이스의 상단 하면에 일정 간격을 다수개 설치되어 상기 정화 영역에 흡입된 공기에 UV-C 자외선을 조사하여 살균 처리하는 UV-C LED; 상기 정화 영역 내에 상기 UV-C LED에 인접하게 설치되어 상기 유입된 공기를 정화하는 필터;상기 정화 영역 내에 설치되어 실내 공간으로부터의 상기 공기를 상기 정화 영역으로 유입하고, 상기 살균 처리되고 정화된 공기를 상기 실내 공간으로 순환하는 공기 순환 장치; 상기 케이스의 하부에 상기 실내 공간으로 노출되도록 다수의 조명용 LED 및 다수의 가시광선 LED가 배열되어 상기 실내 공간으로 조명을 제공하고 가시광선을 조사하는 PCB; 및 상기 다수의 UV-C LED, 상기 다수의 조명용 LED 및 다수의 가시광선 LED의 동작을 제어하고, 공기 순환 장치의 동작을 제어하는 컨트롤 센터를 포함한다.
Description
본 발명은 방역 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스마트 LED 방역시스템에 관한 것이다.
일반적으로 미세 먼지 또는 분진은 눈에 보이지 않을 정도로 입자가 작은 먼지로서 아황산가스, 질소 산화물, 납, 오존, 일산화탄소 등을 포함하는 대기오염 물질이다. 미세 먼지는 자동차, 공장 등에서 발생하여 대기 중 장기간 떠다니는 입경 10㎛ 이하의 미세한 먼지이며, PM 10이라고도 한다. 입자가 2.5㎛ 이하인 경우는 PM 2.5 라고 쓰며 '초미세 먼지' 또는 '극미세 먼지'라고도 부른다. 학술적으로는 에어로졸이라고 부른다. 미세 먼지는 부유 분진(Suspended particles), 입자상 물질 등으로도 불리며 명칭에 따라 약간씩 다른 의미가 있다. 입자상 물질은 지름이 100 μm에서 10nm 정도이며, 이보다 지름이 크면 중력으로 인해 대기중 체류 시간이 아주 짧다. 또한, 미세 먼지는 우리 눈에 보이지 않는 아주 작은 물질로 대기중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 직경 10㎛ 이하의 입자상 물질로 미세 먼지는 인체에 큰 영향을 미치는 물질이다.
미세 먼지의 배출 원인은 인위적인 발생과 자연적인 발생으로 구분된다. 인위적인 발생의 원인은 중국발 미세 먼지, 공장에서 나오는 매연 쓰레기 소각 등이 이유가 될 수 있다. 자연적인 발생의 원인은 모래 바람의 먼지, 화산재, 산불이 일 때 발생하는 먼지 등 때문이다. 해염입자 또한, 바다 가까이에 위치한 지역에는 많은 영향을 끼친다.
현대에 이르러서는 도시개발과 산업의 발달로 인해 공장이나 차량 등에서 발생한 오염물질이 대기 중에 과다하고 그 중에서 미세 먼지로 인한 피해와 불편함은 이루 말할 수 없는 지경에 이르렀다. 특히 미세 먼지는 인체의 호흡기에 깊숙이 침투하여 천식, 기관지염, 알레르기성 비염 등의 호흡기 질환을 일으키거나 눈의 결막염, 안구건조증 등의 눈병 질환의 주요 원인이 되고 있으며, 피부질환의 알레르기성 비염을 유발시키는 등의 나쁜 영향을 미치고 특히 유아 및 청소년, 노인층이 미세 먼지에 취약한 실정이다.
1948년 미국 펜실베이니아주 도노라에서 20명이 사망한 대기오염사고, 1952년 약 4,000명의 사망자를 발생시킨 런던스모그는 미세 먼지가 인체에 어떤 영향을 미치는지 보여 주는 대표적인 사례이다. 그 이후로 미세 먼지가 인체에 미치는 영향에 대해 다양한 역학조사가 실시되었고, 특히 10㎛ 이하의 미세 먼지 입자(PM 10)가 취약집단의 질병 발생률과 사망률을 높이는 등 인체에 해로운 영향을 미칠 가능성이 크다는 것이 밝혀졌다. 이러한 연구결과가 나온 이후 각국 정부에서는 대기오염 대책을 마련하기 시작하였으며 미세 먼지가 인체와 환경에 미치는 해로운 영향을 줄이기 위하여 대기 오염기준도 마련하고 있다.
한편, 인간의 생존에 치명적인 위협을 가하는 세균과 바이러스는 인간 사이에서 전염을 일으킬 수 있다. 세균(bacteria)은 고균, 진핵생물과 더불어 생물의 3 영역 중 한 영역을 차지하는 원핵생물의 대표적인 분류군이다. 현재까지 13,000여 종 이상이 알려졌으며 매년 600여 종의 신종이 새로 보고되고 있어 그 수는 지속적으로 증가하고 있다. 세균은 지구상의 어느 곳에서든 발견될 만큼 그 분포에서 다른 생물군을 능가하며 대사의 다양성 또한 경이로운 수준을 보여주고 있다.
세균은 다양한 병원균과 더불어 산업적으로 중요한 분류군들을 포함하고 있어 일상 생활에서도 인간과 뗄 수 없는 불가분의 관계를 하고 있으며, 최근 인체 연관 미생물의 집합을 의미하는 인간 마이크로바이오 연구는 인체의 건강 및 질병에 대한 총체적인 이해의 바탕이 될 수 있는 중요한 정보를 제공해주고 있다.
세균은 하나의 세포로 이루어진 단세포 생물이지만, 스스로 살아갈 수 있도록 기관을 갖추고 있다. 즉, 스스로 양분을 먹고 스스로 유기물을 만들어 살아가면서 번식을 할 수 있다.
상기 세균과 달리 바이러스는 DNA와 RNA와 같은 핵산과 단백질로 이루어진 단순한 구조를 하고 있다. 대부분의 생물은 DNA 속 유전정보를 바탕으로 리보솜과 같은 기관들을 이용하여 필요한 단백질을 만들어낸다. 하지만, 바이러스는 리보솜과 같은 기관이 없기 때문에 세균과 달리 스스로 필요한 에너지 또는 유기물을 만들어 낼 수가 없다. 그래서 바이러스는 온전히 생물의 범주에 속하지 못한다. 혼자서는 살아갈 수 없고 숙주가 되는 생물이 있을 때만 그 생물의 힘을 빌려 증식하기 때문이다.
상기와 같은 세균 또는 바이러스를 통하여 인간을 포함한 생물체에 집단적으로 유행하는 병을 전염병이라 하는데, 세균, 바이러스, 리케차, 스피로헤타, 진균, 원충 따위의 병원체가 다른 생물체에 옮는 것을 말한다.
역사적으로 보면 유럽에서 14세기 대유행 한 흑사병으로부터 최근의 신종코로나바이러스까지 인류는 최악의 전염병들과 끊임없이 사투를 벌여왔다. 전염병은 인류에게 피할 수 없는 적으로 최근 100여 년 전 인류를 공포로 몰아넣은 스페인독감은 2천5백만 명 이상의 목숨을 빼앗아 갔고, 10여 년 전에는 신종플루가 지구촌에 몰아닥쳐서 전 세계 28만여 명의 목숨을 앗아갔으며, 2014년에는 에볼라 바이러스가 아프리카 일대를 휩쓸고 지나갔다. 이와 같이 세계보건기구 WHO는 21세기를 전염병의 시대로 규정하고 있다. 교통이 발달하고 사람 간 접촉이 급증하면서 전파 속도가 상상을 초월하기 때문이다.
UV 살균은 자외선을 이용하여 살균을 하는 방식으로 자외선은 파장 범위 10 ~ 400nm(에너지 범위 3 eV ~ 124 eV)인 빛으로서, 파장이 가시광보다 더 짧고 엑스선보다는 더 긴 전자기파의 총칭이다. 상기와 같은 자외선에서 파장범위가 100 ~ 280nm이고 에너지 범위가 4.43 ~ 12.4eV인 자외선C는 살균 작용을 한다.
상기와 같은 미세 먼지 저감과 세균 및 바이러스 살균과 관련한 선행기술로는 국내 특허 등록번호 제10-1102616호에 공기 중에 혼류되는 미세 먼지를 응축수의 응축으로 발생하는 수분을 흡수하여 흡수포를 이용하여서 공기를 걸러 주기 위한 미세 먼지용 공기정화장치가 개시되어 있고, 국내 등록실용신안공보 등록번호 제20-0425412호에 먼지, 미세 먼지 및 악취를 1차 처리한 후 악취가스를 정화용액과 혼합하여 체류시간과 접촉면적을 넓혀 오염기체정화 성능을 향상시키고 정화용액의 교체 주기를 연장할 수 있도록 구성한 탈취탑 및 믹싱 시스템을 이용한 오염기체정화장치가 개시되어 있으며, 국내 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0051923호에 유입된 오염가스를 처리하여 배출하도록 오염가스 이송경로에 설치되는 가스 처리챔버와, 가스 처리챔버 내부로 전자기파 파장을 발생시켜 제공하는 전자기파 파장 발생부와, 가스 처리챔버 내부의 온도를 균일하게 유지시키는 열 발생 및 온도 조절부 및, 가스 처리챔버 내부를 플라즈마 상태로 유지시키기 위한 플라즈마 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기환경오염가스 및 미세 먼지 저감시스템이 개시되어 있고, 국내 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0027128호에 필터를 이용하거나 물을 분사하는 방식으로 구성됨으로 인해 필터의 잦은 교체로 인한 비용증가 및 번거로움과, 전체적인 장치구성이 복잡해지고 에너지 소비가 높은 단점이 있었던 종래기술의 미세 먼지 저감장치 및 공기정화장치들의 문제점을 해결하기 위해, 볼텍스 튜브(Vortex Tube)의 원리를 이용하여, 외부공기와 함께 나노버블(Nanobubble)화된 물 입자를 볼텍스 튜브 내에 주입하여 나노버블화된 물 입자와 외부공기가 함께 볼텍스 튜브 내부를 통과하면서 접촉시간 및 면적이 극대화되어 미세 먼지가 효과적으로 저감될 수 있도록 구성됨으로써, 별도의 동력이 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 미세 먼지 및 공기정화 효과를 향상시킬 수 있도록 구성되는 볼텍스 튜브를 이용한 미세 먼지 저감장치 및 이를 이용한 공기정화 시스템이 개시되어 있다. 또한, 국내 공개특허공보 공개번호 제10-2016-0054730호에 UV LED 기판에 설치된 광촉매용 UV LED 및 광촉매 필터를 구성하여 탈취는 물론 집진과 살균이 가능하고 견고하며 유지보수가 간편한 공기 정화기가 개시되어 있다.
그러나 상기의 선행기술들은 미세 먼지를 저감하고 세균 및 바이러스를 살균하기 위한 구성이 복잡하여 설치가 어렵고 비용이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 케이스 내부에 설치된 UV-C LED에 의해 UV-C 자외선을 흡입된 공기에 조사하여 세균 및 바이러스를 살균 처리(소독)하는 동시에 필터에 의해 흡입되는 공기에 포함된 미세 먼지 또는 분진을 구비한 이물질을 제거할 수 있는 스마트 LED 방역 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 컨트롤 센터의 제어 하에 또는 스마트 폰 연동을 통하여, 사용자의 선택에 따라 조작 신호에 따라 PCB에 배열된 다수의 조명용 LED만 점등되는 조명 모드, 다수의 가시광선 LED만 점등되는 살균 모드, 조명용 LED 및 가시광선 LED이 혼합 사용되는 혼합 모드로 구분 동작 제어할 수 있는 스마트 LED 방역 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 스마트 폰의 실내 공간 관리 앱에 의해 상기 컨트롤 센터와 무선 통신하여 바이러스 발생 상황 데이터를 언제 어디서든지 모니터링하고, 다수의 UV-C LED, 조명용 LED 및 가시광선 LED, 및 공기 순환 장치의 동작 조건을 포함한 사용자 명령을 컨트롤 센터로 제공하여 원격에서 제어할 수 있는 스마트 LED 방역 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 스마트 LED 방역 시스템은 건물 천장에 설치되고 내부에 정화 영역을 형성하는 케이스; 상기 케이스의 상단 하면에 일정 간격을 다수개 설치되어 상기 정화 영역에 흡입된 공기에 UV-C 자외선을 조사하여 살균 처리하는 UV-C LED; 상기 정화 영역 내에 상기 UV-C LED에 인접하게 설치되어 상기 유입된 공기를 정화하는 필터;상기 정화 영역 내에 설치되어 실내 공간으로부터의 상기 공기를 상기 정화 영역으로 유입하고, 상기 살균 처리되고 정화된 공기를 상기 실내 공간으로 순환하는 공기 순환 장치; 상기 케이스의 하부에 상기 실내 공간으로 노출되도록 다수의 조명용 LED 및 다수의 가시광선 LED가 배열되어 상기 실내 공간으로 조명을 제공하고 가시광선을 조사하는 PCB; 및 상기 다수의 UV-C LED, 상기 다수의 조명용 LED 및 다수의 가시광선 LED의 동작을 제어하고, 공기 순환 장치의 동작을 제어하는 컨트롤 센터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 필터는 흡입되는 공기에 포함된 먼지를 구비한 이물질을 여과하는 프리 필터; 및 이산화규소, 게르마늄, 탄소 성분이 혼합 구성된 분말을 펠릿 상으로 압축 성형되어 상기 공기와 함께 배출되는 악취을 포함한 냄새를 탈취 및 정화하는 셀라이트 필터를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤 센터는 데이터화된 과거 바이러스 정보, 상기 다수의 UV-C LED, 상기 공기 순환 장치, 상기 다수의 조명용 LED 및 상기 다수의 가시광선 LED의 동작 조건을 저장하는 메모리; 상기 사용자 명령을 입력받고, 상기 검출된 실내 공간 온도 및 습도, 상기 판단 결과에 따른 환풍 송풍기 및 제습 가습기의 동작 상태를 디스플레이하는 스마트 디스플레이 입력/출력부; 상기 다수의 UV-C LED, 상기 공기 순환 장치, 상기 다수의 조명용 LED 및 다수의 가시광선 LED의 동작 조건 설정, 변경, 및 저장이 이루어지도록 제어 신호를 발생하고, 환풍 송풍기 및 제습 가습기의 동작, 현재 바이러스 발생 상황을 경고하기 위하여 경고 시스템의 동작을 제어하고, 상기 사용자 명령에 따라 상기 다수의 조명용 LED만 점등되는 조명 모드, 상기 다수의 가시광선 LED만 점등되는 살균 모드, 및 상기 조명용 LED 및 상기 가시광선 LED이 혼합 사용되는 혼합 모드로 구분 동작 제어하는 제어부; 및 상기 스마트 폰과 무선 통신을 통해 통신하는 통신부를 포함할 수 있다.
상기 UV-C LED에 의한 UV-C 자외선의 조사 및 상기 가시광선 LED에 의한 가시광선의 조사는 스마트 디스플레이 입력/출력부에 의해 연속 3시간 및 하루 3회 이하로 제한 설정될 수 있다. 스마트 LED 방역 시스템은 인체 동작, 실내 공간 온도 및 습도를 검출하여 실내 상황을 인식하는 센서 모듈; 상기 컨트롤 센터로부터의 제어 신호에 따라 상기 다수의 조명용 LED의 온/오프, 상기 다수의 가시광선 LED의 온/오프를 위한 전원 공급을 제어하는 제1 전원 제어부; 및 상기 컨트롤 센터로부터의 제어 신호에 따라 상기 환풍 송풍기의 동작 및 상기 제습 가습기의 동작을 위한 전원 공급을 제어하는 제2 전원 제어부를 더 포함하며, 상기 컨트롤 센터는 상기 센서 모듈에 의한 실내 상황 인식 결과에 따라 바이러스 발생 상황을 분석 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 다수의 UV-C LED, 상기 다수의 조명용 LED 및 상기 다수의 가시광선 LED의 동작을 제어할 수 있다.
스마트 LED 방역 시스템은 실내 공간 관리 앱이 실행되면, 상기 컨트롤 센터와 무선 통신하여 바이러스 발생 상황 데이터를 모니터링하고, 상기 다수의 UV-C LED, 상기 공기 순환 장치, 상기 다수의 조명용 LED 및 상기 다수의 가시광선 LED의 동작 조건을 포함한 사용자 명령을 상기 컨트롤 센터로 제공하는 스마트 폰을 더 포함할 수 있다. 상기 스마트 폰은 상기 다수의 UV-C LED, 상기 공기 순환 장치, 상기 다수의 조명용 LED 및 상기 다수의 가시광선 LED의 동작 조건을 포함한 사용자의 명령을 입력받는 입력부; 상기 입력부로부터 신호에 따라 앱을 실행하여 상기 다수의 UV-C LED, 상기 공기 순환 장치, 상기 다수의 조명용 LED 및 상기 다수의 가시광선 LED의 동작 조건 설정, 변경, 및 저장이 이루어지도록 제어 신호를 출력하는 제어부; 상기 제어부로부터의 상기 제어 신호에 따라 설정된 통신 포맷으로 상기 컨트롤 센터와 통신하는 무선 통신부; 및 상기 다수의 UV-C LED, 상기 공기 순환 장치, 상기 다수의 조명용 LED 및 상기 다수의 가시광선 LED의 동작 조건 설정, 변경, 및 저장 정보를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 LED 방역 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 케이스 내부에 설치된 UV-C LED에 의해 UV-C 자외선을 흡입된 공기에 조사하여 세균 및 바이러스를 살균 처리(소독)하는 동시에 필터에 의해 흡입되는 공기에 포함된 미세 먼지 또는 분진을 구비한 이물질을 여과한 공기를 공기 순환 장치에 의해 실내 공간으로 순환함으로써 실내 공기를 정화하는 동시에 소독할 수 있다. UV-C LED이 케이스의 내부에 설치되므로, 오랜 시간 조사하여도 인체에 무해하다.
둘째, 컨트롤 센터의 제어 하에 또는 스마트 폰 연동을 통하여, 사용자의 선택에 따라 조작 신호에 따라 상기 케이스의 하부에 설치된 PCB에 배열된 다수의 조명용 LED만 점등되는 조명 모드, 다수의 가시광선 LED만 점등되는 살균 모드, 조명용 LED 및 가시광선 LED이 혼합 사용되는 혼합 모드로 구분 동작 제어할 수 있어 일반 조명 및 살균 효과가 있다.
셋째, 스마트 폰의 실내 공간 관리 앱에 의해 상기 컨트롤 센터와 무선 통신하여 바이러스 발생 상황 데이터를 언제 어디서든지 모니터링하고, 다수의 UV-C LED(100), 상기 공기 순환 장치, 다수의 조명용 LED 및 다수의 가시광선 LED의 동작 조건을 포함한 사용자 명령을 상기 컨트롤 센터로 제공하여 원격에서 제어할 수 있다. 이러한 스마트 LED 방역 시스템은 집, 회사, 강당, 학교 등 사람들이 많이는 다양한 장소에서 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 LED 방역 시스템의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 방역 시스템이 실내 공간에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 케이스의 정면 투시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 케이스의 하부에 설치된 센서 모듈 및 PCB를 나타낸 저면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 케이스의 상부에 설치된 컨트롤 센터를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 메인 컨트롤 센터의 스마트 디스플레이 입력/출력부, 환풍 송풍기, 제습 가습기, 및 제1 및 제2 전원 제어부를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 컨트롤 센터 및 스마트 폰의 상세 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 8은 태양광과 비교하여 UV LED(UVC 100~280nm, UVB 280~315nm, UVA 315~400nm)의 자외선 살균 스펙트럼을 비교한 도면이다.
도 9는 본 발명에 적용될 수 있는 자외선의 특징을 설명하는 도면이다.
도 10은 UV LED의 파장 영역별 활용의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 방역 시스템이 실내 공간에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 케이스의 정면 투시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 케이스의 하부에 설치된 센서 모듈 및 PCB를 나타낸 저면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 케이스의 상부에 설치된 컨트롤 센터를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 메인 컨트롤 센터의 스마트 디스플레이 입력/출력부, 환풍 송풍기, 제습 가습기, 및 제1 및 제2 전원 제어부를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 컨트롤 센터 및 스마트 폰의 상세 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 8은 태양광과 비교하여 UV LED(UVC 100~280nm, UVB 280~315nm, UVA 315~400nm)의 자외선 살균 스펙트럼을 비교한 도면이다.
도 9는 본 발명에 적용될 수 있는 자외선의 특징을 설명하는 도면이다.
도 10은 UV LED의 파장 영역별 활용의 예를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 방역 시스템을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 LED 방역 시스템의 구성을 나타낸 블럭도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED 방역 시스템가 실내 공간에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 스마트 LED 방역 시스템은 케이스(300), UV-C LED(100), 필터(900), 공기 순환 장치(950), 센서 모듈(200), PCB(400), 및 컨트롤 센터(500), 제1 전원 제어부(1000), 제2 전원 제어부(1100), 및 스마트 폰(600)을 포함한다.
케이스(300)는 건물 천장(10)에 설치되고 내부에 정화 영역(310)을 형성한다.
도 3은 도 2에 도시된 케이스의 정면 투시도이다. 도 3을 참조하면, UV-C LED(100)는 상기 케이스(300)의 상단 하면에 일정 간격을 다수개 설치되어 상기 정화 영역(310)에 흡입된 공기에 UV-C 자외선을 조사하여 살균 처리(소독)한다.
필터(900)는 상기 정화 영역(310) 내에 상기 UV-C LED(100)에 인접하게 설치되어 상기 유입된 공기를 정화한다. 상기 필터(900)는 흡입되는 공기에 포함된 미세 먼지를 구비한 이물질을 여과하는 프리 필터; 및 이산화규소, 게르마늄, 탄소 성분이 혼합 구성된 분말을 펠릿 상으로 압축 성형되어 상기 공기와 함께 배출되는 악취을 포함한 냄새를 탈취 및 정화하는 셀라이트 필터를 포함할 수 있다.
공기 순환 장치(950)는 상기 정화 영역(310) 내에 설치되어 실내 공간(20)으로부터의 상기 공기를 상기 정화 영역(310)으로 유입하고, 상기 살균처리되고 정화된 공기를 상기 실내 공간(20)으로 순환한다.
도 4는 도 2에 도시된 케이스의 하부에 설치된 센서 모듈 및 PCB를 나타낸 저면도이다. 도 4를 참조하면, 센서 모듈(200)은 인체 동작, 실내 공간 온도 및 습도를 검출하여 실내 상황을 인식한다.
PCB(400)는 상기 케이스(300)의 하부에 상기 실내 공간(20)으로 노출되도록 다수의 조명용 LED(410) 및 다수의 가시광선 LED(420)가 배열되어 상기 실내 공간으로 조명을 제공하고 가시광선을 조사한다.
도 5는 도 2에 도시된 케이스(300)의 상부에 설치된 컨트롤 센터를 나타낸 평면도이다. 컨트롤 센터(500)는 상기 케이스(300)의 상면에 설치되어 상기 센서 모듈(200)에 의한 실내 상황 인식 결과에 따라 현재 감지 데이터를 저장된 데이터화된 과거 바이러스 정보를 비교하여 바이러스 발생 상황을 분석 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 다수의 UV-C LED(100), 상기 다수의 조명용 LED(410) 및 다수의 가시광선 LED(420)의 동작을 제어하고, 공기 순환 장치(900)의 동작을 제어한다.
상기 컨트롤 센터(500)는 메모리(510), 스마트 디스플레이 입력/출력부(530), 제어부(560), 및 통신부(570)를 포함한다.
메모리(510)는 데이터화된 과거 바이러스 정보, 상기 다수의 UV-C LED(100), 상기 공기 순환 장치(700), 상기 다수의 조명용 LED(410) 및 다수의 가시광선 LED(420)의 동작 조건을 저장한다.
도 6은 도 2에 도시된 메인 컨트롤 센터의 스마트 디스플레이 입력/출력부, 환풍 송풍기, 제습 가습기, 및 제1 및 제2 전원 제어부를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 1에 도시된 컨트롤 센터 및 스마트 폰의 상세 구성을 나타낸 블럭도이다.
스마트 디스플레이 입력/출력부(530)는 상기 사용자 명령을 입력받고, 상기 검출된 실내 공간 온도 및 습도, 상기 판단 결과에 따른 환풍 송풍기(700) 및 제습 가습기(800)의 동작 상태를 디스플레이한다. 상기 UV-C LED(100)에 의한 UV-C 자외선의 조사 및 상기 가시광선 LED(420)에 의한 가시광선의 조사는 스마트 디스플레이 입력/출력부(530)에 의해 연속 3시간 및 하루 3회 이하로 제한 설정될 수 있다.
제어부(560)는 상기 다수의 UV-C LED(100), 상기 공기 순환 장치(900), 상기 다수의 조명용 LED(410) 및 다수의 가시광선 LED(420)의 동작 조건 설정, 변경, 및 저장이 이루어지도록 제어 신호를 발생하고, 상기 실내의 오염된 공기를 실외로 배출시키고 외부의 깨끗한 공기를 상기 실내 공간으로 유입하는 환풍 송풍기(700) 및 제습 가습기(800)의 동작, 현재 바이러스 발생 상황을 경고하기 위하여 경고 시스템(550)의 동작을 제어한다. 상기 제어부(560)는 상기 사용자 명령에 따라 다수의 조명용 LED(410)만 점등되는 조명 모드, 다수의 가시광선 LED(420)만 점등되는 살균 모드, 조명용 LED(410) 및 가시광선 LED(420)이 혼합 사용되는 혼합 모드로 구분 동작 제어한다.
통신부(570)는 상기 스마트 폰(600)과 2.4GHz BLE(Bluetooth Low Energy), Wi-Fi, ZigBee, Z-Wave 중의 어느 하나의 무선 통신을 통해 통신한다.
제1 전원 제어부(1000)는 상기 컨트롤 센터(500)로부터의 제어 신호에 따라 상기 다수의 조명용 LED(410)의 온/오프, 상기 다수의 가시광선 LED(420)의 온/오프를 위한 전원 공급을 제어한다.
제2 전원 제어부(1100)는 상기 컨트롤 센터(500)로부터의 제어 신호에 따라 상기 환풍 송풍기(700)의 동작 및 상기 제습 가습기(800)의 동작을 위한 전원 공급을 제어한다.
스마트 폰(600)은 실내 공간 관리 앱이 실행되면, 상기 컨트롤 센터(500)와 무선 통신하여 바이러스 발생 상황 데이터를 모니터링하고, 상기 다수의 UV-C LED(100), 상기 공기 순환 장치(950), 상기 다수의 조명용 LED(410) 및 다수의 가시광선 LED(420)의 동작 조건을 포함한 사용자 명령을 상기 컨트롤 센터(500)로 제공한다.
상기 스마트 폰(600)은 입력부(610), 제어부(630), 무선 통신부(650), 및 표시부(670)를 포함한다.
상기 다수의 UV-C LED(100), 상기 공기 순환 장치(900), 상기 다수의 조명용 LED(410) 및 다수의 가시광선 LED(420)의 동작 조건을 포함한 사용자의 명령을 입력받는다.
제어부(630)는 상기 입력부(610)로부터 신호에 따라 앱(635)을 실행하여 상기 다수의 UV-C LED(100), 상기 공기 순환 장치(950), 상기 다수의 조명용 LED(410) 및 상기 다수의 가시광선 LED(420)의 동작 조건 설정, 변경, 및 저장이 이루어지도록 제어 신호를 출력한다.
무선 통신부(650)는 상기 제어부(630)로부터의 상기 제어 신호에 따라 설정된 통신 포맷으로 상기 컨트롤 센터(500)와 통신한다.
표시부(670)는 상기 다수의 UV-C LED(100), 상기 공기 순환 장치(950), 상기 다수의 조명용 LED(410) 및 상기 다수의 가시광선 LED(420)의 동작 조건 설정, 변경, 및 저장 정보를 표시한다.
이하, 상기 다수의 UV-C LED(100), 다수의 조명용 LED(410) 및 상기 다수의 가시광선 LED(420)에 의한 조명 또는 살균 기능에 대하여 상세히 설명한다.
도 8은 태양광과 비교하여 UV LED(UVC 100~280nm, UVB 280~315nm, UVA 315~400nm)의 자외선 살균 스펙트럼을 비교한 도면이고, 도 9는 254nm 파장을 갖는 UVC LED와 405nm 파장을 갖는 UVA LED의 살균 학명을 나타낸 도면이고, 도 10은 UV LED의 파장별 활용의 예를 나타낸 도면이다.
UV LED는 자외선 살균 효과를 제공하며, 파장별로 UVC 100~280nm, UVB 280~315nm, UVA 315~400nm 또는 가시광 UV 405nm~415nm 파장을 갖는 LED를 사용한다. 자외선은 빛의 일종으로, 100~380nm의 파장을 가지는 것을 말한다. 자외선은 파장별로 살균 효과를 가지고 있으며, 이 자외선 속에서도,253.7nm의 파장이 세균이나 바이러스 등의 DNA(디옥시리보핵산)에 가장 흡수되기 쉽고, 흡수된 자외선이 생명 유지와 유전 정보의 전달에 필요한 DNA를 파괴해, 재생을 방해하거나 세균 등의 활동을 정지시켜, 사멸시킨다. 자외선에 의한 살균은, 약품 등에 의한 살균에 비해 수질에 대한 영향이 거의 없다. 또, 처리 시간이 짧고, 장치도 컴팩트하므로, 폭넓은 용도로 이용되고 있다.
UV(ultra violet)는 파장의 길이에 따라 가시광선 UV 405~415 nm, UVA 315~400 nm, UVB 280~315 nm 및 UVC 100~280 nm로 구분할 수 있다.
UV-A 자외선은 약 315-400nm의 장파장의 광선으로, 태양광선에서 약 1% 비중을 차지하며, 광화학 반응을 일으키기 때문에 산업용으로 사용되며, UV 경화를 포함하여 프린팅 코팅 등에 사용되며, 아토피, 건선 등의 피부 치료와 의료용으로 사용되며, 위폐 감별기, 생화학 무기의 감별기, 공기 정화기 등에 사용되고 있다. UV-B 자외선은 약 280-315nm의 파장으로 표피의 기저층 또는 진피 상부까지 도달할 수 있어 피부 질환의 치료용으로 사용되고 있어 건강선(health ray)이라고 알려져 있다.
UV-C 자외선은 큰 에너지를 가진 자외선으로써 살균선(germicidal ray)이라고 한다. 이는 미생물의 DNA와 RNA를 파괴시켜 살균효과를 제공한다. UVC는 파장이 짧아 거의 대부분이 오존층에 의해 흡수되기 때문에 지표에 도달하는 양은 아주 미미하다. UV-C는 살균성이 강해 박테리아, 바이러스 및 단세포성 조직을 사멸시키는 데 사용될 수 있다. 한편, UV-C를 폴레에스테르, 비닐 등의 재질에 조사하면 미세한 결정체를 이룰 수 있다. 자외선 살균을 위해 사용하는 UV LED의 파장 영역에서, 254nm 파장은 미생물의 DNA에 직접 조사 시 가장 큰 살균력을 갖는다. 또한, 자외선은 물속에서도 투과율이 높아 큰 살균 효과를 보인다. 미생물 구성 성분은 단백질과 핵산체로 이루어져 있고, 자외선이 조사되면 미생물의 DNA가 파괴되어 결국 멸균된다. 따라서, 자외선을 사용하여 공기 및 수중에 있는 미생물(예, 박테리아, 탄저균, 장티푸스균, 녹농균, 대장균, 콜레라균, 푸른 곰팡이, 각종 미생물 바이러스)을 멸균시킬 수 있다.
자외선 살균은 박테리아 및 바이러스를 1 ~ 2 초 내에 99 % ~ 99.9 % 까지 살균이 가능하며, 거의 모든 세균 및 바이러스를 효과적으로 제거할 수 있고, 화학 물질을 추가하지 않으므로 수역 및 주변 환경의 2차 오염을 일으키지 않으며, 운전 및 유지 보수 비용이 적을 뿐만 아니라 살균 장비의 면적이 작고 구조에 대한 요구 사항이 간단하여 그 이용이 증가하고 있다. 자외선 살균은 모든 균종의 살균에 유효하고, 피조사물에 대하여 변화를 주지 않으며, 사용 방법이 간단하고 매우 경제적인 살균 방법이다. 또한 자외선 살균 방법은 다른 처리 방법에 비해 경비와 시간이 걸리지 않고 매우 짧은 시간에 살균할수 있는 등 많은 이점이 있기 때문에 의료, 화장품, 전자 공업, 식품을 비롯한 산업 시설에서의 순수 처리와 철도, 차량 선박 등과 같은 운송 수단 및 각 가정에서 사용되는 음용수의 살균 처리에 널리 사용되어지고 있다. 이러한 자외선의 살균효과는 자외선의 파장 및 조사량(방사강도ㅧ조사시간)에 관계되므로, 일정한 파장(250~260nm)과 방사 강도 및 조사 시간이 유지되어야 균일한 살균효과를 기대할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 건물 천장 20: 실내 공간 100: UV-C LED
200: 센서 모듈 300: 케이스 310: 정화 영역
400: PCB 410: 조명용 LED 420: 가시광선 LED
500: 컨트롤 센터 510: 메모리
530: 스마트 디스플레이 입력/출력부 550: 경고 시스템
560: 제어부 570: 통신부 600: 스마트 폰
610: 입력부 630: 제어부 635: 앱
650: 무선 통신부 670: 표시부 700: 환풍 송풍기
800: 제습 가습기 900: 필터 950: 공기 순환 장치
1000: 제1 전원 제어부 1100: 제2 전원 제어부
200: 센서 모듈 300: 케이스 310: 정화 영역
400: PCB 410: 조명용 LED 420: 가시광선 LED
500: 컨트롤 센터 510: 메모리
530: 스마트 디스플레이 입력/출력부 550: 경고 시스템
560: 제어부 570: 통신부 600: 스마트 폰
610: 입력부 630: 제어부 635: 앱
650: 무선 통신부 670: 표시부 700: 환풍 송풍기
800: 제습 가습기 900: 필터 950: 공기 순환 장치
1000: 제1 전원 제어부 1100: 제2 전원 제어부
Claims (4)
- 건물 천장에 설치되고 내부에 정화 영역을 형성하는 케이스;
상기 케이스의 상단 하면에 일정 간격을 다수개 설치되어 상기 정화 영역에 흡입된 공기에 UV-C 자외선을 조사하여 살균 처리하는 UV-C LED;
상기 정화 영역 내에 상기 UV-C LED에 인접하게 설치되어 상기 흡입된 공기를 정화하는 필터;
상기 정화 영역 내에 설치되어 실내 공간으로부터의 상기 공기를 상기 정화 영역으로 유입하고, 상기 정화된 공기를 상기 실내 공간으로 순환하는 공기 순환 장치;
상기 케이스의 하부에 상기 실내 공간으로 노출되도록 다수의 조명용 LED 및 다수의 가시광선 LED가 배열되어 상기 실내 공간으로 조명을 제공하고 가시광선을 조사하는 PCB; 및
상기 다수의 UV-C LED, 상기 다수의 조명용 LED 및 다수의 가시광선 LED의 동작을 제어하고, 공기 순환 장치의 동작을 제어하는 컨트롤 센터를 포함하며,
상기 컨트롤 센터는
데이터화된 과거 바이러스 정보, 상기 다수의 UV-C LED, 상기 공기 순환 장치, 상기 다수의 조명용 LED 및 상기 다수의 가시광선 LED의 동작 조건을 저장하는 메모리;
사용자 명령을 입력받고, 검출된 실내 공간 온도 및 습도, 환풍 송풍기 및 제습 가습기의 동작 상태를 디스플레이하는 스마트 디스플레이 입력/출력부;
상기 다수의 UV-C LED, 상기 공기 순환 장치, 상기 다수의 조명용 LED 및 다수의 가시광선 LED의 동작 조건 설정, 변경, 및 저장이 이루어지도록 제어 신호를 발생하고, 환풍 송풍기 및 제습 가습기의 동작, 현재 바이러스 발생 상황을 경고하기 위하여 경고 시스템의 동작을 제어하고, 상기 사용자 명령에 따라 상기 다수의 조명용 LED만 점등되는 조명 모드, 상기 다수의 가시광선 LED만 점등되는 살균 모드, 및 상기 조명용 LED 및 상기 가시광선 LED이 혼합 사용되는 혼합 모드로 구분 동작 제어하는 제어부; 및
스마트 폰과 무선 통신을 통해 통신하는 통신부를 포함하는 스마트 LED 방역 시스템. - 제1 항에 있어서, 상기 필터는 흡입되는 공기에 포함된 먼지를 구비한 이물질을 여과하는 프리 필터; 및 이산화규소, 게르마늄, 탄소 성분이 혼합 구성된 분말을 펠릿 상으로 압축 성형되어 상기 공기와 함께 배출되는 악취을 포함한 냄새를 탈취 및 정화하는 셀라이트 필터를 포함하는 스마트 LED 방역 시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 UV-C LED에 의한 UV-C 자외선의 조사 및 상기 가시광선 LED에 의한 가시광선의 조사는 스마트 디스플레이 입력/출력부에 의해 연속 3시간 및 하루 3회 이하로 제한 설정되는 스마트 LED 방역 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200177291A KR102265975B1 (ko) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | 스마트 led 방역 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020200177291A KR102265975B1 (ko) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | 스마트 led 방역 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102265975B1 true KR102265975B1 (ko) | 2021-06-15 |
Family
ID=76411857
Family Applications (1)
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| KR1020200177291A KR102265975B1 (ko) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | 스마트 led 방역 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102265975B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4212190A3 (en) * | 2022-01-12 | 2023-10-11 | Safran Cabin Germany GmbH | Surface disinfection and visible light system and method for using same |
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