KR101990846B1

KR101990846B1 - 자외선 공기 살균기를 이용한 공기 오염 감시 시스템 및 감시방법

Info

Publication number: KR101990846B1
Application number: KR1020170028279A
Authority: KR
Inventors: 조성국
Original assignee: 에이치디에스 주식회사; 해피라인 주식회사
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2037-03-06
Also published as: KR20180101838A

Abstract

자외선 공기 살균기를 이용한 공기 오염 감시 시스템 및 감시방법이 개시된다. 본 발명의 공기 오염 감시 시스템은 자외선을 이용하여 특정 공간 내의 공기 중에 존재하는 미생물을 살균할 수 있을 뿐만 아니라, 그 살균에 따른 공기 오염을 공간적으로 실시간 감시할 수 있다. 감시 시스템에 적용된 자외선 살균기는 자외선 에너지를 축적하는 방법을 통해 살균 효율을 높일 수 있다.

Description

자외선 공기 살균기를 이용한 공기 오염 감시 시스템 및 감시방법{System and Method for Monitoring Air Contamination by Using Ultraviolet Air Sterilizer}

본 발명은 자외선을 이용하여 특정 공간 내의 공기 중에 존재하는 미생물을 제거하는 살균 및 공기 오염 감시시스템으로서, 살균기의 자외선의 살균 효율을 높임과 동시에 그 살균에 따른 공기 오염을 공간적으로 감시하는 자외선 공기 살균기를 이용한 공기 오염 감시 시스템 및 감시방법에 관한 것이다.

최근에 각종 바이러스성 조류 인플루엔자나 세균성 전염병 등이 발생하여 많은 동물의 생명이 위협을 받는 일들이 빈번하게 발생하고, 일부는 인체 감염의 문제도 생기고 있다. 이런 일들을 대비하여 각종 방역 시스템을 구축하고, 감염이 예상되는 지역에 살균제 등을 살포하지만, 이미 발생한 미생물의 전염을 제대로 방어하기는 쉽지 않다.

미생물(microorganism)은 맨눈으로 관찰할 수 없는 작은 생물로서, 일반적으로 진균(Fungi), 원생동물(Protozoa), 세균(Bacteria), 바이러스(Virus), 조류(Algae) 등을 포함한다. 미생물을 박멸하는 수단으로 널리 사용되어 온 것 중 하나가 자외선(Ultraviolet Ray, UV)이다. 자외선(UV) 에너지는 1900년대 초반부터 박테리아와 미생물을 죽이는데 사용되었다. 충분한 양의 자외선 에너지가 가해지면, 자외선 에너지는 미생물을 매우 효과적으로 죽일 수 있다. 그러나 자외선 수치가 낮고 자외선 방사의 균일성이 부족하면 자외선의 살균 효과가 크게 떨어지는 것으로 알려졌다. 한편, 자외선에 대한 저항성은 유기체마다 다르고, 일부 유기체는 다른 유기체보다 자외선에 훨씬 강한 특성이 있다. 특히, 내생 포자(Endospores)를 형성하며 반 휴면기 상태에 있는 일부 유기체는 자외선에 강한 저항성을 보인다. 내생 포자는 열, 화학 물질, 엑스선(X ray) 및 자외선을 포함하는 많은 멸균 기술에 상당히 저항하는 것으로 알려져 있다.

종래의 자외선 살균 시스템은 어느 정도 수준 이하의 미생물과 같은 공기 중 오염 물질을 파괴하기 위해 자외선 에너지를 효율적이고 효과적으로 이용할 수 없었다. 따라서, 위험한 공기 중의 미생물을 살균하고 다른 오염물질을 파괴하는 가장 효과적인 과정에 필요한 균일한 분포를 가질 수 있는 높은 에너지 자외선 살균 시스템이 필요하다.

더불어, 종래에는 단순히 살균 시스템을 채택하는 정도이었지만, 이러한 살균 시스템이 상시적인 감시에 따른 경보를 제공하는 발전된 형태로 제공되지 못했다.

[관련선행기술]

대한민국 등록실용신안 제20-0443340호(이중 팬과 이중 케이스를 구비한 공기살균기)

본 발명의 목적은, 자외선을 이용하여 공기 중의 미생물을 제거하는 살균기의 자외선의 살균 효율을 높임과 동시에 그 살균에 따른 공기 오염을 공간적으로 감시하는 자외선 공기 살균기를 이용한 공기 오염 감시 시스템 및 감시방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 공기 오염 감시결과를 이용하여 공기 오염이 진행되는 경로를 추적할 수 있는 공기 오염 감시 시스템 및 감시방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라 공간 내의 공기의 오염을 감시하는 공기 오염 감시 시스템은 공기의 유동 경로 상에 설치되는 자외선 살균기를 포함한다. 자외선 살균기는 챔버, 자외선 광원, 반사판 및 상기 자외선 광원을 제어하는 살균기 컨트롤러를 구비한다.

챔버는 밀폐된 내부 공간부를 형성하며, 공기를 상기 내부 공간부로 유입하는 복수 개의 흡기 관통홀과, 상기 내부 공간부의 공기를 배출하는 복수 개의 배기 관통홀이 형성된다. 자외선 광원은 상기 챔버의 내부 공간부에 수용되어 자외선을 출사함으로써 상기 내부 공간부에 유입된 공기 중의 미생물을 살균한다. 반사판은 상기 챔버의 내벽 전체를 덮도록 설치되어 상기 자외선 광원에서 출사되는 자외선을 산란 및/또는 반사함으로써 상기 자외선 광원에서 출사된 자외선의 에너지를 상기 내부 공간부 내에 가두어 자외선 조사량을 높이고 균일하게 한다.

실시 예에 따라, 상기 반사판은 상기 자외선 광원에서 출사되는 자외선을 95% 이상 산란 및/또는 반사할 수 있는 것이 바람직하다.

다른 실시 예에 따라, 본 발명의 공기 오염 감시 시스템은, 상기 공간 내에 설치되어 공기 중의 미생물을 검출하는 바이오 센서와, 공기오염감시기를 더 포함할 수 있다. 공기오염감시기는 상기 자외선 살균기의 동작 후에 상기 바이오 센서를 이용하여 상기 공간 내의 공기의 오염 정도를 검출하고 기설정된 기준값 이상의 미생물 농도가 검출되거나 특정 미생물이 검출되는 경우에 경보 이벤트를 생성한다. 여기서, 상기 기준값은 상기 자외선 살균기의 살균 능력에 따라 설정될 수 있다.

더 나아가, 상기 공간이 내벽에 의해 복수 개의 구역으로 구분되고 상기 바이오 센서가 복수 개의 구역 중에서 선택된 적어도 하나의 구역에 설치된 경우에, 상기 공기오염감시기는 상기 구역 단위로 상기 경보 이벤트를 생성할 수 있다. 이 경우, 상기 공기오염감시기는 상기 바이오 센서가 설치된 구역의 위치 정보를 보유하여 상기 기준값 이상의 미생물 농도가 검출되거나 상기 특정 미생물이 검출된 바이오 센서의 위치 정보를 상기 경보 이벤트에 포함시킬 수 있다.

또 다른 실시 예에 의하면, 상기 공기오염감시기는, 기설정한 시간 범위 내에 상기 경보 이벤트가 상기 복수 개의 구역에서 발생한 경우에, 상기 경보 이벤트를 발생한 순서대로 정리한 오염경로정보를 생성할 수 있다.

한편, 상기 자외선 살균기, 바이오 센서 및 공기오염감시기를 구비하는 복수 개의 현장이 마련될 수 있고, 상기 복수 개 현장의 각 공기오염감시기는 네트워크를 통해 관제서버에 연결될 수 있다. 이 경우, 관제서버는 상기 복수 개 현장의 각 공기오염감시기로부터 상기 경보 이벤트 및/또는 상기 오염경로정보를 수신하고, 상기 각 현장의 관리자 단말기 또는 서비스 가입자 단말기에게 통지할 수 있다.

본 발명은 상기 공기 오염 감시 시스템의 공기 오염 감시방법에도 미친다. 본 발명의 공기 오염 감시방법은 상기 공간과 연결된 공기의 유동 경로 상에 자외선 살균기를 설치하고, 바이오 센서를 이용하여 상기 공기 중의 미생물을 검출하는 단계와, 상기 바이오 센서의 검출결과로부터 기설정된 기준값 이상의 미생물 농도가 검출되거나 특정 미생물이 검출되는 경우에 공기오염감시기가 경보 이벤트를 생성하는 단계를 포함한다.

여기서 상기 미생물의 농도를 검출하는 단계는,공기가 내부 공간부로 유입되는 복수 개의 흡기 관통홀과 상기 내부 공간부의 공기가 배출되는 복수 개의 배기 관통홀이 형성된 챔버를 상기 경로 상에 배치하는 단계와; 살균기 컨트롤러가 상기 내부 공간부에 수용된 자외선 광원으로 하여금 상기 내부 공간부로 자외선을 출사하여 상기 내부 공간부에 유입된 공기 중의 미생물을 살균하도록 제어하는 단계와; 상기 챔버의 내벽 전체를 덮도록 설치된 반사판이 상기 자외선 광원에서 출사되는 자외선을 산란 및 반사 중 적어도 하나를 수행하여 상기 자외선 광원에서 출사된 자외선의 에너지를 상기 내부 공간부 내에 가둠으로써 상기 내부 공간부의 자외선 조사량을 높이고 균일하게 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 공기 살균 및 오염 감시 시스템은 자외선 살균기를 이용하여 공기 중의 미생물을 거의 살균할 수 있을 뿐만 아니라, 자외선 살균기가 동작하는 중에 공간 내의 공기 오염상태를 감시하고 이상이 있으면 경보 이벤트를 생성할 수 있다.

자외선 살균기는 밀폐된 챔버 내에 자외선 광원과 반사판을 배치함으로써 챔버 내에 자외선 에너지를 축적하고 챔버 내의 임의의 모든 지점에서의 자외선 조사량의 균일성을 확보할 수 있다. 따라서 챔버 내로 유입된 공기 중의 미생물은 매우 높은 자외선 에너지에 노출되어 살균되기 때문에, 외부 공기와 대비하여 미생물의 농도를 거의 백만 분의 1 수준으로 줄일 수 있어서 거의 완벽한 살균이 가능하다.

본 발명의 공기 오염 감시시스템은 복수 개의 현장의 공기 오염 상태정보와 경보 이벤트를 수신하여 관리자 등에게 통지할 수 있는 관제서버를 포함하여, 가입자의 현장에 미생물 살균 서비스 뿐만 아니라, 전체적인 공기 오염 감시서비스를 제공할 수 있다

본 발명에 의하면, 각 현장의 복수 개의 구역마다 바이오 센서를 배치하고 각 구역별로 경보 이벤트를 생성함으로써, 각 현장에서의 공기 오염을 구역 단위로 세분하여 감시할 수 있으며, 복수 개의 구역에서 경보가 발생하는 경우에는 그 경보 발생순서에 기초하여 공기오염 경로를 추적할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 자외선 공기 살균시스템의 블록도,
도 2는 본 발명의 자외선 살균기의 단면도,
도 3은 본 발명의 공기살균 탐지기의 블록도, 그리고
도 4는 본 발명에 따른 빌딩 등의 공기 오염 감시방법의 설명에 제공되는 도면이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 공기 오염 감시시스템(100)은 자외선 공기 살균기(이하, 간단히 '살균기'라 함)(101), 공기오염감시기(110), 그리고 원격에 마련되어 공기오염감시기(110)와 네트워크(130)를 통해 연결되는 관제서버(150)를 포함한다. 한편, 공기오염감시기(110)는 현장에 설치되는 가입자의 로컬 장치와도 연결될 수 있다.

각 현장(SITE 1, 2, 3)에는 적어도 하나의 살균기(101)와 적어도 하나의 공기오염감시기(110)가 설치되며, 관제서버(150)는 네트워크(130)를 통해 복수 개의 현장(SITE 1, 2, 3)과 연결되어 본 발명의 공기 오염 감시 서비스를 제공할 수 있다. 도 1은 3개의 현장(SITE 1, 2, 3)이 연결된 예를 도시하고 있지만, 아래에서는 설명의 편리를 위해, 제1 현장(SITE 1)에 설치된 공기오염감시기(110)와 자외선 살균기(101)의 동작을 중심으로 설명한다. 한편, 실시 예에 따라, 각 현장(SITE 1, 2, 3)에 설치된 살균기(101)와 공기오염감시기(110)는 관제서버(150)에 연결되지 않은 상태로 단독으로 동작할 수도 있다.

네트워크

네트워크(130)는 종래에 알려진 유선 또는 무선 네트워크로서, 공중전화망, 유선랜(LAN), 무선랜(Wireless LAN), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 이동전화망 중에서 선택된 하나 이상의 네트워크가 해당할 수 있다. 또한, 현재의 네트워크 환경이나 암호화 기술 등을 고려하면, 관제서버(150)와 공기오염감시기(110)가 별도의 프로토콜을 사용하는 전용망이 아닌 인터넷과 같은 범용 아이피 망을 통해 연결되어 데이터 패킷통신을 수행하는 것이 바람직하다.

관제서버

관제서버(150)는 각 현장의 공기오염감시기(110)가 제공하는 상태정보를 기초로 본 발명의 공기 오염 감시 서비스를 제공한다. 우선, 관제서버(150)의 관제 서비스는 각 현장 단위로 제공되므로, 각 현장 단위의 기본 정보를 관리한다. 예컨대, 기본정보에는 현장 단위로 가입한 가입자 정보, 가입자의 휴대 단말기 정보, 아래에서 설명하는 현장별 감시구역에 대한 설정정보 등이 포함된다. 당연히, 하나의 가입자에 복수 개의 현장이 구성될 수도 있고, 하나의 현장에 복수 개의 공기오염감시기(110)와 자외선 살균기(101)가 배치될 수도 있으나 이러한 구성의 확장은 시스템 설계 사양의 기본적인 확장 방법으로 가능하다.

관제서버(150)는 관제기능부(151)를 포함한다. 관제기능부(151)는 각 현장에 설치된 공기오염감시기(110)가 제공하는 '상태정보'와 '경보 이벤트' 및 '오염경로정보'를 이용하여, 공기오염감시기(110)의 동작 상태와 현장 내의 미생물 오염 상태를 감시하면서, 현재 상태 정보와 이상 시 경보를 가입자(즉, 가입자 단말기 또는 현장 관리자 단말기)에게 제공한다.

아래에서 설명되는 것처럼, 공기오염감시기(110)의 오염추적부(313)를 대신하여, 관제서버(150)는 기설정된 시간 범위 내에 접수되는 경보이벤트를 이용하여 공기 오염 경로를 추적할 수도 있다.

자외선 살균기

살균기(101)는 밀폐된 공기의 경로를 형성하고, 자외선을 이용하여 공기 중의 미생물을 살균한다. 이를 위해, 본 발명은 살균기(101) 내에서의 자외선 에너지(UV Energy)의 강도와 균일성을 현저히 증가시킴으로써, 상당히 높고 균일한 자외선 조사량을 제공할 수 있는 살균기(101) 구조를 제시한다.

살균기(101)는 자외선 광원(231)을 내장한 챔버(210)와, 자외선 광원(231)의 동작 전원을 제공하는 살균기 컨트롤러(250)를 포함한다. 살균기 컨트롤러(250)는 챔버(210)와 일체로 제작될 수도 있고, 챔버(210)와 분리된 상태로 제작되고 설치될 수도 있다.

챔버(210)는 밀폐된 내부 공간부(210a)를 형성하며, 건물 등의 내부 공조 시스템에 따라 공기가 유동하는 밀폐된 경로 상에 배치됨으로써 현장의 공기 이동 경로의 일부가 된다. 챔버(210)는 내부 공간부(210a)로 유입되는 공기 중에 존재하는 미생물을 살균하여 깨끗하게 정화된 공기를 배출한다. 챔버(210)의 내부 공간부(210a)에는 자외선 광원(231)이 내장되어 공기 중의 미생물을 살균한다.

챔버(210)에는, 공기가 내부 공간부(210a)로 유입되는 측에 마련된 입력부(211)와, 내부 공간부(210a)의 공기가 외부로 배출되는 측에 마련된 출력부(213)가 마련된다. 입력부(211)와 출력부(213)는 예컨대 평판의 패널로 구현되어 내부 공간부(210a)를 밀폐하며, 입력부(211)에는 공기가 유입되는 복수 개의 흡기 관통홀(211a)이 형성되고, 출력부(213)에는 내부 공기가 배출되는 복수 개의 배기 관통홀(213a)이 형성된다. 입력부(211)와 출력부(213)는 공기의 흐름을 기초로 기능적으로 명명한 것이고 공기의 흐름이 단일한 한 방향으로만 유동하는 것이 아니므로, 공기의 흐름이 바뀌면 입력부(211)와 출력부(213)도 바뀔 수 있다.

유기체의 살균은 유기체에 전달되는 자외선 에너지의 양에 크게 의존하기 때문에, 챔버(210) 내에서 충분하고 실효적인 살균이 수행되기 위해서는 챔버(210) 내의 어떤 임의의 지점에서도 기설정된 크기 이상의 자외선 조도 또는 조사량이 필요하다. 본 발명은 챔버 구조를 이용함으로써, 챔버(210) 내의 어떤 임의의 위치에서도 적어도 75,000㎼/㎠의 자외선 조사량이 제공되도록 구현하며, 바람직하게는 적어도 100,000㎼/㎠ 또는 적어도 150,000㎼/㎠ 크기의 자외선 조사가 효과적이다. 챔버(210) 내로 유입된 미생물에 조사되는 최대 자외선 조사량은 공기의 체류 시간에 따라 변동된다. 75,000㎼/㎠ 크기의 자외선이 조사되도록 구성한 상태에서 공기가 챔버(210) 내에 2초 미만으로 체류한다고 가정하면, 살균기(101)는 유입된 공기에 적어도 150,000㎼·sec/㎠의 자외선 조사량을 제공하도록 설계된 것이다. 여기서, 자외선 조사량(UV Dose)은 ㎼·sec/㎠를 단위로 사용하는 자외선 에너지 밀도(UV energy density, E)와 같은 것으로서, 미생물에 대한 단위 면적당 자외선 에너지의 측정치이다.

챔버(210) 내에서의 자외선 조도는 당연히 자외선 광원(231) 자체의 조도에 의해 영향을 받지만 자외선 광원(231) 자체의 조도로는 충분하지 않을 뿐만 아니라, 자외선 조사량은 자외선 광원(231)으로부터 거리에 따라 급격하게 감소하기 때문에 균일한 조도의 공간을 만들기가 어렵다.

이를 해결하기 위해, 본 발명에서는 챔버(210)의 내벽 전체에 반사판(215)을 설치한다. 밀폐된 챔버(210)와 반사판(215)은 자외선 광원(231)에서 출사되는 자외선 에너지를 가두는 효과와 함께 자외선 에너지를 내부 공간부(210a) 내에 축적하고 강화한다. 본 발명의 챔버(210)는 단순 자외선 광원만을 사용하는 경우와 대비하여 10배에서 거의 50배까지 챔버(210) 내의 자외선 조도를 높일 수 있고, 조도의 균일성이 향상된다.

자외선 광원(231)에 통상의 조명처럼 반사 갓을 설치할 수도 있으나, 이러한 반사 갓은 램프에 설치한 것이며, 공간 내에 전면적으로 설치된 것이 아니다. 본 발명의 반사판(215)은 밀폐된 공간인, 내부 공간부(210a)에 전면적으로 설치하는 것으로서, 챔버(210) 내벽 전체 표면적의 95% 이상, 바람직하게는 99% 이상 설치하는 것이 좋다.

반사판(215)은 자외선 광원(231)에서 출사되는 자외선을 95% 이상 산란 및/또는 반사할 수 있는 것이 바람직하다. 반사판(215)은 자외선 반사 특성이 있는 소재의 패널을 부착하거나 또는 반사 특성이 있는 소재의 페이스트(Paste)를 챔버(210) 내벽에 도포하는 방법으로 형성할 수도 있고, 반사 특성이 있는 미러(Mirror) 등의 구조물을 설치하는 형태일 수도 있다. 예를 들어, 반사판(215)은 경면 처리된 알루미늄이나, 화학적으로 연마되고 산화(Anodizing) 처리된 알루미늄 재료로 구현할 수 있다.

챔버(210)의 흡기 관통홀(211a)과 배기 관통홀(213a)의 크기나 갯수는 공기의 체류시간에도 영향을 줄 수 있고, 챔버(210) 내의 자외선 에너지를 축적 능력에도 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 입력부(211)에서 흡기 관통홀(211a)의 비율과, 출력부(213)에서 배기 관통홀(213a)의 비율은 각각 40%보다 적게 구현하여 공기의 챔버(210) 내 체류 시간을 늘리는 것이 필요하고, 예를 들어, 10% 미만으로 구현하여 공기 체류 시간과 에너지 축적 효율을 높이는 것이 바람직하다.

자외선 광원(231)은 220㎚ 내지 300㎚ 사이 대역의 자외선을 사용하며, 연속적이고 협대역인 자외선을 출사하는 저압 수은 방전 램프를 사용할 수 있다. 자외선 광원(231)은 챔버(210)의 벽이나 단부 패널에 형성된 고정용-관통홀을 통해 챔버(210)의 외부로 노출된 상태로 고정되고 전기적으로 연결된다. 도 2에는 2개의 자외선 광원(231)이 설치된 예를 도시하고 있으며, 챔버(210) 내에서의 자외선 광원(231)의 설치 형태는 어떠한 것이어도 무방하지만, 자외선 조도의 균일성을 위해 도 2에서처럼 공기가 흐르는 주된 방향을 따라 배치하는 것이 바람직하다.

살균기 컨트롤러(250)는 자외선 광원(231)에 동작 전원을 공급하고, 살균기(101)의 전반적인 동작을 제어한다. 앞서 설명한 것처럼, 살균기 컨트롤러(250)는 챔버(210)와 일체로 제작될 수도 있고, 챔버(210)와 분리된 상태로 제작될 수도 있다.

살균기 컨트롤러(250)는 기본적인 제어 알고리즘에 따라 살균기(101)의 동작을 제어한다. 여기서, 기본적인 제어 알고리즘은 자외선 광원(231)을 점등시켜 일정한 조도를 챔버(210) 내에 제공하고, 챔버(210) 내에 설치된 센서(미도시) 등을 이용하여 자외선 조도를 기설정된 일정한 범위 내에서 제어하는 것 등이 포함된다.

실시 예에 따라, 살균기 컨트롤러(250)는 공기오염감시기(110)로 동작 상태에 대한 정보를 제공할 수 있으며, 공기오염감시기(110)의 제어에 따라 동작 모드를 변경하거나 제어방법을 변경할 수 있다.

실시 예에 따라, 살균기 컨트롤러(250)는 챔버(210) 내에 배치된 포토 센서(Photo Sensor)(미도시)를 연결하여, 챔버(210) 내에서의 자외선 광원(231)의 동작 상태를 점검할 수 있으며, 자외선 광원(231)에서 출력되는 자외선 조도가 기설정된 값의 범위에 속하지 않으면 상태이상 정보를 공기오염감시기(110)에게 제공할 수 있다.

살균기(101)는 일반적으로는 공간에 노출되지 않고 매설되는 형태로 설치된다. 빌딩, 주택 등과 같은 건물에는, 건물 공조 시스템의 일부로 내부 덕트(Duct)(10)에 설치될 수 있다. 예컨대 조류를 사육하는 농장의 밀폐된 시설물에는, 시설물의 공기 유입장치에 결합하여 외부 공기와 내부 공기가 상호 유동하는 경로 상에 설치되는 것이 바람직하다.

바이오 센서

바이오 센서(103)는 공기 중의 미생물을 검출하는 센서로서, 공기 중의 미생물의 농도를 검출할 수도 있고, 해당 미생물을 식별할 수도 있기 때문에 바이오 센서(103)의 구성에 따라 특정 미생물의 진입 등을 감시할 수도 있다. 따라서, 도 1에 도시된 것과 다르게, 본 발명의 바이오 센서(103)는 복수 개의 센서의 조합이 될 수도 있다.

바이오 센서(103)는 '현장 감시 계획'에 따라 여러 지점에 설치될 수 있다. 예를 들어, (1) 살균기(101)가 설치된 입력부(301)의 전방과 출력부(213)의 전방에 각각 바이오 센서(103)를 설치하여, 살균기(101)의 동작 상태를 점검하는 형태로 구성할 수도 있다. 다른 방법으로, 살균기의 설치위치와 무관하게, (2) 빌딩 등의 층마다, 또는 도 4에 도시된 것처럼 내벽에 의해 분리된 구역(R1, R2, R3)마다 설치되어, 해당 구역(R1, R2, R3)의 공기 오염을 감시하는 형태로 구성할 수도 있다. 이때, 각 구역(R1, R2, R3)에 설치된 바이오 센서(40, 403, 405, 407)는 센서수신부(307)에 의해 식별될 수도 있다.

한편, 바이오 센서(103)는 스스로 아이피 망에 접속할 수 있는 유선 또는 무선 네트워크 인터페이스 수단을 구비할 수 있으며, 복수 개의 바이오 센서(103)가 현장(SITE 1)에서 하나의 센서 네트워크를 구현하는 형태로 설치될 수 있다. 이 경우, 아래에서 설명할 공기오염감시기(110)의 센서수신부(307)는 해당 센서 네트워크에 접속할 수 있는 제2 네트워크 인터페이스 수단으로서 네트워크 인터페이스(305)와 구분되는 것일 수 있다. 이 경우, 바이오 센서(103)는 각각 자신의 식별코드를 가지고 있으며, 센싱 정보를 센서수신부(307)에 제공할 때에 자신의 식별코드를 함께 제공하여 자신을 식별할 수 있다.

공기오염감시기

공기오염감시기(110)는 복수 개의 바이오 센서(103)를 통해 공간 내의 미생물의 농도를 측정하며, (1) 감시상태에 대한 상태정보를 관제서버(150)로 제공하면서, (2) 감시 공간 내의 미생물의 농도 등이 기설정된 범위를 벗어나거나 특정 미생물이 검출되는 경우에 경보 이벤트를 생성하여 관제서버(150)로 제공한다. 여기서, 상태정보에는 바이오 센서(103)로 측정한 각 공간의 미생물 농도, 검출되는 미생물의 종류, 또는 자외선 살균기(101)의 동작상태 등이 포함된다.

공기오염감시기(110)는 현장마다 하나 이상 설치될 수 있으며, 각 공기오염감시기(110)에는 복수 개의 자외선 살균기(101)가 연결될 수 있다. 도 1의 제1 현장(SITE 1)은 하나의 공기오염감시기(110)에 2개의 자외선 살균기(101)가 연결되어 설치된 예이다.

또한, 공기오염감시기(110)는 현장에 위치하는 로컬 장치(미도시)와도 연결될 수 있다. 이때, 로컬 장치(미도시)는 본 발명의 공기 오염 감시를 주된 기능으로 수행하지 않는 장치를 말하며, 통상 건물 등의 공조제어, 출입제어, 방범 제어, 난방 제어 등을 위한 시스템 또는 그 일부인 서버(Server)일 수 있다.

도 3을 참조하면, 공기오염감시기(110)는 입력부(301), 표시부(303), 네트워크 인터페이스(305), 센서수신부(307), 이보출력단(309) 및 제어부(310)를 포함한다. 도 3의 공기오염감시기(110)는 본 발명을 위한 전용의 단말기의 예이지만, 실시 예에 따라 건물이나 빌딩 등에 설치되는 각종 방범용 통신모듈이나 빌딩 제어용 통신모듈이 센서수신부(307)의 역할과 제어부(310)의 기능을 수행한다면 공기오염감시기(110)로 사용할 수 있다. 따라서 그 형태와 종류를 불문하고, 공기오염감시기(110)의 필수적인 구성을 구비한 어떠한 장치도 본 발명의 공기오염감시기(110)에 해당한다. 이러한 측면에서, 만약 로컬 장치가 다른 구성에 더하여 공기오염감시기(110)의 필수적인 구성을 더 구비한 상태에서 다른 주된 기능에 더하여 보발명의 공기오염감시기(110)와 동일한 동작을 더 수행한다면, 로컬 장치도 공기오염감시기(110)에 해당한다.

입력부(301)는 운전자의 제어명령을 입력받고, 표시부(303)는 운전자에게 각종 정보를 표시하고 동영상을 재생해 표시할 수 있다. 표시부(303)와 입력부(301)는 터치 스크린처럼 일체로 구현되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다.

관제서버(150)와 네트워크 인터페이스(305)를 구비한 경우에 입력부(301)와 표시부(303)는 본 발명의 공기오염감시기(110)의 필수적인 구성은 아니지만, 네트워크 인터페이스(305)를 구비하지 않는 경우에는 입력부(301)와 표시부(303)가 필수적인 구성이 될 수도 있다.

네트워크 인터페이스(305)는 네트워크(130)에 접속할 수 있는 유선 또는 무선 네트워크 수단을 구비한 것으로서, 제어부(310)의 제어에 따라 상태정보를 관제서버(150)에 제공하고, 관제서버(150)가 제공하는 제어명령 등을 제어부(310)에게 전달한다.

센서수신부(307)는 적어도 하나의 바이오 센서(103)가 연결되며, 적어도 하나의 바이오 센서(103)가 측정하는 미생물의 개수나 농도 등을 검출하여 제어부(310)에게 제공한다.

센서수신부(307)는 바이오 센서(103)가 연결되는 복수 개의 접속 단자를 구비하며, 그 접속 단자를 기초로 복수 개의 바이오 센서를 식별한다. 도 4에 도시된 것처럼 복수 개의 구역(R1, R2, R3)에 설치된 바이오 센서(40, 403, 405, 407)가 설치된 경우에, 각 바이오 센서(40, 403, 405, 407)는 그 접속 단자에 의해 식별되는 것이다. 바이오 센서를 식별함으로써은 아래에서 설명되는 이벤트감시부(311) 또는 관제서버(150)는 구역별로 경보 이벤트를 생성할 수 있고, 그 경보 이벤트를 해석할 수 있다.

한편, 바이오 센서(103)는 스스로 아이피 망에 접속할 수 있는 유선 또는 무선 네트워크 인터페이스 수단을 구비한 경우에, 센서수신부(307)는 해당 센서 네트워크에 접속할 수 있는 제2 네트워크 인터페이스 수단일 수도 있다.

이보(移報)출력단(309)은 현장에 설치하여 운영되는 로컬 장치(미도시)에게 상태정보나 경보를 제공하기 위한 단자로서, 예컨대 오픈 컬렉터(Open Collector)와 같은 접점 형태의 복수 개 단자로 구현할 수 있다. 이보출력단(309)의 각 단자별로 출력되는 신호의 종류 및 사양이 설정되어 있으므로, 로컬 장치(미도시)는 이보출력단(309)의 단자에 연결하여 상태정보나 경보를 제공받을 수 있다. 당연히, 로컬 장치가 제공받는 정보는 '살균기 동작이상', '자외선 램프 이상' 또는 '공기오염 경보' 등과 같이 단순한 알림 수준에 지나지 않을 수 있다.

제어부(310)는 본 발명의 공기오염감시기(110)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(310)는 본 발명의 특징적인 공기 오염 감시를 수행하기 위하여, 이벤트감시부(311)와, 오염추적부(313)를 포함한다.

이벤트감시부(311)는 바이오 센서(103)에서 기설정된 기준값 이상의 미생물 농도가 검출되는 경우 또는 특정 미생물이 검출되는 경우에 경보 이벤트를 생성한다. 이때, 기준값은 현장의 특성에 맞추어 현장마다 다르게 설정할 수도 있으며, 여러 단계의 기준값을 설정할 수도 있다. 예를 들어, 공기 오염에 따른 전염성 등의 확산을 차단하는 목적으로, 외부 공기에 포함된 미생물의 농도 대비 백만분의 1 수준의 값으로 1단계 기준값을 설정하고, 그 보다 예컨대 십만 분의 1 또는 만분의 1 정도의 높은 미생물 농도를 제2단계 기준값으로 설정할 수 있다. 제1단계 기준갑은 살균기(101)의 살균 능력과 관련되어 상기 살균기(101) 자체의 동작 이상을 검출하는데 이용될 수 있으며, 제2단계 기준값은 공기 정화가 문제가 있거나 공기 오염이 발생하는 상태로 판단할 수 있다.

도 4와 같이 각 현장(SITE 1) 또는 공간을 복수 개의 내벽으로 구분되는 구역(R1, R2, R3) 또는 존(Zone)으로 나눈 경우에, 바이오 센서(401, 403, 405, 407)는 각 구역(R1, R2, R3) 또는 존마다 적어도 하나 이상 설치할 수 있다. 살균기도 공간의 크기와 살균 계획에 따라 각 현장(SITE 1) 또는 공간에 설치되었거나 설치할 공조시스템과 연계하여 적어도 하나 이상 설치할 수 있으며, 도 4에서는 2개의 살균기(411, 413)가 공조 덕트를 따라 설치되었다. 이러한 감시계획을 수립하는 경우에, 이벤트감시부(311)는 각 바이오 센서(103)가 설치된 구역의 위치정보를 보유하고 관리할 수 있으며, 경보 이벤트도 구역 단위로 생성할 수 있다. 경보 이벤트에는 바이오 센서가 설치된 구역 또는 존에 대한 위치정보가 포함된다.

이벤트감시부(311)는 경보 이벤트를 네트워크 인터페이스(305)를 통해 관제서버(150)에 제공할 수 있으며, 표시부(303)를 통해 현장 관리자에게도 표시할 수 있다.

오염추적부(313)는 이벤트감시부(311)에서 생성하는 경보 이벤트를 기초로 현장(SITE 1)에서의 공기 오염 경로를 추적하여 오염경로정보를 생성하며, 오염경로정보를 관제서버(150)에게 제공하고 표시부(303)를 통해 현장 관리자에게도 표시할 수 있다. 오염추적부(313)의 오염경로 추적은 도 4와 같이 복수 개의 바이오 센서(401, 403, 405, 407)가 구역을 기반으로 설치된 경우에 수행되며, 이벤트감시부(311)로부터 각 구역별로 발생하는 경보 이벤트를 제공받아 오염경로를 추적한다.

오염추적부(313)의 오염경로 추적은 기설정된 시간범위 내에 발생한 경보 이벤트를 대상으로 수행한다. 예를 들어, 일정한 시간 범위 내에 제1 센서(401)와 제2 센서(403)의 순서로 경보 이벤트가 발생하였다면, 오염추적부(313)는 공기오염이 제1 구역(R1)에서 제2 구역(R2)으로 진행하였음을 표시하는 오염경로정보를 생성하고 관제서버(150)에게 제공한다. 만약, 기설정된 시간범위를 지나 다시 제3 구역(R3)의 제3 센서(405) 또는 제4 센서(407)에서 경보 이벤트가 발생하더라도, 오염경로정보에 포함시키지 않을 수 있다.

한편, 오염추적부(313)는 공기오염감시기(110)의 필수적인 구성이 아니다. 예를 들어, 관제서버(150)가 이벤트감시부(311)가 제공하는 경보 이벤트를 기초로 오염경로 추적을 수행할 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

100: 공기 오염 감시시스템 101: 자외선 공기 살균기
103: 바이오 센서 110: 공기오염감시기
130: 네트워크 150: 관제서버
210: 챔버 210a: 내부 공간부
211: 입력부 211a: 흡기 관통홀
213: 출력부 213a: 배기 관통홀
215: 반사판 231: 자외선 광원
250: 살균기 컨트롤러
10: 공조시스템의 공기 유동 경로

Claims

내벽에 의해 복수 개의 구역으로 구분된 공간 내의 공기의 오염을 감시하는 공기 오염 감시 시스템에 있어서,
상기 구역을 연결하는 밀폐된 공기 유동 경로 상에 설치되는 자외선 살균기;
상기 복수 개의 구역 중에서 선택된 적어도 하나의 구역에 설치되어 공기 중의 미생물을 검출하는 바이오 센서; 및
상기 자외선 살균기의 동작 후에 상기 바이오 센서를 이용하여 상기 공간 내의 공기의 오염 정도를 검출하고, 기설정된 기준값 이상의 미생물 농도가 검출되거나 특정 미생물이 검출되는 경우에 경보 이벤트를 생성하는 공기오염감시기를 더 포함하고,
상기 기준값은 상기 자외선 살균기의 살균 능력에 따라 설정되며,
상기 자외선 살균기는,
밀폐된 내부 공간부를 형성하며 공기를 상기 내부 공간부로 유입하는 복수 개의 흡기 관통홀과, 상기 내부 공간부의 공기를 배출하는 복수 개의 배기 관통홀이 형성되고, 상기 공기 유동 경로상에 설치되는 챔버;
상기 내부 공간부에 수용되어 자외선을 출사함으로써 상기 내부 공간부에 유입된 공기 중의 미생물을 살균하는 적어도 하나의 자외선 광원;
상기 챔버의 내벽 전체를 덮도록 설치되어 상기 자외선 광원에서 출사되는 자외선을 95% 이상 산란 및 반사 중 적어도 하나를 수행하여 상기 자외선 광원에서 출사된 자외선의 에너지를 상기 내부 공간부 내에 가둠으로써 상기 내부 공간부의 자외선 조사량을 높이고 균일하게 하는 반사판; 및
상기 자외선 광원을 제어하는 살균기 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하며,
상기 공기오염감시기는 상기 구역 단위로 상기 경보 이벤트를 생성하되, 상기 바이오 센서가 설치된 구역의 위치 정보를 보유하여 상기 기준값 이상의 미생물 농도가 검출되거나 상기 특정 미생물이 검출된 바이오 센서의 위치 정보를 상기 경보 이벤트에 포함시키며, 기설정한 시간 범위 내에 상기 경보 이벤트가 상기 복수 개의 구역에서 발생한 경우에, 상기 경보 이벤트를 발생한 순서대로 정리한 오염경로정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 공기 오염 감시 시스템.
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제1항에 있어서,
복수 개 현장에 상기 자외선 살균기, 바이오 센서 및 공기오염감시기가 각각 마련되고,
상기 복수 개 현장의 각 공기오염감시기들과 네트워크를 통해 연결되며, 상기 복수 개의 현장 중 하나에 마련된 공기오염감시기로부터 상기 경보 이벤트와 상기 오염경로정보를 수신하는 관제서버를 더 포함하고,
상기 관제서버는 상기 경보 이벤트와 상기 오염경로정보를 수신한 공기오염감시기가 마련된 현장의 관리자 단말기 또는 서비스 가입자 단말기에게 상기 경보 이벤트와 상기 오염경로정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 공기 오염 감시 시스템.
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내벽에 의해 복수 개의 구역으로 구분된 공간 내의 공기의 오염을 감시하는 공기 오염 감시 시스템의 공기 오염 감시방법에 있어서,
상기 구역을 연결하는 밀폐된 공기 유동 경로 상에 자외선 살균기를 설치하여 미생물을 살균하는 단계;
상기 살균하는 단계를 수행하는 중에, 상기 복수 개의 구역 중에서 선택된 적어도 하나의 구역에 설치된 바이오 센서를 이용하여 상기 공기 중의 미생물을 검출하는 단계; 및
상기 바이오 센서의 검출 결과로부터 기설정된 기준값 이상의 미생물 농도가 검출되거나 특정 미생물이 검출되는 경우에 공기오염감시기가 경보 이벤트를 생성하는 단계를 포함하되 상기 기준값은 상기 자외선 살균기의 살균 능력에 따라 설정되고,
상기 미생물을 살균하는 단계는,
밀폐된 내부 공간부를 형성하며 공기를 상기 내부 공간부로 유입하는 복수 개의 흡기 관통홀과 상기 내부 공간부의 공기가 배출되는 복수 개의 배기 관통홀이 형성된 챔버를 상기 공기 유동 경로상에 설치하는 단계;
살균기 컨트롤러가 상기 내부 공간부에 마련된 자외선 광원으로 하여금 상기 내부 공간부로 자외선을 출사하여 상기 내부 공간부에 유입된 공기 중의 미생물을 살균하도록 제어하는 단계; 및
상기 챔버의 내벽 전체를 덮도록 설치된 반사판이 상기 자외선 광원에서 출사되는 자외선을 95% 산란 및 반사하여 상기 자외선 광원에서 출사된 자외선의 에너지를 상기 내부 공간부 내에 가둠으로써 상기 내부 공간부의 자외선 조사량을 높이고 균일하게 하는 단계를 포함하고,
상기 경보 이벤트를 생성하는 단계에서, 상기 공기오염감시기는 상기 구역 단위로 상기 경보 이벤트를 생성하되, 상기 바이오 센서가 설치된 구역의 위치 정보를 보유하여 상기 기준값 이상의 미생물 농도가 검출되거나 상기 특정 미생물이 검출된 바이오 센서의 위치 정보를 상기 경보 이벤트에 포함시키며, 기설정한 시간 범위 내에 상기 경보 이벤트가 상기 복수 개의 구역에서 발생한 경우에, 상기 경보 이벤트를 발생한 순서대로 정리한 오염경로정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 공기 오염 감시 시스템의 공기 오염 감시방법.
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제8항에 있어서,
복수 개 현장에 상기 자외선 살균기, 바이오 센서 및 공기오염감시기가 각각 마련되고, 상기 복수 개 현장의 공기오염감시기들이 네트워크를 통해 관제서버와 연결되는 단계;
상기 관제서버가 상기 복수 개의 현장 중 하나에 마련된 공기오염감시기로부터 상기 경보 이벤트와 상기 오염경로정보를 수신하는 단계; 및
상기 관제서버가 상기 수신하는 단계의 공기오염감시기가 마련된 현장의 관리자 단말기 또는 서비스 가입자 단말기에게 상기 경보 이벤트와 상기 오염경로정보를 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 오염 감시 시스템의 공기 오염 감시방법.
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