| 연구개발개요 |
● 본 연구개발과제를 통해서 사업화하고자 하는 ARMS(Airborne Risk Management System)는 IoT 기술을 접목하여 공간 및 환경정보를 기반으로 한 에어로졸 및 부유 미생물 위험성 예측 시스템임● 실시간으로 공기 중에 부유 중인 에어로졸 입자의 입경 별 수 농도 분포, 부유 미생물의 농도, CO2, 온도, 습도 등을 측정할 수 있음● 입자의 중화, 분류, 성장, 측정 기술을 이용하여 공기 중에 부유 중인 수 나노 사이즈부터 수 마이크로 사이즈 수준의 입자를 측정함● 다중 광원을 이용한 부유 미생물 측정 센서를 통한 공기 중 세균, 바이러스, 곰팡이를 포함한 바이오 에어로졸을 진단함● 수분 제거 기술을 접목하여 고 습도 상태의 환경에서도 측정 오차를 최소화● 순수한 물을 작동유체로 사용하기 때문에 인체에 무해함● IoT 기술을 접목하여 공간의 공기 질 정보를 다수의 사용자가 모바일 장치와 같은 포터블 디바이스를 통해 손쉽게 모니터링 및 관리가 가능함● 기존의 측정장비(센서)들과 비교하여 크기와 무게 측면에서 소형화, 경량화 기술을 도입한 제품으로 설치 장소의 제약이 적고, 활용이 용이함
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| 최종목표 |
IoT 센서 연계형 에어로졸 및 부유 미생물 위험성 예측 시스템 ARMS(Airborne Risk Management System)의 제품화 하는 것이 최종 목표이며 이에 따른 가타 세부 목표는 아래와 같음- 에어로졸 실시간 측정 모듈 개발- 부유 미생물 실시간 측정 모듈 개발- ARMS의 관리를 위한 보드 개발 및 IoT 관리 플랫폼 구축- 에어로졸 성능 평가 시스템을 통한 성능 평가- 부유 미생물 성능 평가 시스템을 통한 성능 평가- ARMS의 실증 평가
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| 연구내용 및 범위 |
○ IoT 센서 연계형 에어로졸 및 부유 미생물 위험성 예측 시스템 ARMS(Airborne Risk Management System)의 개발○ IoT 센서 연계형 에어로졸 및 부유 미생물 위험성 예측 시스템 ARMS(Airborne Risk Management System)의 신뢰성 확보를 위한 성능평가 및 공인인증 컨설팅 ○ 에어로졸 실시간 측정 모듈 개발(기구부 개발)- 에어로졸의 농도 및 크기 분포를 실시간으로 측정하기 위해서는 에어로졸 중화기, 차동 이동도 분석기, 응축 입자 계수기, 광학 입자 계수기가 필요함- ㈜피아이앤이에서 기확보 중인 기술을 토대로 일체화된 형태로 최적화하여 구성(신호 처리 회로 개발)- Photodiode의 신호는 두 개의 증폭기로 분배되며 증폭된 신호는 세 채널의 비교기를 거쳐 특정 레벨 이상의 펄스를 카운트함- Interleaved 모드를 사용하여 확장된 카운트 값을 획득할 수 있음 - 한계 이상의 측정 상황에서는 DC 전압 정보를 이용하여 추정값을 환산(모듈화 개발 및 검교정)- 기구부와 회로 구성을 통해 에어로졸을 측정 할 수 있는 모듈 제작을 진행하며, ISO 21501-01/04를 기준으로 에어로졸 실시간 측정 모듈의 교정을 진행○ 부유 미생물 실시간 측정 모듈 개발(자가발광 광학모듈 개발)- 특정 파장을 미생물에 주입하여 미생물에서 자가발광 하는 빛을 흡수 후 전기신호로 측정하는 원리로 자사 자체 감지 가능성을 확인 함. 광학 모듈 개발을 위해 Photodiode와 Laser diode의 최적화 구조 분석 및 광학 모듈의 신호를 증폭과 노이즈제거를 위해 광학 필터, 렌즈 최적화 진행(노이즈 신호 처리 및 증폭 회로 개발)- 미세먼지와 미생물로부터 유도되는 10-12A 수준의 미세 전류를 측정하기 위해 OP Amp의 임피던스 영향 최소화하고, 고 저항을 이용하여 미세 전류를 전압으로 변환/증폭할 수 있는 신호처리회로 최적화 구성. 미세신호의 감쇄를 막기 위해 수광소자의 정전용량을 줄일 수 있는 Bias 전압과 광원을 구동하고 균일한 전원 공급하기 위해 입력 전압 안정화 기술 개발(모듈화 개발 및 교정)- 광학 모듈과 회로 구성을 통해 부유 미생물을 측정 할 수 있는 모듈 제작을 진행하며, 사업 지원 전 구상한 모듈을 제작하여 실제 부유 미생물에 대한 교정을 진행○ ARMS의 관리를 위한 보드 개발 및 IoT 관리 플랫폼 구축(관리 보드 개발)- ARMS의 센서로부터 취합된 데이터를 처리하기 위한 보드를 개발하고, 유/무선 통합 시스템을 이용하여 취합된 데이터를 서버로 전송하기 위한 통신 모듈 펌웨어를 개발(IoT 관리 플랫폼 구축)- 원격지에 있는 다수의 ARMS를 실시간 제어 및 모니터링 하고 장애를 감지하며 데이터를 수집하기 위한관리용 플랫폼을 구축○ 에어로졸 평가 시스템을 통한 성능평가 - 미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법 중 국립환경과학원 ‘미세먼지 간이측정기 성능인증 등에 관한 고시’시험 방법을 준용하여 시험평가 진행 - 한국건설생활환경시험연구원은 환경부 미세먼지 간이측정기 성능인증 기관으로 성능인증방법과 동일한 방법을 통해 제품 신뢰성 평가를 진행하며, 환경부 성능인증제 1등급항목인 정확도, 반복재현성, 결정계수, 상대정밀도, 자료획득율 평가 진행○ 부유 미생물 평가 시스템을 통한 성능 평가 - ISO 15714 'Method of evaluating the UV dose to airborne microorganisms transiting in-duct ultraviolet germicidal irradiation devices‘ 준용하여 부유 바이러스 센서 Calibration을 진행하며, 센서 농도는 실내공기질공정시험기준 ES 02701.1C '총부유세균 측정방법을 통해 CFU/m3으로 표현함○ ARMS(Airborne Risk Management System)의 실증 평가 - 한국건설생활환경시험 연구원에서 보유하고 있는 주택 실증 평가 시스템을 이용하여 통합 ASMA의 미세먼지와 부유 미생물 측정을 진행함
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