KR20190018788A - 스마트 실험대 - Google Patents

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김영목
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주영환
이근식
구자윤
박민지
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Abstract

본 발명은 스마트 실험대에 관한 것으로서, 실험대에 미세 먼지 센서를 설치하여 실험 과정 중에 발생하는 다양한 휘발성 유기화합물이나 산성 증발 가스 등이 흡착된 미세 먼지, 또는 화학반응을 통하여 황산염이나 질산염 또는 염산염 등과 같은 이온 성분으로 변환되어 흡착된 미세 먼지가 소정치 이상이 되면 블로어를 작동시켜 필터로 미세 먼지를 자동 필터링할 수 있어 쾌적한 실험실 환경을 제공하며, 실험대에 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphical user interface)와 웹 및/또는 어플을 설치하고 서버에 연결된 퍼스널컴퓨터를 구비함으로써 사용자와 사용자(H2H: Human to Human), 사용자와 기기(M2H: Machine to Human), 기기와 기기(M2M: Machine to Machine) 간에 실시간으로 필요한 정보를 교환 및 송수신 함으로써 전자연구노트 작성이나 안전사고 예방 등과 같은 실험 작업 및 관리와 실험실 관리의 효율성을 극대화할 수가 있다.

Description

스마트 실험대{Smart Type Lab Table}
본 발명은 스마트 실험대에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 실험대에 미세 먼지 센서가 부착되고 블로어 및 필터와 연계되어 실험실 내 미세 먼지를 효과적으로 제거 가능하며, 또한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphical user interface)와 웹 및/또는 어플이 설치되고 서버와 연결된 퍼스널컴퓨터를 구비함으로써, 사용자와 사용자(H2H: Human to Human), 사용자와 기기(M2H: Machine to Human), 기기와 기기(M2M: Machine to Machine) 간에 실시간으로 필요한 정보를 교환 및 송수신 함으로써 전자연구노트 작성이나 안전사고 예방 등과 같은 실험 작업 및 관리와 실험실 관리의 효율성을 극대화할 수가 있는 스마트 실험대에 관한 것이다.
일반적으로 근래의 실험대는 페놀 라미네이트 코팅 목재, 철재 또는 알루미늄과 같은 금속재로 된 상판과, 목재, 철재 혹은 알루미늄 또는 그 합금과 같은 금속재로 된 상판 지지 프레임 및 상판 상에 설치되는 개방형 시약대로 구성된다.
이러한 실험대는 형태상으로 상판이 한 쪽에만 형성되고 개방형 시약대가 상판의 후단부에 설치되어 있는 벽면 실험대와, 상판이 전후방에 형성되고 시약대가 전후방 상판의 중앙부에 설치되어 있는 중앙 실험대로 분류되며, 상기한 프레임의 내측에는 이동형 또는 고정형 서랍장 및/또는 수납장이 수용될 수 있고, 경우에 따라서는 상기한 상판의 중앙 또는 일측에 싱크대가 설치되거나, 또는 선택적으로 시약대의 설치가 생략되기도 하며, 다양한 기기의 운용을 위한 배선 및/또는 버너용 LPG 라인이 배치된다.
최근 들어서는 상기한 바와 같은 통상적인 실험대에 사용편의성 증진 또는 실험자의 유해환경 노출 최소화 등을 위한 여러 장치를 부가한 다양한 개량형 실험대가 제안되고 있으며, 그 전형적인 예로서는 하기한 것들을 들 수 있다.
한국 등록특허 10-0956016호(2010.04.27. 등록)는 실험시 발생되는 유해물질을 필터링하여 배출시키는 배기장치가 구비된 간이 실험대를 제안하고 있으며, 한국 등록특허 10-1167891호(2012.07.17. 등록)는 시약대가 전방으로 슬라이딩 인출 가능한 개인용 후드가 장착된 실험대를 제안하고 있고, 한국 등록특허 10-1281113호(2013.06.26. 등록)는 실험대 및 시약 선반의 유해가스를 필터링하여 배기하는 밀폐형 배기수단이 구비된 시약선반을 구비하며 실험 테이블마다 유해가스를 배출할 수 있는 독립상향 배기수단을 독립적으로 설치 및 작동되도록 한 밀폐 배기형 시약선반과 건조수단이 구비된 실험대를 제시하고 있으며, 한국 등록특허 10-1360309호(2014.02.03. 등록)는 향상된 견고한 조립성을 지니며 선반 부재의 높이 조절이 가능한 실험대를 제안하고 있고, 한국 등록특허 10-1410430호(2014.06.16. 등록)는 환기부 및 덮개부를 구비하여 실험 시 발생하는 각종 유해가스를 필터링하여 외기로 배출할 수 있는 정화장치가 부착된 실험대를 개시(開示)하고 있다.
한편, 한국 등록실용신안 제20-0323888호(2003.08.07. 등록)는 책상실험대의 모니터 수납 및 인출 장치를 제안하고 있으나, 이는 단순한 모니터 수납형 책상실험대에 관한 것일 뿐, ICT와는 전혀 무관하다.
또한, 한국 등록특허 제10-1358958호(2014.01.24. 등록)는 실험 대상물을 놓는 실험대 프레임의 변형을 감지하는 복수개의 게이지 센서부; 상기 게이지 센서부로부터 감지된 프레임 변형값(Vc), 상기 실험대 프레임의 변형전 정상 상태값(Vi)과 최대 변형값(Vm)을 이용하여 변형률(f)을 계산하고, 계산된 변형률(f)과 미리 지정된 변형률 지정값(Va)을 비교하여 경보 여부를 판단하는 감지 컨트롤부; 상기 판단에 따라 경보 발생 상태를 확인하면 영상 카메라를 이용하여 상기 실험대 프레임과 실험 구조물을 촬영하는 영상 촬영부; 및 상기 경보 발생 상태에 대응하여 생성된 경보 메시지와 상기 영상 촬영부에 의해 촬영된 영상 정보를 제공받는 휴대 단말기를 포함하는 실험대 안전장치 및 실험대 감시 방법을 개시하고 있으나, 이는 실험대에 놓이는 중량물에 의한 실험대 변형에 의한 사고를 예방하거나 이에 대처하기 위하여 게이지 센서를 이용해서 실험대 변형률을 측정하는 것을 기반으로 하고 있을 뿐, ICT에 의한 실험 매뉴얼의 디스플레이 및 실시간 전자연구노트 작성이나 실험 작업 및 실험 관리와는 전혀 무관하다.
한편, 실험실 안전사고 발생 원인을 분석한 최근의 정부 자료에 따르면, 위험물 취급 부주의 및 복장이나 보호구 미착용으로 인한 불안전한 행동으로 인한 사고가 39.2%, 경험이나 훈련 미숙과 실험 수칙 미준수와 같은 관리적 원인으로 인한 사고가 37.3%, 그리고 기계 등의 결함이나 경계 표시 또는 설비 결함과 같은 불안전한 상태로 인한 사고가 23.5%를 차지하는 것으로 보고하고 있다.
따라서 실험실의 안전예방관리에 관한 관련 법령의 강화 및 정부 정책의 변화가 시작되고 있으며 이러한 취지의 일환으로 사전유해인자 분석신고제 등이 도입되고 있다.
그러나 실험실 업무의 시작은 실험대로서 근자의 실험실 안전사고의 지속적인 증가에도 불구하고 전술한 바와 같은 종래의 실험대로서는 이러한 변화에 부응하기 곤란하다는 문제점이 있다.
또한 본 발명자가 파악하고 있는 한, 미세 먼지 센서가 장착된 실험대, 특히 미세 먼지 센서와 블로어가 IoT(Internet of Things: 사물인터넷)에 의하여 연계 작동되어 인체에 유해한 미세 먼지를 필터링하는 스마트 실험대는 현재까지 전혀 알려있지 않다.
최근 들어 에어포칼립스(airpocalypse: 공기 오염에 따른 대재앙)라는 용어를 만들어 내며 우리나라 초미세 먼지 중 50% 이상 기여하는 것으로 보고되고 있는 중국의 고도성장에 따른 중국발 황산염 및 스모그 에어로졸과, 황사 등과 같은 대기오염물질에 대한 국민적 관심이 크게 고조되고 있다.
먼지는 입자 크기가 50㎛ 이하인 총 먼지(TSP, Total Suspended Particles)와 미세먼지(PM, Particulate Matter)로 나뉘며, 미세먼지는 다시 지름 10㎛ 이하인 PM 10과 지름 2.5㎛ 이하인 PM2.5 로 구분되고, 특히 PM 2.5의 초미세먼지는 2013년 WHO에 의해 1급 발암물질로 규정되었으며, 우리나라에서는 1995년 대기환경기준에 PM10을 도입한 지 20년만인 2015년부터 PM2.5의 초미세먼지 관리 기준을 설정하고 있다.
실험실 내에서의 미세 먼지의 유해성은 특히 심각하며, 실험 과정 중에 발생하는 다양한 휘발성 유기화합물이나 산성 증발 가스 등이 공기 중에 부유하는 미세 먼지에 흡착된 상태, 또는 화학반응을 통하여 황산염이나 질산염 또는 염산염 등과 같은 이온 성분으로 변환되어 미세 먼지에 흡착된 상태가 되어, 실험자의 눈과 호흡기관, 순환계, 면역계 등에 나쁜 영향을 미치고, 천식이나 폐 기능 저하 등 각종 호흡기 질환을 유발할 수 있으며, 폐포에의 축적 및 폐포를 통한 혈관 침투에 의한 혈관 손상 및 그로 인한 뇌졸중이나 심장질환을 유발할 수 있음과 아울러, 소화기 장애 및 각막 손상을 유발할 수 있음에도, 현재까지 이에 대한 대응은 미미한 실정이다.
먼지 센서 자체는 공지이며 이와 관련한 종래의 전형적인 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
공개특허공보 제10-2004-0084739호(2004.10.06.)는 먼지 통과 경로에 빛을 조사하는 발광부와, 먼지 통과 경로를 통과하는 먼지로부터의 반사광을 수광하는 수광부와, 본체 하우징과, 먼지를 외부로부터 먼지 통과 경로로 도입하기 위한 통과 구멍 및 먼지를 외부로 배출하기 위한 개구부를 포함하고, 수광부의 수광 출력에 기초하여 먼지의 유무 및/또는 농도가 검출되며, 개구부가 통과 구멍보다 더 큰 광전식 먼지 센서를 개시(開示)하고 있다.
또한 등록특허공보 제10-1103910호(2012.01.02)는 적외선 신호를 출력하는 송신부와 적외선 신호를 수신하여 먼지 발생신호를 발생하는 수신부로 된 먼지 감지 센서와 먼지 흡입 유로에 형성되는 센서 먼지 부착 방지 구조를 포함하며, 상기한 센서 먼지 부착 방지 구조가 투명 소재로 된 먼지 흡입 가이드부를 먼지 흡입 유로에 배치된 송신부와 수신부로 이루어진 먼지 감지 센서를 막아 먼지가 먼지 감지 센서에 직접 닿지 않게 구성한 로봇청소기를 제안하고 있다.
등록특허공보 제10-1154236호(2012.06.01.)는 공기흡입부 및 먼지측정공간부와 공기배출부가 설치된 판 형상의 본체와, 상기 먼지측정공간부에 설치되며 렌즈를 구비하는 레이저와, 상기 레이저가 공기 중에 부유중인 먼지에 부딪쳐 산란되면서 발생되는 빛의 크기와 개수를 통해서 부유입자의 사이즈와 개수를 센싱하는 디텍터와, 상기 레이저와 대향되도록 위치하는 빛 소멸부로 이루어지는 슬림형 공기중 부유입자 측정센서에 있어서, 상기한 본체에 먼지측정공간부와 레이저 삽입공, 공기흡입부, 디텍터 삽입홈, 공기배출부, 빛소멸부를 음각으로 형성한 두께 7mm 이하의 슬림하게 제작되어 반도체 웨이퍼 생산라인에 설치가 가능하며 미러 불사용으로 인한 오차 저감이 가능한 슬림형 공기중 부유입자 측정센서를 제안하고 있다.
또한 등록특허공보 제10-1679042호(2016.11.17.)는 파장조절부가 설치된 레이저광원과, 상기 레이저광원에서 조사된 레이저가 공기 중에 포함된 미세먼지에 부딪혀 산란되는 산란광을 촬영하며 CCD소자 또는 CMOS소자가 곡면 형태의 매트릭스 형태로 배열된 이미지센서모듈과, 먼지 판단부와, 이미지변환부와, 빔확장부재와, 레이저광원 회전 구동기구를 포함하는 미세먼지 감지장치를 제시하고 있다.
그러나 상기한 종래기술 모두는 실험대에 관한 것은 아니다.
실용신안등록 제20-0391109호(2005.07.20. 등록) 한국 등록특허 제10-1358958호(2014.01.24. 등록) 공개특허공보 제10-2004-0084739호(2004.10.06. 공개)
따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 실험 과정 중에 발생하는 다양한 휘발성 유기화합물이나 산성 증발 가스 등이 공기 중에 부유하는 미세 먼지에 흡착된 상태로, 또는 화학반응을 통하여 황산염이나 질산염 또는 염산염 등과 같은 이온 성분으로 변환된 미세 먼지 흡착 상태로 실험자에 흡입되지 않도록 미세 먼지를 자동 필터링할 수 있는 스마트 실험대를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 실험대에 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphical user interface)와 웹 및/또는 어플을 설치하고 서버와 연결된 퍼스널컴퓨터를 구비함으로써 사용자와 사용자(H2H: Human to Human), 사용자와 기기(M2H: Machine to Human), 기기와 기기(M2M: Machine to Machine) 간에 실시간으로 필요한 정보를 교환 및 송수신 가능하게 함으로써, 실험 작업 시 현장에서 사전유해인자분석보고서나 물질안전데이터 등과 같은 안전사고 예방을 위한 주의 사항 및 안내가 실시간 가능하며, 실험 작업 시 관리자가 실시간으로 모니터링 가능하고, 실험 작업 시 현장에서 업무 내용이나 구체적인 실험 방법 등과 같은 실험 매뉴얼을 확인하여 안내 받을 수 있도록 함과 아울러, 실험 과정 및 결과를 실험 현장에서 실시간으로 기록할 수 있도록 함으로써, 실험 후 연구실에서의 이중 업무의 방지 내지 최소화를 도모함과 아울러 실시간 기록을 확인할 수 있게 함으로써 전자연구노트 작성 효율성을 극대화할 수 있는 스마트 실험대를 제공하기 위한 것이다.
상기한 본 발명의 첫 번째 목적은, 상판이 위치하며 내부에 블로어와 필터카트리지로 된 정화장치가 수용되어 있는 하부 구조 프레임과; 상기한 하부 구조 프레임의 좌우 양측으로부터 상방으로 입설된 한 조의 메인 수직 프레임과; 상기한 상판으로부터 상방으로 이격하여 상기한 한 조의 메인 수직 프레임 사이에 연결되는 수평 프레임과; 상기한 수평 프레임 또는 메인 수직 프레임에 장착된 미세 먼지 센서로 구성되며: 미세 먼지 농도가 소정 수준 이상이면 상기한 블로어가 자동으로 작동되어 상기한 필터카트리지를 통하여 미세 먼지를 제거하는 스마트 실험대에 의하여 원활히 달성될 수 있다.
상기한 미세 먼지 센서와 정화장치의 블로어는 유선 또는 사물인터넷으로 연계되어 있을 수 있다.
상기한 미세 먼지 센서는 정화장치의 블로어 및 실험실 환풍기와 사물인터넷으로 연계되어 작동될 수 있다.
상기한 본 발명의 두 번째 목적은, 상기한 실험대에 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphical user interface)와, 웹, 어플, 또는 웹어플이 설치되고 서버와 연결된 태블릿 PC가 설치되어, 상기한 서버와 태블릿 PC 간에 실험 수행 매뉴얼, 실험 안전 사항, 실험 과정, 실험 결과, 사용 시약의 종류, 실험실 관리, 업무 사항, 또는 전자연구노트 작성과 관련한 정보를 실시간으로 교환 및 송수신 가능한 스마트 실험대에 의하여 원활히 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 실험대는, 미세 먼지 센서를 설치하여 실험 과정 중에 발생하는 다양한 휘발성 유기화합물이나 산성 증발 가스 등이 흡착된 미세 먼지, 또는 화학반응을 통하여 황산염이나 질산염 또는 염산염 등과 같은 이온 성분으로 변환되어 흡착된 미세 먼지가 소정치 이상이 되면 블로어를 작동시켜 필터로 미세 먼지를 자동 필터링할 수 있어 쾌적한 실험실 환경을 제공하며, 실험대에 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphical user interface)와 웹 및/또는 어플을 설치하고 서버와 연결된 퍼스널컴퓨터를 구비하면, 사용자와 사용자(H2H), 사용자와 기기(M2H), 기기와 기기(M2M) 간에 실시간으로 필요한 정보를 교환 및 송수신 가능하게 함으로써, 실험 작업 시 현장에서 사전유해인자분석보고서나 물질안전데이터 등과 같은 안전사고 예방을 위한 주의 사항 및 안내가 실시간 가능하며, 실험 작업 시 관리자가 실시간으로 모니터링 가능하고, 실험 작업 시 현장에서 업무 내용이나 구체적인 실험 방법 등과 같은 실험 매뉴얼을 확인하여 안내 받을 수 있도록 함과 아울러, 실험 과정 및 결과를 실험 현장에서 실시간으로 기록할 수 있도록 함으로써, 실험 후 연구실에서의 이중 업무의 방지 내지 최소화를 도모함과 아울러 실시간 기록을 확인할 수 있게 함으로써 전자연구노트 작성 효율성을 극대화할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스마트 실험대의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 실험대의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 스마트 실험대의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 스마트 실험대의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 실험대의 체계 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 실험대의 활용 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 스마트 실험대의 정전 방지 패드의 배치 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 스마트 실험대의 각종 스위치 또는 거리감지 센서의 설치 예시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스마트 실험대의 RFID 리더의 설치예시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 스마트 실험대의 LED 램프 설치 고정 시약대의 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 스마트 실험대의 가동 시약대의 작동 상태 설명도이다.
도 12는 미세 먼지 센서에 의해 자동 운전되는 블로어와 그에 설치된 필터카트리지를 나타내는 단면도이다.
먼저, 본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 퍼스널컴퓨터(PC)라는 용어는 모니터와 데스크탑 PC 및 키보드로 구성되는 전통적인 개인용 컴퓨터나 노트북 PC는 물론, 디스플레이장치와 입력 장치가 통합되어 있는 태블릿 PC나 스마트폰을 포함하는 의미로 이해하도록 정의된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4는 각각 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 따른 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)의 사시도로서 설명의 편의상 함께 언급하기로 한다.
도시된 본 발명에 따른 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)는 상판(5)이 위치하는 하부 구조 프레임(4)과, 상기한 하부 구조 프레임(4)의 좌우 양측으로부터 상방으로 입설된 한 조의 메인 수직 프레임(2)과, 상기한 상판(5)으로부터 상방으로 이격하여 상기한 한 조의 메인 수직 프레임(2) 사이에 연결되는 수평 프레임(3)과, 고정 시약대(70) 및 가동 시약대(80)와 퍼스널컴퓨터(10)로 구성된다.
도시된 예에서는, 퍼스널컴퓨터가 디스플레이장치와 노트 펜 등에 의한 입력 장치와 일체화되고, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)와, 웹, 어플, 또는 웹어플이 설치되어 있는 태블릿 PC(10)인 경우를 나타내고 있으며, 상기한 태블릿 PC(10)는 서버와 연결되어, 서버와 태블릿 PC(10)간에 실험 수행 매뉴얼, 실험 안전 사항, 실험 과정, 실험 결과, 사용 시약의 종류, 실험실 관리, 업무 사항, 또는 전자연구노트 작성 등과 관련한 정보를 실시간으로 교환 및 송수신하는 정보통신기술(ICT)에 기반하는 것이라면, 실험대 자체의 구조는 본 발명에 있어 제한적이지 않으며 임의 선택적이며, 또한 이미 정의한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)에 적용되는 퍼스널컴퓨터(10)는 태블릿 PC 외에도, 노트북 PC나 스마트폰, 또는 전통적인 형식의 모니터와 데스크탑 PC 및 키보드로 구성될 수도 있음은 물론이다.
도 5와 도 6은 각각 본 발명에 따른 스마트 실험대의 체계 구성도 및 활용 예시도로서 이들을 함께 참조하여 설명하기로 한다.
그래픽 사용자 인터페이스(GUI)는 실험실 현장에서 연구노트나 연구 자료의 작성 및 작성된 정보를 서버로 송신하고 서버로부터 교수나 연구책임자의 지시 사항이나 주요 실험방법, 주의 사항 등의 정보, 또는 실험에 관련된 주요 논문이나 기타 정보를 수신하여 디스플레이 장치에 표시하게 된다.
또한 서버는 사용자 계정 및 권한을 관리하고, 수신 데이터 정보를 가공 처리하며 가공 처리된 데이터를 데이터베이스에 저장하게 된다.
상기한 서버는 실험 방법 작성 등 정보를 생성하고 데이터베이스 정보 화면을 표시하게 하는 관리 웹 또는 전사적자원관리(ERP) 가능한 기업 내 통합정보시스템 또는 타기관의 전사적자원관리(ERP)과 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)에는 온습도 센서, 먼지 센서, 휘발성 유기화합물(VOCs) 감지 센서, 또는 화재 감지 센서와 같은 각종 센서(50)를 상기한 수평 프레임(3) 또는 그 외의 다양한 부분에 설치할 수 있다.
또한 필요하다면, 시약 정보 등과 같은 시약 관리 정보를 판독하기 위한 RFID 리더(60)를 상판(5) 또는 그 외의 다양한 부분에 설치할 수도 있다.
필요하다면, 이들 다양한 센서(50) 및/또는 RFID 리더(60)는 유선으로 서버에 연결되거나 또는 사물인터넷(IoT) 허브에 의해 Wi-fi, Zigbee, BLE, RoLa 등과 같은 무선통신으로 서버와 연계되어 각종 정보를 송수신함과 아울러, 실험실 내 유해 환경이 감지되거나 안전사고 위험요소 발생 시 사물인터넷(IoT)에 의하여 실시간으로 파악하여 자동 제어하거나 또는 관리자나 실험자에게 시각적 또는 청각적으로 알람할 수 있으며, 그에 더하여 실시간으로 실험실 안전관리의 효율성을 제고할 수 있게 된다.
도 1 및 도 3에 도시된 본 발명에 따른 스마트 실험대(1,1b)는 태블릿 PC(10)를 가로형 또는 세로형으로 설치한 것인지의 차이만 있을 뿐, 상기한 태블릿 PC(10)의 가변 고정 구조는 동일하며, 메인 수직 프레임(2)에 설치된 회전 암(11)에 태블릿 PC(10)가 가로 방향으로 링크(12)로 연결되어 위치 가변하게 고정되는 것을 예시적으로 나타내고 있다.
또한 도 2 및 도 4에 도시된 본 발명에 따른 스마트 실험대(1a,1c)는 태블릿 PC(10)를 가로형 또는 세로형으로 설치한 것인지의 차이만 있을 뿐, 상기한 태블릿 PC(10)의 가변 고정 구조는 동일하며, 상판(5)에 회전 캡(14)이 설치된 지지축(13)이 고정되는 한편, 상기한 회전 캡(14)은 연결 로드(15)를 통하여 연결체(16)에 고정되며 상기한 연결체(16)에는 전술한 바와 같은 회전 암(11)이 고정되고, 태블릿 PC(10)가 세로 방향으로 링크(12)로 연결되어 보다 더 넓은 영역 범위에서 위치 가변하게 고정되는 것을 예시적으로 나타내고 있다.
도 1 내지 도 4에 나타낸 본 발명에 따른 스마트 실험대(1a,1c)의 물리적 구조에 대하여 부연하기로 한다.
본 발명에 따른 스마트 실험대(1a,1c)는 하부 구조 프레임(4)의 내부에 수납장(6)을 형성할 수도 있음은 물론이며, 필요하다면 하부 구조 프레임(4)의하부에 이동의 편리함을 위하여 캐스터(caster)(8)를 설치할 수도 있다.
상기한 수납장(6)은 다수의 서랍(7)이 있는 서랍부(도면부호 미부여)와 실험 도구나 초자 제품 등을 수용하기 위한 수납 공간부(8)로 분할할 수 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 상기한 수납 공간부(8)에는 정화공기 배출공(94)과 흡기공(도면부호 미부여)을 천공하고 그 내부에 블로어(93)와 필터 카트리지(92)로 구성되는 정화장치(91)를 설치하여 두고 미세 먼지 센서(95)와 유선 또는 사물인터넷으로 연결하여 실험실 내 미세 먼지 농도가 소정치 이상일 경우 블로어(93)를 작동시켜 공기를 정화하도록 구성된다.
특정하게는, 모든 실험대에 정화장치(91)를 설치함과 아울러, 미세 먼지 센서(95)는 실험대 중 일부에만 설치하고 사물인터넷으로 연계시켜 둠으로써 실험실 내의 미세 먼지 농도 수준에 따라 실험실 내의 모든 실험대에 설치된 정화장치(91)의 작동 대수를 효율적으로 제어할 수도 있으며, 또한 실험실 환풍기와도 사물인터넷으로 그 작동을 연계시킬 수도 있다.
또한 상기한 먼지센서(95)는 VOCs 센서(50)와 연동되어 협업으로 상기한 블로어(93)의 작동을 제어하게 할 수도 있다.
상기한 블로어는 환형 팬일 수 있으며, 상기한 필터 카트리지는 필요에 따라 다수개의 필터로 구성될 수 있으며, 프리필터, 페이퍼 필터 내에 충진된 활성탄 그레인(grain) 필터 또는 비활성탄소섬유 부직포 필터, 극성 및/또는 비극성의 활성탄소섬유 부직포 필터, 유해 기체 분해능을 갖는 제올라이트 필터, 이산화티탄(TiO2) 미세 그레인 필터 등을 조합한 것일 수 있다.
또한 정화 효율을 높이기 위하여 다수의 필터를 나란히 접촉 배열하여 구성되는 필터 카트리지의 종류와 두께 및 밀도는, 예정된 필터 교환 주기, 실험 테이블에서의 실험 시약의 종류 및 실험 빈도, 의도하는 안정성의 정도, 채택된 블로어의 용량 등과 같은 다양한 파라미터를 고려하여 적절히 선택하여 조합할 수 있으며, 이러한 사항 모두는 당업계 공지이므로 이에 대한 더 이상의 부연은 생략하기로 한다.
또한 수평 프레임(3) 상방의 한 조의 메인 수직 프레임(2) 사이에는 복수의 시약대를 설치할 수도 있으며, 도시된 예에서는 최하방의 고정 시약대(70)와, 그 상방의 가동 시약대(80)가 설치된다.
도시된 예에서는, 상대적으로 높은 위치에 있는 상기한 가동 시약대(80)로부터 시약을 안전하고 쉽게 꺼낼 수 있도록 풀다운형으로 구성한 경우를 나타내고 있으며, 맨 위의 통상의 높은 위치로부터 낮은 위치로 당겨 끌어내려지는 것을 나타내고 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
도 7은 본 발명에 따른 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)의 정전 방지 패드(20)의 배치 예시도로서, 실험 중 인화성 또는 폭발성의 화학약품 유증기에 의한 화재 또는 폭발사고 예방을 위한 정전(靜電) 방지 패드(20)가 상판(5)과 수평 프레임(3)의 2개소에 설치되어 있는 예를 나나내고 있으나, 상기한 정전 방지 패드(20)는 상판(5)과 수평 프레임(3) 중 어느 한 곳에만 설치할 수 도 있으며, 경우에 따라서는 메인 수직 프레임(2)과 같은 다른 개소에 설치할 수도 있음은 물론이다.
상기한 정전 방지 패드(20)는 공지로서 이미 상용화되어 있으며, 그 구조는 알루미늄 패드 상에 러버 패드를 붙이고 내측으로 접지 잭라인을 이용하여 접지시킨 것이다.
도면 중 미설명부호 30은 램프 스위치를, 40은 공기 정화 스위치를, 90은 램프이다.
공기 정화 스위치(40)에 대하여 부연하면 통상은 온 상태로 두어 실험실 내 휘발성 유기화합물과 같은 유해 가스 농도 또는 먼지 농도 등이 소정 기준치 이상인 것으로 센서에 의해 감지되면 본 발명에 따른 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)의 하부 구조물 내에 설치되어 있는 블로어(미도시)가 자동으로 구동되어 필터 카트리지(미도시)를 통하여 공기를 정화하게 하지만, 장시간 자동 구동이 불필요한 경우 등에 있어서는 오프 상태로 두어 블로어가 구동되지 않도록 할 수도 있다.
이어서, 도 8은 본 발명에 따른 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)의 각종 스위치 또는 거리감지 센서의 설치 예시도로서, 수평 프레임(3)에 램프 스위치(30) 및 밝기 제어를 위한 디밍(dimming) 스위치(31) 또는 거리 감지 센서가 설치되어 있는 것을 보여준다.
거리 감지 센서가 설치되는 경우에는 실험자가 본 발명에 따른 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)에 소정 거리 이내로 접근하면 램프가 점등되고 소정 거리 밖으로 벗어나면 절전을 위하여 소등되도록 한다.
도면 중 미설명부호 30은 램프 스위치이고, 40은 공기 정화 스위치이며, 후술하겠으나 도면부호 78은 반사갓을, 70은 고정 시약대를, 73은 안전 프레임을, 그리고 74는 안전 바이다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)의 상판(5)에 RFID 리더(60)를 설치한 경우를 나타내고 있으며, 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)상에서 사용하는 시약의 내용 정보, 역가 정보, 시약의 위치 정보 등을 판독함과 아울러, 서버로 전송함으로써 시약 관리의 효율성 및 위험 요소의 사단 차단 알람 등에 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)의 고정 시약대(70)의 전방 하부에 LED 램프가 결합되어 있는 경우에 대한 분해 사시도로서, 상기한 고정 시약대(70)는 바닥 플레이트(71)와, 상기한 바닥 플레이트(71)를 지지하도록 내측으로 돌출된 받침턱(73a)과 상기한 메인 수직 프레임(2)에 고정하기 위한 복수의 고정공(72b)이 형성된 한 조의 고정 플레이트(72)와, 상기한 바닥 플레이트(71)의 전방부에 끼워 고정되며 하부에는 양측의 대상(帶狀) 지지턱(73b) 사이에 형성되는 오목부(73a)를 갖는 안전 프레임(73)과, 상기한 안전 프레임(73)의 상방으로 이격하여 상기한 한 조의 고정 플레이트(72) 사이에 고정되어 있는 안전 바(74)와, 상기한 오목부(73a)에 끼워지며 소정 간격을 두고 다수의 LED(76)가 설치되어 있는 기판(75)과, 상기한 기판(75)의 하방에 위치하는 투명 또는 반투명 플레이트(77)로 구성된다.
상기한 안전 프레임(73)에 대하여 부연하면, 안전 프레임(73)의 내측으로는 상부 윙(도면부호 미부여)과 상기한 지지턱(73b) 및 오목부(73a)의 상부에 의해 형성되는 하부 윙에 의해 상기한 바닥 플레이트(71)의 전방부에 끼워지며, 필요할 경우 나사 등과 같은 적절한 고정수단(미도시)을 이용하여 견고하게 고정할 수 있다.
또한 상기한 안전 프레임(73)의 전면에는 도 8에 나타낸 바와 같이 반사갓(78)을 설치할 수도 있다.
이와 같이 LED 램프를 고정 시약대(70) 선단부의 하부에 위치시켜 둠으로써 상대적으로 낮은 높이의 수직 조사에 의해 실험자에 대한 눈부심 현상을 현저히 줄일 수 있게 된다.
도 11은 본 발명에 따른 스마트 실험대(1,1a,1b,1c)에 설치될 수도 있는 가동 시약대(80)의 작동 상태 설명도로서, 한 조의 브래킷(83)이 상기한 한 조의 메인 수직 프레임(2)의 내측에 각각 고정되며 상기한 브래킷(83)에는 공압 또는 유압 실린더(81)에 의하여 풀다운되는 풀다운 프레임(82)이 설치되며, 상기한 풀다운 프레임(82)에는 가동 시약대(80)가 고정되어 있음을 나타내고 있다.
따라서 상기한 가동 시약대(80)는 공압 또는 유압 실린더(81)의 피스톤(도면부호 미부여)의 신장에 의한 수직 위치로부터 피스톤의 축퇴에 의해 낮은 위치로 풀다운 하게 된다.
상기한 가동 시약대(80)는 전술한 고정 시약대(80)의 안전 프레임(73)에서 하부에 대상 지지턱(73b)과 그 사이에 형성되는 오목부(73a)가 존재하지 않으며, 따라서 기판(75)과 LED(76) 및 투명 또는 반투명 플레이트(77)를 갖지 않는다는 점을 제외하고는 실질적으로 동일한 구성이므로 이에 대한 부연은 생략하기로 한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였으나 당업자라면 본 발명의 사상 및 영역으로부터 일탈하는 일 없이도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이나 이 또한 본 발명의 영역 내이다.
1,1a,1b,1c: 본 발명에 따른 스마트 실험대
2: 메인 수직 프레임 3: 수평 프레임
4: 하부 구조 프레임 5: 상판
6: 수납장 7: 서랍
8: 수납 공간부 9: 캐스터
10: 퍼스널컴퓨터(PC)
11: 회전 암 12: 링크
13: 지지축 14: 회전 캡
15: 연결 로드 16: 연결체
20: 정전 방지 패드
30: 램프 스위치 31: 디밍(dimming) 스위치
40: 공기 정화 스위치
50: 센서(온습도, VOCs, 먼지, 화재)
60: RFID 센서
70: 고정 시약대
71: 바닥 플레이트 72: 고정 플레이트
72a: 받침턱 72b: 고정공
73: 안전 프레임
73a: 오목부 73b: 지지턱
74: 안전 바 75: 기판
76: LED 77: 투명 또는 반투명 플레이트
78: 반사갓
80: 가동 시약대
81: 공압(유압) 실린더 82: 풀다운 프레임
83: 브래킷
91: 정화장치 92: 필터카트리지
93: 블로어 94: 정화공기 배출공
95: 미세 먼지 센서

Claims (4)

  1. 상판이 위치하며 내부에 블로어와 필터카트리지로 된 정화장치가 수용되어 있는 하부 구조 프레임과;
    상기한 하부 구조 프레임의 좌우 양측으로부터 상방으로 입설된 한 조의 메인 수직 프레임과;
    상기한 상판으로부터 상방으로 이격하여 상기한 한 조의 메인 수직 프레임 사이에 연결되는 수평 프레임과;
    상기한 수평 프레임 또는 메인 수직 프레임에 장착된 미세 먼지 센서로 구성되며:
    미세 먼지 농도가 소정 수준 이상이면 상기한 블로어가 자동으로 작동되어 상기한 필터카트리지를 통하여 미세 먼지를 제거하는
    스마트 실험대.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 미세 먼지 센서와 정화장치의 블로어가 유선 또는 사물인터넷으로 연계되어 있는 스마트 실험대.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 미세 먼지 센서가 정화장치의 블로어 및 실험실 환풍기와 사물인터넷으로 연계되어 작동되는 스마트 실험대.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 실험대에 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphical user interface)와, 웹, 어플, 또는 웹어플이 설치되고 서버와 연결된 태블릿 PC가 설치되어, 상기한 서버와 태블릿 PC 간에 실험 수행 매뉴얼, 실험 안전 사항, 실험 과정, 실험 결과, 사용 시약의 종류, 실험실 관리, 업무 사항, 또는 전자연구노트 작성과 관련한 정보를 실시간으로 교환 및 송수신 가능한 스마트 실험대.
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