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안전모 장착용 가스 누출 경보 IoT 시스템 설계 및 구현
Design and Implementation of Gas Leakage Alarm IoT System for Safety Helmet 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.13 no.6, 2018년, pp.1411 - 1416  

주용민 (순천대학교 컴퓨터공학과) ,  이효승 (순천대학교 컴퓨터공학과) ,  오재철 (순천대학교 컴퓨터공학과)

초록
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현재 화학, 제조, 조선, 철강 등 대부분의 공업 지역에서는 가스와 관련된 작업을 진행하게 되는데 이러한 작업을 수행하는 담당자의 경우 가스 누출 등의 사고를 인지하지 못하고 질식하는 등의 위험을 안고 작업을 진행하게 된다. 그 예로 2015년 파주에서 질소 가스가 누출돼 2명이 사망하고 4명이 부상을 당하였고 2018년에는 포항에서 4명의 근로자가 질소가스에 질식하여 사망하는 사고가 발생하였다. 이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 현장 작업자가 필수로 착용하여야 하는 안전모에 가스 센서와 통신모듈 등으로 구성된 IoT 장치를 장착하여 작업자가 가스의 누출을 즉각적으로 인지함과 동시에 안전담당자에게 상황을 전달할 수 있는 시스템을 구현하여 이를 통해 산업 현장에서 가스 누출에 대한 인명사고를 줄일 수 있기를 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Currently, most of the industrial areas like chemistry, manufacturing, shipbuilding, and steel, perform the work related to gas, and the staffs who are in charge of this work have a risk of suffocation without cognizing incidents like gas leak. For example, when the nitrogen gas leaked in 2015 at Pa...

주제어

#알람   #아두이노   #블루투스   #가스 누출   #질식  

표/그림 (10)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 과거 저자가 화학공단에 근무한 경험을 통해 당시 가스에 질식 또는 유독 가스에 중독되는 현장담당자들의 위험성을 인지하고 해당 위치에 고정하여 가스를 검출하는 비효율적인 고정형태가 아닌 작업자의 안전모에 장착하는 형태로 휴대하여 현재 위치의 위험을 실시간으로 검출할 수 있는 가스 누출 경보 IoT 장비 및 모바일 애플리케이션을 설계 개발하게 되었다. 먼저 가스 누출 사고 등이 발생하지 않도록 미리 점검하는 것이 중요하지만 혹시 그렇지 못한 불가항력적인 사항이 발생 한다면 본 연구를 통해 현장 작업자의 안전과 더 큰 재난사고로부터 안전을 도모할 수 있기를 기대한다.
  • 본 연구는 안전모에 IoT 장치를 장착하여 가스 누출에 대해 작업자에게 신속히 알려 현장의 인명을 보호하고 안전관리자로 하여금 현재의 상황을 직시할 수 있도록 하기 위한 시스템이다.
  • 아두이노는 오픈소스를 기반으로 하는 단일 보다 마이크로 컨트롤러로써 센서 값을 받아 환경과 상호작용이 가능한 물건을 제작하기에 용이[8]하므로 센서로부터 받아온 데이터를 처리 가공하고 판단하는 역할을 수행할 수 있다. 블루투스를 이용한 통신 방식은 산업, 과학, 의료용으로 할당된 주파수 대역을 사용하므로 별도의 전파 사용에 관한 허가를 받을 필요가 없어 개인 무선기기에 많이 사용[9]되는 장점을 가지고 있어 본 연구에서는 가스 검출을 위한 IoT 장치와 작업자의 스마트폰과 상호 연결해 주는 통신 방식으로 사용하고자 한다.
  • 하지만 이러한 연구들은 대부분 고정된 위치 즉, 사고가 발생할 수 있을 것으로 예측되는 위치에 해당 장비를 고정시키고 모니터링 하는 방식으로 실제 작업자 위치한 곳에 대한 가스안전에 대한 보장은 어렵다고 판단된다. 이러한 이유로 본 연구에서는 가스 검출 및 통신이 가능한 휴대용 IoT 장치를 안전모에 장착하여 가스누출 사고에서 부터 작업자의 안전을 도모 하고자 한다.
  • 이를 구현하기 위해 본 연구에서는 가스 누출을 감지하고 작업자에게 알리기 위한 IoT 디바이스와 디바이스에서 감지한 가스 누출 상황을 안전 관리자에게 전달하기 위한 모바일 애플리케이션으로 구분하여 설계하였다.
  • 이에 본 논문에서는 Ⅱ장에서 가스 누출과 관련된 연구 및 각종 가스센서에 대한 내용을 소개하고 Ⅲ장에서 가스 누출 감지 IoT 디바이스에 관한 설계 및 앱에 대한 설계 Ⅳ장에서는 Ⅲ장의 설계 내용을 바탕으로 시스템을 개발하고 Ⅴ장에서는 이에 따른 결과를 통해 결론을 맺고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최근 진행 중인 Private LoRa를 기반으로 하는 가스 안전 원격 모니터링 시스템과 같이 IoT 기술을 이용한 가스 감지 시스템에 대한 연구의 한계는? 이러한 이유로 최근 Private LoRa를 기반으로 하는 가스 안전 원격 모니터링 시스템과 같이 IoT 기술을 이용한 가스 감지 시스템에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다[3]. 하지만 이는 밀폐 공간에서의 고정된 장비를 이용하여 감시하는 기능으로 작업자의 현재 위치에서 위험을 측정하기에는 한계가 있을 것으로 생각된다. 본 논문에서는 작업자가 필수로 착용하여야 하는 안전모에 장착하여 사용할 수 있는 가스 감지 및 통신용 IoT 장치와 안드로이드 기반의 애플리케이션을 설계 개발하여 현장에서 사용이 가능한 가스 누출 경보 IoT 시스템을 구현하여 산업현장에서 발생할 수 있는 가스로 인한 사고 등에 신속히 대처하여 사고로 인한 인명피해를 줄일 수 있기를 기대한다.
가스 누출 등의 사고를 인지하지 못하고 질식하는 사고의 예로 무엇이 있는가? 현재 화학, 제조, 조선, 철강 등 대부분의 공업 지역에서는 가스와 관련된 작업을 진행하게 되는데 이러한 작업을 수행하는 담당자의 경우 가스 누출 등의 사고를 인지하지 못하고 질식하는 등의 위험을 안고 작업을 진행하게 된다. 그 예로 2015년 파주에서 질소 가스가 누출돼 2명이 사망하고 4명이 부상을 당하였고 2018년에는 포항에서 4명의 근로자가 질소가스에 질식하여 사망하는 사고가 발생하였다. 이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 현장 작업자가 필수로 착용하여야 하는 안전모에 가스 센서와 통신모듈 등으로 구성된 IoT 장치를 장착하여 작업자가 가스의 누출을 즉각적으로 인지함과 동시에 안전담당자에게 상황을 전달할 수 있는 시스템을 구현하여 이를 통해 산업 현장에서 가스 누출에 대한 인명사고를 줄일 수 있기를 기대한다.
아두이노가 수행할 수 있는 역할은 무엇인가? 사물인터넷이란 다양한  센서를 각종 사물에 부착하고 통신을 통해 인간과 사물 또는 사물과 사물 간에 상황인식 또는 상호 소통을 위한 지능적인 서비스라 할 수 있다[7]. 아두이노는 오픈소스를 기반으로 하는 단일 보다 마이크로 컨트롤러로써 센서 값을 받아 환경과 상호작용이 가능한 물건을 제작하기에 용이[8]하므로 센서로부터 받아온 데이터를 처리 가공하고 판단하는 역할을 수행할 수 있다. 블루투스를 이용한 통신 방식은 산업, 과학, 의료용으로 할당된 주파수 대역을 사용하므로 별도의 전파 사용에 관한 허가를 받을 필요가 없어 개인 무선기기에 많이 사용[9]되는 장점을 가지고 있어 본 연구에서는 가스 검출을 위한 IoT 장치와 작업자의 스마트폰과 상호 연결해 주는 통신 방식으로 사용하고자 한다.
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참고문헌 (9)

  1. W. Oh, U. Lee, and J. Oh, "A Development of gas discharge rate and dispersion monitering system," In Proc. of the Korean Institute of Gas Spring Conf., Busan, Korea, May 2018, pp. 171-171. 

  2. D. Cheon, D. Jung, D. Kwak, J. Kim, Y. Park, and S. Lee, "A Study on the USN Sensor Node for Injurious Gas Sensing," Fire Science and Engineering, vol. 2009, no. 11, 2009, pp. 221-226. 

  3. D. Yoo, T. Yoon, W. Jung, and H. Choi, "Private LoRa based Real-time Remote Gas Safety Monitoring System," In Proc. of Symposium of the Korean Institute of Communications and Information Sciences Conf., Jeju, Korea, June 2018, pp. 722-723. 

  4. D. Kim, I, Lee, I. Bang, D. Chun, and I. Kim, "Development of the Smallest, High-accuracy NDIR Methane Sensor Module to Detect Low Concentration," J. of Sensor Science and Technology, vol. 27, no. 3, 2018, pp. 199-203 

  5. D. Kim, S. Kim, and J. Ryu, "Development of Fire and Gas Leak Detectors using Raspberry Pi and Smoke Sensors," In Proc. of the Korean Institute of Information Technology Summer Conf., Gwangju, Korea, June 2018, pp. 240-242. 

  6. S. Kang, J. Kim, I. Jung, K. Im, and J. Kim, "Plumbing Gas Leak Detector Using Semiconductor Sensor Array and SVM Technology," In Proc. of the Korean Institute of Gas Spring Conf., Busan, Korea, June 2018, pp. 168-168. 

  7. H. Lee, "Design and Implementation of Cattle Behavior Detection System based on Internet of Things," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 12, no. 6, 2017, pp. 1159-1166. 

  8. H. Lee and J. Oh, "Design and Implementation of a Small Server Room Environment Monitoring System by Using the Arduino," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 12, no. 2, 2017, pp. 385-390. 

  9. B. Min, K. Park, J. Park, H. Kim, and Y. Ko, "Automatic Brake System For Stroller Using Gyro Sensor," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 12, no. 4, 2017, pp. 599-606. 

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