[논문]의료기관 맞춤형 실내 공기 모니터링 IoT 시스템 연구

이효승; 오재철

doi:10.13067/jkiecs.2020.15.6.1217

의료기관 맞춤형 실내 공기 모니터링 IoT 시스템 연구
A Study of Indoor Air Monitoring IoT System Customized for Medical Institutions 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.15 no.6, 2020년, pp.1217 - 1222

이효승 (순천대학교 컴퓨터공학과) , 오재철 (순천대학교 컴퓨터공학과)

초록
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현재 우리나라를 포함하여 전 세계적으로 환경오염에 관한 연구가 지속으로 진행되고 있으며 그중에서도 다수의 사용자가 이용하는 다양한 시설의 실내 공기를 청정하게 유지, 관리하여 국가적으로 국민의 건강과 환경오염을 예방하기 위해 관련 법령을 시행 등 다양한 노력 들이 이루어지고 있다. 특히 의료기관의 경우 방문하는 다수의 사람이 질환이나 질병을 갖고 있으며 실내 공기 오염과 관련하여 두통, 우울증, 신경과민, 심장병, 암 등의 만성질환에 유의한 영향을 미칠 수 있음이 시사되고 있다. 이러한 상황을 고려하여 본 논문에서는 의료기관에 적용하기 위한 실내 공기 모니터링 IoT 시스템을 통해 공기 오염도에 대한 중앙 모니터링 및 담당자 자동 호출 기능 등을 제공하여 재실자에게 쾌적하고 청정한 실내 환경을 제공할 수 있기를 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Currently, studies on environmental pollution are being conducted in worldwide including Korea. Among them, various efforts are being made to prevent the health and environmental pollution of the people nationwide by keeping and managing the indoor air of various facilities used by many users. In particular, it is suggested that many people who visit medical institutions have diseases or illnesses and may have a significant impact on chronic diseases such as headache, depression, neuroticism, heart disease, and cancer related to indoor air pollution. Considering this situation, this paper is expected to provide comfortable and clean indoor environment to the inmate by providing central monitoring of air pollution and automatic call function of the person in charge through indoor air monitoring IoT system to be applied to medical institutions.

주제어

표/그림 (7)

그림 그림 1. iCAMS 구성도 Fig. 1 iCAMS configuration diagram
그림 그림 2. iCAMS 장치 구성 및 모듈 Fig. 2 iCAMS device configuration and modules
그림 그림 3. iCAMS 모니터링 소프트웨어 구성도 Fig. 3 iCAMS monitoring software configuration diagram
그림 그림 4. 라돈센서를 적용한 iCAMS 1차 프로토타입 Fig. 4 iCAMS 1^st prototype with radon sensor
그림 그림 5. 다양한 센서가 장착된 iCAMS 2차 프로토타입 Fig. 5 iCAMS 2^nd prototype with various sensors
그림 그림 6. iCAMS 응용 프로그램 모니터링 화면 Fig. 6 iCAMS application monitoring screen
그림 그림 7. iCAMS Mobile App 화면 Fig. 7 iCAMS mobile app screen

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

1차 프로토타입을 바탕으로 미세먼지, 일산화탄소, 온도, 습도 등 다양한 센서를 적용하여 2차 프로토타입을 완성하였고, 본 연구에서는 2차 프로토타입을 이용하여 iCAMS를 운영하고자 한다.
대한 시간대별 그래프를 보여주고 있다. 단, 실제 모니터링 결과 모든 데이터가 안정화 되어 있어테스트를 진행하기 위해 임의로 서버실 온도를 상승시켜 실시간으로 데이터를 전송하는지, 측정되는 데이터가 오류 없이 모니터링되어 관리자에게 전달되는가에 관하여 확인하였다.
본 연구의 진행에 있어 설계 개발하고자 하는 의료기관 맞춤형 실내 공기 모니터링 IoT 시스템의 약칭으로 iCAMS(IoT Customized Air Monitoring System)를 사용하고자 한다.

제안 방법

iCAMS는 크게 IoT 장치, WAS, DataBase Server, Mobile App, Monitoring System으로 구분하여 설계하였다.
iCAMS의 데이터 수집용 장치는 대표적인 IoT 플랫폼인 Arduino를 기반으로 Gama Radiation Sensor, Air Quality Sensor, Precision Fine Dust Sensor, Carbon Monoxide Sensor 등의 각종 센서와 WiFi 및블루투스 연결을 위한 통신 모듈, 상태를 표시하고 데이터를 확인할 수 있는 LED 및 OLED Display Module 등으로 구성하였으며 센싱의 값을 WiFi를 통해 서버로 전송함과 동시에 측정값에 대한 기준치와비교하여 특이사항이 존재할 경우 LED 등을 이용하여 현장에 표시하여 신속하게 현장의 상황을 확인할수 있도록 설계하였다.
공기의 상태를 확인하기 위해 해당 값들을 센싱할수 있는 IoT 장치를 구현하기 위해 먼저 라돈센서의정상 동작을 확인할 필요가 있다고 판단하여 라돈센서와 LCD를 연결한 프로토타입을 통해 정상 동작 및서버 연동 및 연결 상태를 확인하였다.
장비의 센싱 결과를 우선 제공하게 된다. 또한 앞서 제시한 것과 같이 장비에서 센싱한 데이터의 이상 유무를 통해 지정된 담당자의 모바일을 통해 관련 정보를 신속하게 전달할 수 있도록 설계하였다.
된다. 또한, 기준치 이상으로 오염도가 상승한 경우 해당 위치의 담당자에게 알람을 제공하여 확인 및 조치를 요청하도록 설계하였다. 물론 자동 환기 시스템을 연동할 수도 있겠으나 의료기관의 특성상 검사 중 이거나 진료 중인 경우 현재 상황을 고려하여야 하므로 본연구에서는 데이터의 집중관리 및 실시간 알림에 초점을 두고 iCAMS를 설계하였다.
또한, 소프트웨어의 경우 모니터링 및 시스템 관리를 위한 응용 프로그램과 이동 중에 해당 위치의 공기 정보를 확인하거나 특이점이 발생한 위치에 대한정보를 실시간으로 확인할 수 있는 모바일 앱으로 분류 설계하였다.
모니터링 프로그램은 실내 공기에 대한 데이터를중앙 관리자에게 제공해줌과 동시에 내부 데몬을 통해 서버에 저장된 데이터를 분석하고, 특이점이 확인되었을 때 사전 지정된 담당자에게 해당 문제에 대한정보를 제공할 수 있도록 설계하였다.
모니터링 프로그램은 특정 이벤트를 감지하고 데이터를 분석, 모니터링 하는 응용프로그램과 해당 담당자에게 실시간으로 데이터를 제공하기 위한 모바일앱으로 나누어 개발하였다.
또한, 기준치 이상으로 오염도가 상승한 경우 해당 위치의 담당자에게 알람을 제공하여 확인 및 조치를 요청하도록 설계하였다. 물론 자동 환기 시스템을 연동할 수도 있겠으나 의료기관의 특성상 검사 중 이거나 진료 중인 경우 현재 상황을 고려하여야 하므로 본연구에서는 데이터의 집중관리 및 실시간 알림에 초점을 두고 iCAMS를 설계하였다.
원칙적으로 서버의 데이터를 감시하기 위한 데몬의 경우 해당 서버에서 백그라운드 작업으로 수행되는 것을 추천하는데 본 연구에서는 서버에서 중앙 모니터링 업무를 실행하여 지속적인 모니터링을 수행하고자 하여 개발을 최소화하기 위해 모니터링 프로그램의 내부에 Add-on 하는 방식으로 설계하였다.
이러한 이유로 본 연구에서는 의료기관의 필요 위치에 공기 질, 가스, 라돈 등을 측정할 수 있는 IoT 장치를 개발하여 설치하고 중앙에서 실시간 데이터에대한 모니터링을 통해 고농도의 오염 결과가 인식된경우, 해당 위치를 관리하는 담당자와 근무자에게 자동 알람 제공을 통해 의료기관의 실내 공기 질 관리및 향상에 도움을 주고 관련 데이터를 보존 및 보고할 수 있는 시스템에 관하여 Ⅲ장에서 연구의 설계 Ⅳ장에서는 시스템 개발을 통해 마지막 Ⅴ 장에서 테스트 및 운영을 통한 결과로 결론을 맺고자 한다.
장치마다 일련번호를 지정하여 DataBase에서 장소를 Mapping 하는 형태로 공기 오염도 검출 위치를 설정하고 각 장치에서 제공된 데이터는 서버를 통해 사용자의 모바일과 모니터링 시스템에 제공하게 된다. 또한, 기준치 이상으로 오염도가 상승한 경우 해당 위치의 담당자에게 알람을 제공하여 확인 및 조치를 요청하도록 설계하였다.

성능/효과

테스트를 승인하여준 의료기관에 5대의 장치를 설치하고 약 2주간 iCAMS를 운용하여본 결과 장마 기간에 맞물려 습도가 미세하게 상승한 경우를 제외하고 특이점을 찾을 수 없이 안정적인 공기 질을 유지하고 있음을 확인할 수 있었다. 이렇게 대부분의 의료기관에서는 공기 질 관리를 위해 노력하고 있을 것으로 예상된다.

후속연구

본 연구를 통해 개발한 iCAMS는 의료기관 내부에공기 질을 파악함과 동시에 담당자에게 실시간 상황을 전달 할 수 있기 때문에 공기질에 대한 기록 및재실자의 이동으로 발생할 수 있는 공기의 오염 또는혹시라도 발생할 수 있는 실내 흡연이나 화제에 대한신속하고 정확한 대처가 가능할 것으로 기대한다.
85mSv 이하로 연간 1mSv를 넘지 않았으나다른 검사에 비해 검사 시간이 길고 출입문 개방 횟수가 상대적으로 적을 뿐 아니라 창문 및 환기를 할수 없는 경우가 대부분이기 때문에 라돈의 농도가 상대적으로 높은 것으로 확인된다[2]. 이러한 수치를 실시간으로 받을 수 있다면 유휴시간을 활용한 환기 등을 통해 검사자와 피검사자의 라돈 노출을 최소한으로 할 수 있을 것이다. 하지만, 현재 공기의 오염도를측정하기 위한 장비들이 시중에 판매되고 있으나 대부분 항목별로 구분되어 별도로 구매 및 대여하는 방식으로 측정자가 해당 위치에서 측정하여야 하는 방식과 해당 위치에 일정 시간 동안 방치한 후 결과를확인하는 방식이 대부분이다.

참고문헌 (11)

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Y. Kim, "Hospital environment problems and management measures," Health Science Academic Seminar, no. 8, 2000, pp. 25-27.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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