초록 ▼

1. 기술개발목표
산업현장에서 가스 안전사고 방지를 위해 지속적으로 가스농도를 감지하여 무선 통신으로 전송할 수 있는 내압 방폭형 구조의 무선 네트워크 기반의 가스 경보기기 개발하고자 한다.
2. 기술개발의 목적 및 중요성
산업 활동이 활발해지면서 다양한 종류의 화학물질들이 많이 사용되고, 화학 산업에 대한 의존도가 증가함에 따라 생산 공정 내 유독가스 사용의 빈도수가 높아져 작업자들이 유독가스에 쉽게 노출되어 안전사고 발생이 증가하고 있다. 이러한 이유로 산업현장 내에서의 실시간 가스 농도 모니터링 기술에 대한 요

1. 기술개발목표
산업현장에서 가스 안전사고 방지를 위해 지속적으로 가스농도를 감지하여 무선 통신으로 전송할 수 있는 내압 방폭형 구조의 무선 네트워크 기반의 가스 경보기기 개발하고자 한다.
2. 기술개발의 목적 및 중요성
산업 활동이 활발해지면서 다양한 종류의 화학물질들이 많이 사용되고, 화학 산업에 대한 의존도가 증가함에 따라 생산 공정 내 유독가스 사용의 빈도수가 높아져 작업자들이 유독가스에 쉽게 노출되어 안전사고 발생이 증가하고 있다. 이러한 이유로 산업현장 내에서의 실시간 가스 농도 모니터링 기술에 대한 요구가 증가하고 있는 실정이다.
현재 산업현장에서 사용되는 유독가스 및 산소농도 감지기는 RS485 통신방법이나 4~20mA transmitter를 이용한 유선 네트워크 시스템이 적용되고 있다. 이러한 시스템은 일정장소에 고정하여 상시 모니터링은 가능하나 사업장내 구조 변화에 따른 유동적인 대응이 어려울 뿐만 아니라 유선 케이블로 인한 설 비 시스템에 대한 설치 공간 및 작업장 내 근로자의 활동 공간을 제약하는 단점을 지니고 있다. 나아가 추가로 가스 경보기를 설치하고자 할 경우 새로운 케이블 구축과 시스템 확장에 고가의 설비비용이 소요되는 문제점을 지니고 있다. 따라서 쉽게 확장할 수 있고, 이동성이 용이한 무선 네트워크 기반의 산업현장 가스 경보기 기술은 유선 시스템의 문제점인 공간적/비용적 설치 확장에 대한 기술적 제한을 극복할 수 있는 기술로 중요성이 매우 높은 분야이다.
3. 기술개발의 내용 및 범위
산업현장의 가스 감지를 위한 무선 네트워크 기반의 가스 경보기 기술은 유해가스를 감지하여 무선 모듈로 신호를 전송할 수 있는 내압 방폭 구조의 가스 검지기 개발/가스 검지기와 무선 통신 모듈간의 신호처리 및 제어 기술 개발 그리고 가스 검지기로부터 전송되는 정보를 관리자가 웹상에서 확인 및 관리할 수 있는 웹모니터링 시스템 개발 기술이 필요하다.
이와 같은 기술 개발을 위하여 세부적으로 아래와 같이 기술개발을 진행하였다.
$\cdot$ 가스센서 교체만으로 구동 가능한 Smart형 구조의 센서 구동회로 개발
$\cdot$ 양방향 통신 기능을 이용한 원거리 센서 보정 기능 개발
$\cdot$ 디지털 필터를 이용한 검출의 신뢰성 향상을 위한 회로 설계
$\cdot$ TWA, STEL, Peak value 저장 및 알람기능 개발
$\cdot$ Graphic LCD 탑재 및 구현 기능 개발
$\cdot$ 2.4GHz 또는 900MHz RF 통신 모듈 탑재를 통한 무선 통신 기능 개발
$\cdot$ 내압 방폭형 구조의 가스검지기 기구설계 및 시작품 개발
4. 기술개발 결과
무선 네트워크 기반의 산업현장 가스 경보기 개발과제를 통하여 다음과 같은 기술개발을 진행하였다. 먼저 무선 가스 검지기 개발을 위해 Smart형 구조의 센서 구동회로를 개발하고, 내압 방폭 규격을 만족하는 기기 구동 회로 (Main controller, LCD, LED, Magnetic switch etc) 및 기구설계를 진행하여 시작품 제작을 완료하였다. 제작된 시작품은 한국산업기술시험원 (KTL)에서 내압 방폭에 관한 성능검정을 진행하여 인증을 확보하였다.
개발된 무선 가스 검지기의 센서 구동보드와 무선 통신 모듈간의 양방향 통신을 위한 인터페이스를 개발하고, 이를 통하여 관리자에 의한 원격 센서 보정 기능을 구현하였다.
또한, 무선 기반 가스 검지기로부터 전송되는 데이터 및 정보 관리를 위한 웹 기반의 모니터링 솔루션간의 데이터 전송 및 원격 제어에 의한 전반적인 기능 구현에 문제점 없이 양호하게 작동함을 확인하였다.
5. 기대효과
기존 유선 네트워크 기반의 가스경보기만이 존재하였던 산업현장의 안전관리시스템을 무선 네트워크 기반으로 새로이 구축할 수 있게 되어 설비 증축에 따른 추가비용 발생 및 공간적인 제약을 최소화할 수 있다. 또한 가스 경보기의 설치가 매우 용이하여 선박제조 현장， 반도체공장， 정유 화학공장 등 다양한 산업현장에 폭 넓게 적용 가능하다.
가스센서가 적용되는 가스 경보기는 주기적인 보정을 통하여 기기의 정확성을 확보하게 된다. 기존 유선 가스 경보기의 경우I 주기적으로 관리자가 일일이 경보기에 대한 보정을 진행하였으나/ 양방향 통신이라는 무선네트워크 기술을 적용하여 원격으로 진행할 수 있게 되어 시스템의 유지 및 보수에 대한 비용도 최소화 할수 었다.
기술 개발을 통해 확보한 스마트 센서 구동회로는 경보기뿐만 아니라 가스센서가 적용되는 휴대용 가스 겸지기 등 다양한 제품들에 적용할 수 있다. 이와 같은 가스 경보기 관련제품들은 대부분 수입에 의존하는 국내 시장 상황을 볼 때 관련 기술의 국산화를 통하여 수입대체효과가 클 것으로 기대된다.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 과제요약서(초록)...3
• 목차...6
• 제1장 서론 ...7
• 제1절 개발기술의 중요성(필요성) ...7
• 1. 기술적 중요성...7
• 2. 경제?산업적 중요성...8
• 3. 사회?문화적 중요성...8
• 제2절 국·내외 기술 개발 현황 ...9
• 1. 국내 기술개발현황...9
• 2. 국외 기술개발현황...10
• 제3절 연구개발의 목표 및 내용 ...12
• 1. 최종목표...12
• 2. 추진전략 및 세부내용...12
• 3. 추진체계 및 일정...14
• 제2장 본론 ...15
• 제1절 연구개발 내용 및 방법 ...15
• 1. 스마트 센서 구동회로 개발 ...15
• 2. 이전 기술 상용화를 통한 무선 통신모듈 개발 ...16
• 3. 방폭 구조 설계 기술 개발 ...18
• 4. 양방향 통신을 이용한 원격 캘리브레이션 기능 구현 ...24
• 5. 무선 네트워크 기반의 산업용 가스경보기 시작품 제작 ...25
• 6. 제품 평가 ...28
• 제3장 결론 ...31
• 제1절 연구개발 결과 ...31
• 제2절 연구결과의 기대효과 ...31
• 제3절 연구결과의 활용방안 ...32
• 첨부 1. 무선 산업용 가스검지기(SL-101) 성능검정합격증...34