KR102505776B1 - 대기질 측정장치 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
대기질 측정장치 및 시스템을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 외부의 공기를 흡입하는 흡입관과 상기 흡입관의 일 끝단과 연결되어, 상기 흡입관으로 유입되는 외부의 공기를 유입받는 흡입구와 상기 흡입구와 연결되어 상기 흡입구로 유입되는 공기가 자신을 따라 흐르도록 하는 유로와 상기 흡입구로 유입된 공기의 온도를 조정하는 온도 제어부와 상기 온도 제어부를 거친 공기 내 수분을 필터링하는 필터와 상기 필터를 거친 공기를 유입받아, 공기 내 오염물질의 농도를 측정하는 센서 및 상기 흡입관을 거쳐 상기 유로로 외부의 공기가 흡입되도록 흡입력을 제공하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 측정장치를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 외부의 공기를 흡입하는 흡입관과 상기 흡입관의 일 끝단과 연결되어, 상기 흡입관으로 유입되는 외부의 공기를 유입받는 흡입구와 상기 흡입구와 연결되어 상기 흡입구로 유입되는 공기가 자신을 따라 흐르도록 하는 유로와 상기 흡입구로 유입된 공기의 온도를 조정하는 온도 제어부와 상기 온도 제어부를 거친 공기 내 수분을 필터링하는 필터와 상기 필터를 거친 공기를 유입받아, 공기 내 오염물질의 농도를 측정하는 센서 및 상기 흡입관을 거쳐 상기 유로로 외부의 공기가 흡입되도록 흡입력을 제공하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 측정장치를 제공한다.
Description
본 실시예는 공장 등에서 배출되는 매연이나 미세먼지 등으로 인한 대기질을 측정하는 장치 및 시스템에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
전국에 미세먼지, 일산화탄소, 아황산, 아질산 또는 오존 등의 매연을 배출하는 공장은 약 5만 7500여곳으로 추산된다. 하지만 굴뚝 자동측정장비나 정화설비가 설치된 대형 사업장 약 600여곳을 제외하면 오염물질의 배출감시나 정화가 제대로 이뤄지지 않고 있는게 현실이다.
종래에는 직접 사람이 굴뚝에 올라가 시료를 채취해 왔는데, 이를 단속 인력이나 장비가 부족하기 때문이다. 더욱이, 굴뚝에 올라가 측정 장비를 설치하는 사이에 공장에서는 오염물질 배출량을 줄여 단속을 피하기도 한다.
이러한 문제를 방지하기 위해, 종래에는 분광학 기술을 이용하여 배출하는 매연을 측정하는 방법이 등장했다. 종래의 분광학 기술을 이용하는 방법은 자외선 또는 적외선 등의 광을 공장의 굴뚝으로 조사한 뒤, 특정 파장대역의 광이 얼마나 흡수되는지를 측정해 굴뚝에서 배출되는 오염물질의 농도를 산출하는 방법이다. 각 성분마다 흡수하는 파장대역이 상이하기에, 어떠한 파장대역이 흡수되었는지를 분석하여 현재 공장에서 어떠한 성분의 오염물질을 배출하고 있는지를 판단한다.
그러나 이러한 방법은 결과의 신뢰도를 보장하지 못하는 문제가 발생한다. 조사지점부터 공장의 굴뚝까지는 상당한 거리가 있기 때문에, 조사된 광이 상당 거리를 진행하며 굴뚝으로 조사된다. 이때, 미세먼지와 같이 대기 내 기타 대기오염물질이 존재할 경우, 굴뚝에서 배출되는 오염물질이 아니더라도 특정 파장대역의 광이 대기오염물질에 의해 흡수되는 경우가 발생할 수 있다. 이로 인해, 종래의 조사방법에 따르면 공장에서 오염물질을 배출하지 않음에도 오염물질을 배출하는 것과 같은 결과가 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 드론에 장착되어 공장 굴뚝에서 배출되는 매연 등 조사하고자 하는 지점에서의 정확한 대기질을 측정할 수 있는 대기질 측정 장치 및 시스템을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 외부의 공기를 흡입하는 흡입관과 상기 흡입관의 일 끝단과 연결되어, 상기 흡입관으로 유입되는 외부의 공기를 유입받는 흡입구와 상기 흡입구와 연결되어 상기 흡입구로 유입되는 공기가 자신을 따라 흐르도록 하는 유로와 상기 흡입구로 유입된 공기의 온도를 조정하는 온도 제어부와 상기 온도 제어부를 거친 공기 내 수분을 필터링하는 필터와 상기 필터를 거친 공기를 유입받아, 공기 내 오염물질의 농도를 측정하는 센서 및 상기 흡입관을 거쳐 상기 유로로 외부의 공기가 흡입되도록 흡입력을 제공하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 측정장치를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 오염물질은 일산화탄소(CO), 아황산(SO2), 아질산(NO3) 및 오존(O3) 중 일부 또는 전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 센서는 상기 오염물질 각각을 센싱하는 복수의 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 필터는 미세먼지를 추가적으로 필터링하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 대기질 측정장치는 외부로부터 공기를 유입받는 제2 유입구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 대기질 측정장치는 상기 제2 유입구로 유입되는 공기 내 미세먼지 농도를 센싱하는 미세먼지 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 대기질 측정장치와 추력 및 양력을 발생시키는 프로펠러와 외부의 장치와 통신하며, 상기 대기질 측정장치의 측정값을 외부로 전송하거나, 외부로부터 위치 정보를 수신하는 통신부와 각 구성의 동작을 제어하는 제어부 및 각 구성으로 동력을 공급하는 동력원을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 프로펠러는 추력 및 양력을 발생시키며, 상기 드론을 띄우거나 일 방향으로 진행시키는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 제어부는 상기 통신부가 수신한 위치 정보로 이동하도록, 상기 프로펠러를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 드론 및 상기 드론으로 상기 드론이 이동할 위치 정보를 전달하며, 상기 드론으로부터 측정값을 수신하여 대기질을 분석하는 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 분석 시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 드론에 장착되어 공장 굴뚝에서 배출되는 매연 등 조사하고자 하는 지점에서의 정확히 대기질을 측정할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정장치가 부착된 드론의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정장치의 구현예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절부의 구현예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 센서의 구현예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정장치 내 기타 구성의 구현예를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정장치가 부착된 드론의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정장치의 구현예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절부의 구현예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 센서의 구현예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정장치 내 기타 구성의 구현예를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 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 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 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. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정 시스템(100)은 드론(120) 및 서버(130)를 포함한다.
드론(120)는 주로, 공장 굴뚝 등 매연을 배출하는 장소 인근으로 비행하여, 해당 장소에서 직접 대기질을 측정한다. 드론(120)은 서버(130)로부터 측정해야 할 장소의 위치 정보(예를 들어, GPS 정보 등)를 수신하여 해당 위치로 이동한다. 드론(120)은 해당 위치에서 매연 등이 배출되는 장소, 예를 들어, 굴뚝 부근으로 직접 이동하여 그 부근의 대기질을 직접 측정한다. 드론(120)은 측정한 측정값을 서버(130)로 전송함으로서, 서버(130)가 이를 확인하고 분석할 수 있도록 한다.
매연이 배출되는 장소에서 배출되는 연기는 고온 다습한 특성을 가질 수 있다. 이처럼, 높은 온도와 습도를 갖는 기체가 드론(120) 내 측정장치로 유입될 경우, 측정장치 내 센서들에 악영향이 미칠 수 있다. 드론(120) 내 측정장치는 유입되는 연기의 온도와 습도를 저하시킴으로써 내부 부품의 수명을 향상시킨다.
서버(130)는 드론(120)으로 이동할 위치 정보를 전달하며, 드론(120)으로부터 측정값을 수신하여 대기질을 분석한다. 서버(130)는 측정할 장소의 위치 정보를 드론(120)으로 전송하여, 드론(120)이 해당 위치에서의 대기질을 측정할 수 있도록 한다. 서버(130)는 해당 위치로 이동하여 대기질을 측정한 드론(120)으로부터 측정값을 수신하여, 해당 장소의 대기질이 어떠한지를 분석한다. 예를 들어, 해당 장소가 공장의 굴뚝일 경우, 서버(130)는 공장이 어떠한 성분을 갖는 매연을 배출하고 있는지를 분석한다. 서버(130)는 매연을 배출하는 장소에 직접 위치하여 측정한 드론(120)으로부터 측정값을 수신하기 때문에, 종래와 달리 정확한 측정값을 토대로 공장 등에서 어떠한 성분을 포함하는 매연을 배출하고 있는지 판단할 수 있다
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정장치가 부착된 드론의 구성을 도시한 도면이고 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정장치의 구현예를 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절부의 구현예를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 센서의 구현예를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기질 측정장치 내 기타 구성의 구현예를 도시한 도면이다.
도 2 내지 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론(120)은 프로펠러(210), 동력원(220), 제어부(280), 통신부(290) 및 대기질 측정장치를 포함하며, 대기질 측정장치는 흡입구(230), 배출구(235), 온도 제어부(240), 필터부(250), 센서부(260), 펌프(270), 레귤레이터(310), GPS(320), 모니터(330), 흡입관(410), 몸체(420), 조작부(430) 및 촬영부(미도시)를 포함한다.
프로펠러(210)는 동력원(220)으로부터 동력을 공급받아 추력 및 양력을 발생시켜 드론(120)의 몸체를 공중으로 띄운다. 프로펠러(210)는 제어부(280)의 제어를 받아, 적절한 상황에서 추력 및 양력을 발생시키며 드론(120)의 몸체를 공중에 띄우거나 일 방향으로 진행시킨다.
동력원(220)은 드론(120) 내 각 구성이 동작하도록 하는 동력을 공급한다.
제어부(280)는 프로펠러(210)와 후술할 대기질 측정장치의 각 구성의 동작을 제어한다.
통신부(290)는 서버(130)와 무선통신하며, 서버(130)로부터 대기질 측정을 위한 장소의 위치정보를 수신하고, 측정한 센싱값을 서버(130)로 전송한다. 또한, 통신부(290)는 후술할 촬영부(미도시)가 촬영한 영상을 서버(130)로 전송하여, 서버(130)가 자신의 의도한 장소로 드론(120)이 정확히 이동하였는지를 확인할 수 있도록 한다.
대기질 측정장치는 드론(120)의 몸체에 장착되어, 드론(120)이 이동한 장소에서의 대기질을 측정한다. 대기질 측정장치는 대기질 측정을 위해, 미세먼지 농도와 오염물질의 농도를 측정한다. 오염물질은 배출 시 환경에 악영향을 미쳐 배출량이 제한되어 있는 성분을 의미하며, 일산화탄소(CO), 아황산(SO2), 아질산(NO2) 및 오존(O3) 중 일부 또는 전부를 포함한다. 대기질 측정장치는 미세먼지 농도와 오염물질의 농도 모두를 측정하며, (통신부(290)를 거쳐) 측정값을 서버(130)로 전송한다.
흡입구(230a)는 외부로부터 흡입되는 공기를 유입받는다. 흡입구(230a)에 유로가 대기질 측정장치 내부로 연결되어, 흡입구(230a)로 유입되는 공기는 유로를 따라 장치 내부를 흐른다. 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 유로는 흡입구(230a)로 흡입된 공기가 온도 제어부(240)를 거치도록 형성된다. 유로는 공기가 온도 제어부(240)를 거친 후 필터(250)로 유입되도록 형성되어, 공기 내 수분 및 미세먼지가 필터링되도록 한다. 유로의, 공기가 온도 제어부(240)에서 필터(250)로 유입되는 전·후의 지점에서, 공기 일부가 분기되며 온도 센서(260a)로 유입되도록 한다. 유로는 공기가 필터(250)를 거친 후 각 센서(260c 내지 260f)를 거치도록 형성되고, 각 센서(260c 내지 260f)를 거쳐 배출구(235)로 배출되도록 형성된다. 공기의 배출은 몸체(420) 내 형성된 배출구(235)로 직접 진행된다.
흡입구(230a)로 흡입관(410)이 연결될 수 있다. 흡입관(410)은 흡입구(230a)로부터 측정장치 및 드론(120)의 몸체 외부로 돌출되어, 검사를 위한 연기를 흡입한다. 흡입관(410) 및 흡입구(230a)에 형성된 유로의 일부분에는 펌프(270)가 위치하고 있어, 펌프(270)의 흡입력이 흡입관(410)으로 전달된다. 그에 따라, 흡입관(410)으로 검사를 위한 연기가 흡입된다.
흡입관(410)의 대기질 측정장치의 몸체(420)로부터 먼 끝단(415)에는 제2 온도센서(미도시) 및 풍속센서(미도시)가 배치된다.
제2 온도센서(미도시)는 흡입관(410) 끝단에서 자신의 주변 온도를 센싱한다. 제2 온도센서(미도시)는 대기질 측정장치 및 드론(120)의 가장 끝부분에서 가장 먼저 주변 온도를 센싱하여 제어부(280)로 전달한다. 이에 따라, 드론(120)이 서버(130)의 제어에 따라 측정 위치로 이동함에 있어, 제어부(280)는 지나치게 뜨겁거나 차가운 곳으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 제어부(280)는 제2 온도센서(미도시)로부터 전달받은 온도값을 토대로, 지나치게 뜨겁거나 차가운 곳으로의 이동을 방지하는 동시에, 펌프(270)의 동작을 중단함으로서 지나치게 뜨겁거나 차가운 공기의 유입으로 인해 필터(260c 내지 260f)의 파손을 방지한다.
풍속센서(미도시)는 흡입관(410)으로 유입되는 공기의 풍속을 센싱한다. 공장의 굴뚝으로부터 배출되는 매연을 측정하기 위해서는, 드론(120)이 굴뚝의 주변부로 이동하여 매연을 온전히 흡입할 수 있어야 한다. 드론(120)이 굴뚝 주변으로 이동하는 것은 촬영부(미도시)가 촬영한 영상 등을 토대로 온전히 이동할 수 있다. 그러나 드론(120)이 굴뚝 주변에 위치한다 하더라도 풍향에 따라서 매연을 온전히 흡입할 수도 있으나, 그렇지 못할 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 흡입관(410)의 끝단에 풍속센서(미도시)가 배치된다. 풍속센서(미도시)는 흡입관(410)으로 흡입되는 공기의 양을 센싱하여 제어부(280)로 전달한다. 제어부(280)는 풍속센서(미도시)의 센싱값을 토대로, 풍속센서(미도시)의 센싱값이 가장 커지는 방향으로 드론을 이동시킨다. 제어부(280)는 굴뚝을 중심으로 일정 반경 내에서 회전하도록 프로펠러(210)를 제어할 수도 있고, 정위치에서 요(Yaw) 축 상에서 회전하도록 프로펠러(210)를 제어할 수도 있다. 풍속센서(미도시)의 센싱값에 따라, 대기질 측정장치는 온전히 굴뚝으로부터 배출되는 매연(공기)을 흡입할 수 있다.
온도 제어부(240)는 흡입구(230a)로 흡입된 공기의 온도를 조정한다. 온도 제어부(240)는 제어부(280)의 제어를 받아, 흡입된 공기의 온도를 낮추거나 높인다. 온도 제어부(240)는 펠티에 소자(244) 및 팬 모터(248)를 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 펠티에 소자(244)는 흡입구(230a)로 흡입되어 유로로 전달되는 공기를 유입받는다. 펠티에 소자(244)는 도 5(b)에 도시된 바와 같이 's'자 형태로 굴곡진 형상을 가짐으로서, 작은 부피를 가지면서도 넓은 표면적을 가질 수 있다. 펠티에 소자(244)로 유입된 공기는 펠티에 소자(244)를 거치며 펠티에 소자(244)가 형성하는 온도를 갖는다. 후술할 온도 센서(260a)나 각종 센서(260c 내지 260f)는 10 내지 50℃의 온도에서 이상없이 동작하고, 그 이상 또는 그 이하의 온도를 갖는 공기가 장시간 유입될 경우 파손의 우려를 갖는다. 이와 같이 센서의 손상을 방지하기 위해, 펠티에 소자(244)는 유입되는 공기의 온도를 전술한 온도 범위 내로 변환하여 전달한다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 펠티에 소자(244)의 일면이 몸체(420)의 일 부분에 부착되고, 다른 일면은 몸체(420) 내에 안착됨으로서 배치된다.
팬 모터(248)는 펠티에 소자(244)의 주변부에 배치되어, 펠티에 소자(244)를 냉각시킨다.
온도 제어부(240)를 거친 공기는 유로를 따라 진행하며, 유로 내에서 일부가 분기되어 온도센서(260a)로 유입된다. 유로 내에서 'T' 형상의 관(710b)이 형성될 수 있으며, 그에 따라 일부(715)가 온도센서(260a)를 향해 유입된다. 온도센서(260a)는 유입되는 공기의 온도를 센싱하여, 공기가 나머지 센서(260c 내지 260f)들의 동작에 이상을 발생시키지 않는, 기 설정된 범위 내의 온도를 갖는지를 센싱한다. 온도센서(260a)는 센싱값을 제어부(280)로 전달하여 펠티에 소자(244)를 제어할 수 있도록 한다.
온도 제어부(240)를 거친 모든 공기는 유로를 따라 진행하며, 필터부(250)를 거친다. 도 7에 도시된 바와 같이, 필터부(250)는 내부에 수분 및 미세먼지를 필터링할 수 있는 필터(미도시)를 포함한다. 이에 따라, 필터부(250)는 유입되는 공기 내 포함된 수분과 미세먼지를 필터링한다. 수분은 센서에 유입될 경우 센서에 이상을 유발하는 인자로서 필수적으로 제거되어야 하는 성분이다. 공장에서 배출되는 연기 내에는 일정량의 수분이 포함되어 있기 때문에, 반드시 제거되어야 한다. 필터부(250)는 자신을 통과하는 공기 내 포함된 수분을 필터링하여, 센서(260c 내지 260f)의 파손을 방지한다.
또한, 필터부(250)는 공기 내 포함된 미세먼지를 필터링한다. 미세먼지에 대한 센싱은 후술할 별도의 유입구(230b)를 거쳐 유입된 공기 내 미세먼지 농도를 센싱하는 미세먼지 센서(260b)에서 진행된다. 또한, 미세먼지가 공기 내 포함되어 있을 경우, 각 센서(260c 내지 260f)가 오염물질을 센싱하는데 있어 미세먼지가 악영향을 미칠 수 있다. 즉, 미세먼지는 각 센서(260c 내지 260f)의 오염물질 센싱값의 신뢰도를 떨어뜨릴 수 있다. 이를 방지하기 위해, 필터부(250)는 수분과 함께 미세먼지 역시 필터링하며, 전술한 문제를 방지한다.
한편, 전술한 대로, 필터부(250)는 수분을 필터링한다. 이에 따라, 일정 시간동안 수분을 필터링할 경우, 필터부(250)는 상당한 수분을 머금게 되어 수분의 필터링 효율이 현저히 떨어질 수 있다. 이를 방지하기 위해, 제어부(280)는 온도 제어부(240)를 조정하여 센서(260)가 이상없이 동작하는 온도 범위 내에서 높은 온도까지 유입공기의 온도를 상승시킨다. 전술한 예로서, 펌프(270)가 일정시간 동안 동작하며 공기를 흡입한 경우, 제어부(280)는 유입되는 공기의 온도를 40 내지 50℃까지 상승시키도록 온도 제어부(240)를 제어한다. 이처럼 상대적으로 따뜻한 공기가 필터부(250)로 유입되며, 필터부(250) 내 잔존하는 수분을 증발시킨다. 제어부(280)는 필터부(250) 내 잔존하는 수분의 증발을 유도하여, 필터부(250)의 수분 필터링 효율을 지속적으로 유지시킬 수 있다.
펌프(270)는 공기가 지나는 유로의 일부분에서 유로로 흡입력을 공급한다. 이에 따라, 공기가 흡입관(410)을 거쳐 흡입구(230a) 내로 흡입된다.
센서(260c 내지 260f)는 필터(250)를 거친 공기를 유입받아 공기 내 오염물질의 농도를 센싱한다. 예를 들어, 센서(260c)는 일산화탄소를, 센서(260d)는 아질산을, 센서(260e)는 아황산을, 센서(260f)는 오존을 각각 센싱할 수 있다. 센서(260c 내지 260f)로는 자신들이 센싱하기에 적합한 온도와 습도를 갖는 공기가 유입된다. 이에 따라, 센서(260c 내지 260f)는 이상없이 오염물질의 농도를 센싱한다. 다만, 센서의 개수와 각 센서가 센싱하는 대상은 오염물질의 성분과 그의 개수에 따라 달라질 수 있다.
한편, 유입구(230a)와 다른 위치에 형성된 유입부(230b) 역시 외부로부터, 공기를 유입받는다.
미세먼지 센서(260b)는 유입구(230b)로 유입된 공기 내에서 미세먼지 농도를 센싱한다.
레귤레이터(310)는 동력원(220)으로부터 전원을 공급받아 크기를 조정하여 드론(120) 또는 대기질 측정장치 내 각 구성으로 전달한다. 레귤레이터(310)는 동력원(220)으로부터 전달되는 전원의 크기를, 드론(120) 또는 대기질 측정장치 내 각 구성의 정격전압 또는 정격전류의 크기로 변환하여 제공한다.
GPS(320)는 대기질 측정장치 또는 그것이 장착된 드론(120)의 위치정보를 측정하며, 측정값을 제어부(280)로 전달한다. GPS(320)로부터 위치정보를 전달받아, 제어부(280)가 서버(130)로부터 수신한 위치로 정확히 이동하고 있는지를 판단한다.
모니터(330)는 각 센싱부의 센싱결과를 출력한다.
조작부(430)는 외부로부터 드론(120) 또는 대기질 측정장치의 동작에 필요한 파라미터를 입력받는다.
촬영부(미도시)는 주변의 영상을 촬영하여 제어부(280)로 전달하거나, 통신부(290)를 거쳐 서버(130)로 전달한다, 촬영부(미도시)는 촬영한 영상을 제어부(280)로 전달함으로써, 제어부(280)가 측정해야 할 장소(공장의 굴뚝 인근)로 얼마나 접근하였는지 여부를 판단할 수 있도록 한다. 또한, 촬영부(미도시)는 촬영한 영상을 서버(130)로 전달함으로써, 드론(120)이 얼마나 이동하였는지를 서버(130)가 인지할 수 있도록 한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 대기질 측정 시스템
120: 드론
130: 서버
210: 프로펠러
220: 동력원
230: 흡입구
235: 배출고
240: 온도 제어부
250: 필터
260: 센서부
270: 펌프
280: 제어부
290: 통신부
310: 레귤레이터
320: GPS
330: 모니터
410: 흡입관
420: 몸체
430: 조작부
120: 드론
130: 서버
210: 프로펠러
220: 동력원
230: 흡입구
235: 배출고
240: 온도 제어부
250: 필터
260: 센서부
270: 펌프
280: 제어부
290: 통신부
310: 레귤레이터
320: GPS
330: 모니터
410: 흡입관
420: 몸체
430: 조작부
Claims (10)
- 외부로 돌출되어, 외부의 공기를 흡입하는 흡입관;
상기 흡입관의 일 끝단과 연결되어, 상기 흡입관으로 유입되는 외부의 공기를 유입받는 흡입구;
상기 흡입구와 연결되어 상기 흡입구로 유입되는 공기가 자신을 따라 흐르도록 하는 유로;
상기 흡입구로 유입된 공기의 온도를 조정하는 온도 제어부;
상기 온도 제어부를 거친 공기 내 수분을 필터링하는 필터;
상기 필터를 거친 공기를 유입받아, 공기 내 오염물질의 농도를 측정하는 센서;
상기 흡입관을 거쳐 상기 유로로 외부의 공기가 흡입되도록 흡입력을 제공하는 펌프;
상기 흡입관의 끝단에서 자신의 주변 온도를 센싱하는 온도 센서;
상기 흡입관의 끝단에 배치되어, 상기 흡입관으로 유입되는 공기의 풍속을 센싱하는 풍속센서;
상기 필터 내 잔존하는 수분을 증발시키기 위해 기 설정된 온도 범위 내에서 상기 온도 제어부의 온도를 상승시키며, 상기 풍속센서의 센싱값이 가장 커지는 방향으로 이동하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 온도 제어부는 상기 흡입구로 유입된 공기의 온도를 기 설정된 온도 범위로 조정하여, 상기 센서가 이상없이 동작하도록 하며 상기 센서의 파손을 방지하는 것을 특징으로 하는 대기질 측정장치. - 제1항에 있어서,
상기 오염물질은,
일산화탄소(CO), 아황산(SO2), 아질산(NO3) 및 오존(O3) 중 일부 또는 전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 측정장치. - 제2항에 있어서,
상기 센서는,
상기 오염물질 각각을 센싱하는 복수의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 측정장치. - 제1항에 있어서,
상기 필터는,
미세먼지를 추가적으로 필터링하는 것을 특징으로 하는 대기질 측정장치. - 제1항에 있어서,
외부로부터 공기를 유입받는 제2 유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 측정장치. - 제5항에 있어서,
상기 제2 유입구로 유입되는 공기 내 미세먼지 농도를 센싱하는 미세먼지 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 측정장치. - 제1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 대기질 측정장치;
추력 및 양력을 발생시키는 프로펠러;
외부의 장치와 통신하며, 상기 대기질 측정장치의 측정값을 외부로 전송하거나, 외부로부터 위치 정보를 수신하는 통신부;
각 구성의 동작을 제어하는 제어부; 및
각 구성으로 동력을 공급하는 동력원
을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론. - 제7항에 있어서,
상기 프로펠러는,
추력 및 양력을 발생시키며, 상기 드론을 띄우거나 일 방향으로 진행시키는 것을 특징으로 하는 드론. - 제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 통신부가 수신한 위치 정보로 이동하도록, 상기 프로펠러를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론. - 제7항의 드론; 및
상기 드론으로 상기 드론이 이동할 위치 정보를 전달하며, 상기 드론으로부터 측정값을 수신하여 대기질을 분석하는 서버
를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 분석 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020220050240A KR102505776B1 (ko) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 대기질 측정장치 및 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220050240A KR102505776B1 (ko) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 대기질 측정장치 및 시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102505776B1 true KR102505776B1 (ko) | 2023-03-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220050240A KR102505776B1 (ko) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 대기질 측정장치 및 시스템 |
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