사업화 유망기술

[기후대기] 카메라를 활용한 미세먼지 측정 시스템

미세먼지 측정 시스템

본 기술은 하늘 영상을 통한 미세먼지를 측정하는 기술임

보유기관 : 한밭대학교       거래조건 : 협의 후 결정

기술개요

하늘을 촬영하여 얻은 태양 산란광의 3가지 파장에서 얻은 특정 픽셀의 빛의 세기 분포를 통해 경계 고도에 존재하는 미세먼지의 양을 산출하는 하늘 영상을 이용한 미세먼지 측정 시스템

특허정보

특허명 특허번호 특허명세서
하늘 영상을 이용한 미세먼지 측정 시스템 10-2071879

기술완성도

TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계

기술개요

- 본 기술은 하늘 영상을 통한 미세먼지를 측정하는 기술임

- 하늘을 촬영하여 얻은 태양 산란광의 3가지 파장에서 얻은 특정 픽셀의 빛의 세기 분포를 통해 경계 고도에 존재하는 미세먼지의 양을 산출하는 하늘 영상을 이용한 미세먼지 측정 시스템

대표도면

[그림] 미세먼지 측정 시스템

기술의 필요성

- 광학적 방식 중 라이다를 이용하는 방법은 장비 가격이 매우 높아 넓은 지역을 동시에 모니터링 할 수 없고, 광학적 입자계자 계수기는 최저 입자 크기에 한계가 있음

- 기존 기술은 태양을 추적하기 위하여 정밀 제어 시스템이 필요하며 주어진 각도에 구름이 존재하는 경우 데이터 추출 불가능함

기존기술대비 우수성

- 태양의 위치를 모른 상태에서도 하늘 방향으로 촬영한 사진으로 대기 중 미세먼지의 AOD를 알 수 있음

- 정적인 시정계의 한계를 넘어 시정의 정도를 관측자의 시야 방향과 결합한 동적인 시정계로 활용 가능

기술 구현 내용

본 하늘 영상을 이용한 미세먼지 측정 시스템은 아래와 같이 구현됨

- 어안렌즈 및 RGB 센서를 장착한 카메라로 하늘을 촬영

- 직달광을 차단하도록 어안렌즈와 동일한 축을 통해 촬영부 주변을 회전하도록 차단막대 비치

- 촬영을 통해 얻은 영상으로부터 RGB 파장의 빛의 세기 분포를 얻어 데이터베이스에 저장된 정보와 가장 근접한 값을 갖는 빛의 세기 분포 찾음

- 검색된 빛의 세기 분포에 따른 미세먼지 양을 도출

기술동향

- 미세먼지 이슈화 및 도심의 극심한 스모그 현상, 빈번한 황사 현상 발생으로 대기환경에 대한 국민의 관심도가 크게 증가하여 청정대기환경 구현을 위한 대기오염 물질처리 소재 및 공정기술의 관심이 높아지고 있음

- 평가 및 관리 기술 분야인 공기포집 대기오염 물질측정 기술 개발 분야, ICT 기반 대기오염 물질 모니터링 및 관리 시스템 개발 분야, 대기처리 공정모사 및 환경영향평가 기술 개발 분야는 대기오염 측정 및 분석을 위한 전처리 기술, 대기 측정 및 운영기록 전산화 기술, 환경규제모니터링 및 관리 기술, 오염 출력 제한 기술 등에 연구개발이 집중되고 있음

시장동향

- 대기오염 물질을 통제하는 설비는 환경 법규 및 정책에 의해 의무적으로 설치해야 하는 설비이므로 산업발전과 함께 지속적으로 시장 규모가 성장할 것으로 예상됨

- 국내 대기관리 산업부문 시장의 주요산업인 통제기기 제조 산업의 매출액은 2015년 4조 3,15억 원으로 전년대비 4.3% 증가하였으며, 기기 건설사업 부분의 매출액도 6,282억 원으로22.5% 증가함

[그림] 대기관리 국내 시장 규모 및 전망(상)/ 국내 대기관리산업 분야의 매출액(하)

산학협력 희망분야

- 공동연구(Joint R&D), 기술이전(매각) 또는 라이센싱(Technology Transfer or Licensing)
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