주메뉴 바로가기 본문바로가기
전제메뉴닫기
과제현황 목록

과제기본정보

공간 및 환경정보를 기반으로 한 IoT 센서 연계형 에어로졸 및 부유 미생물 위험성 예측 시스템 ARMS(Airborne Risk Management Systme)의 제품화2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 22TBIP-C162604-02
국가과학표준분류 1순위 통신 | None | None 적용분야 제조업(의료,정밀,광학기기 및 시계)
2순위 에너지·자원 | None | None 실용화대상여부 비실용화
3순위 화학공정 | None | None 과제유형 개발
과제명 공간 및 환경정보를 기반으로 한 IoT 센서 연계형 에어로졸 및 부유 미생물 위험성 예측 시스템 ARMS(Airborne Risk Management Systme)의 제품화
주관연구기관 (주)피아이앤이
총괄연구 책임자 성명 이건호
소속 (주)피아이앤이 직위 대표
전화번호 031-400-3738 FAX 031-400-3739
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 256,000,000 6,604,000 58,896,000 65,500,000 321,500,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
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
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
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
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ? 선행연구 사례조사(문헌조사)
? 시작품 설계
? 시작품 제작
? 시작품 검교정
? 시작품 자체 성능 평가
1차년도 최종 목표를 달성하기 위한 세부 내용 및 범위는 하기 와 같음

- 에어로졸 및 부유 미생물 측정에 관한 문헌 조사
- 보유 기술을 기반으로 한 시작품 설계
- 설계된 시작품의 제작
- 제작된 시작품의 검교정 수행
- 제작된 시작품의 자체 성능 평가 수행
연구성과 기술적 기대성과 - IoT 센서 네트워크 기술을 활용한 통합 모니터링 서비스

. 건물의 실내 공간의 미세먼지, 부유 미생물, 온도, 습도, CO2의 정도를 통합적으로 모니터링하고 위험성을 예측할 수 있는 서비스

. IoT 기술을 이용한 빅데이터 플랫폼은 실시간 정보 교환 및 대용량 데이터 관리를 고려하여 설계 및 개발함으로써 시범 운영단계부터 목적에 맞도록 빅데이터 저장 및 연동 활용하는 플랫폼 구축, 이로 인하여 전사적인 시스템의 효율적인 운전이 가능
사회 경제적 파급효과 - 시장성 확대 및 확보

. 공기 질 관리와 관련된 전문기술, 지식, 제품을 보유한 기업과 기관의 융합기술 개발을 통하여 재실자의 건강한 삶을 영유할 수 있는 공기 질 관리 서비스를 제공하는 시장을 확보하는 것에 있어서 매우 유리한 위치를 선점할 수 있음

- 신규 시장 및 일자리 창출

. 기존의 실내외 공기 질 관련 일자리에 추가로 4차 산업혁명 기반 기술자의 추가 수요 발생이 전망됨

. 본 연구개발 제품에 대한 시장 이외에 IAQ, OAQ 등의 센서와 기상 정보 빅데이터 활용, ICT, AI 딥러닝 제어 알고리즘 등이 결합된 건물 실내 공기 ICT 통합 관리 시스템의 신규 시장 창출로 4차 산업혁명 기반 기술 시장의 외연을 확대할 수 있음
활용방안 ?AI, 빅데이터 등을 활용한 다중이용시설 에어로졸 및 부유 미생물 공간단위 예측 시스템을 활용한 사업화

?시설관리자(지자체, 행안부 등) 이용자 및 기업(사회적 경제조직 등)이 활용하는 국민중심 공기환경 알림시스템

?다종물질 검지용 센서 구도의 다중센서플랫폼 사업화로 무선센서 네트워트의 실시간 기술의 향상

?오염물질 수집, 저장 기술개발, 상황인지 및 예측환경제어, 오염물질 노출분석 및 위해성 평가기술 및 유지관리기술의 보급으로 국내 산업의 기술경쟁력 향상
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 에어로졸 부유미생물 위험성 위험성 예측시스템 공간 및 환경정보기반 IoT센서
영문 Aerosol Airborne Microorganisms Risks Risk Prediction System Space and Environment Information IoT sensor
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서
* 파일을 선택하였을때 다운로드가 불가한 경우, 인터넷 익스플로러(IE)에서 다운로드 가능합니다.
  • 담당부서지식정보실
  • 담당자김경희
  • 연락처 031-389-6528