요약
열 스트레스는 온도, 습도 등 환경 요인에 의해 발생하며, 즉각적 또는 만성적으로 건강에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 경찰관, 군인, 소방관 등 열 스트레스에 노출되는 직종에서의 예방이 중요합니다. 이 문제를 해결하기 위해 개인의 신체 정보를 기반으로 열 스트레스를 모니터링하고 예측할 수 있는 웨어러블 디바이스 시스템이 필요합니다. 이 시스템은 체중, 체지방률 등의 신체 매개 변수를 측정하고 신진대사율을 계산하여 예상 열 스트레스 지표를 실시간으로 제공합니다. 이러한 기술은 작업자들의 안전 사고를 예방하고, 작업 효율을 향상시키며, 저전력으로 운영되므로 효율적입니다.
기본 정보
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특허명: 개인맞춤형 열 스트레스 모니터링 시스템 및 그 동작방법
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발명자: 구충완 교수
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출원번호: 10-2023-0002406
상세 정보
발명의 배경과 필요성
기술의 배경과 문제점
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일반적으로 열 스트레스는 온도, 습도, 운동 부하, 그리고 기후에 대한 적응의 영향을 받는 것으로 알려져 있음. 섭씨 25도 이상의 더운 환경에서 인체는 땀을 흘려 땀의 증발에 의해 피부의 열을 빼앗는 메커니즘으로 열 균형을 맞추려 함. 높은 습도는 이 메커니즘의 효율성을 떨어뜨림.
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의복의 상태도 피부 주위의 공기 흐름을 제한하기 때문에 열 스트레스 메커니즘의 효율성에 영향을 미침.
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열 스트레스는 즉시적인 영향(열사병, 탈진, 경련)과 만성적인 영향(고혈압, 심장근 손상, 성욕 감퇴) 등 건강에 심각한 영향을 미침.
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경찰관, 군인, 농부, 건설 근로자, 용광로 근로자 등 열 스트레스 위험이 높은 직종이 많음.
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화재 진압 중인 소방관, 운동선수, 폭염 등으로 목숨을 잃는 사례가 있어 열 스트레스 예방이 중요함.
기술의 필요성
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작업장에서 열 스트레스에 노출된 작업자들의 안전을 보장하기 위해 열 스트레스를 효과적으로 모니터링하고 예측할 수 있는 시스템이 필요함.
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현재 사용되는 WBGT(Wet bulb globe temperature) 계측기는 환경의 영향을 측정할 수 있지만, 개개인의 업무 부하나 기후 적응능력까지는 고려하지 못함.
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작업장에 투입되기 이전 작업자들의 인바디 정보를 기반으로 하는 맞춤형 열 스트레스 모니터링 연구가 필요함.
구현방법
기술의 원리
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본 발명의 열 스트레스 모니터링 시스템은 웨어러블 디바이스, 측정 디바이스, 모니터링 장치로 구성됨. 측정 디바이스는 작업자가 작업장에 출입하기 전에 신체 매개 변수를 측정하고, 모니터링 장치는 이를 기반으로 신진대사율을 산출함.
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모니터링 장치는 통신 모듈과 제어 모듈을 가지고 있으며, 신체 매개 변수를 통해 신진대사율을 계산한 후, 예상 열 스트레스 지표를 웨어러블 디바이스로 전송함.
구체적인 구현 방법
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모니터링 시스템은 저전력 통신망(LORA)을 이용해 웨어러블 디바이스와 측정 디바이스 간 데이터를 주고받음.
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제어 모듈은 체중, 골격근량, 체수분량, 체지방률 등의 신체 매개 변수에 따라 신진대사율을 정확히 산출하여 효과적인 열 스트레스 예측을 구현함.
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예상 열 스트레스 지표는 직장 온도와 작업 허용 시간을 포함하여 작업자에게 전달됨.
기술의 장점
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작업자 각각의 신체 특성에 맞춘 개인화된 열 스트레스 예측으로 안전 사고 예방 가능.
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실시간으로 열 스트레스 수준을 모니터링하면서 작업 중단 시기를 정확히 알려줘 작업 효율을 향상시킬 수 있음.
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저전력으로 운영되므로 효율적이며, 통신망을 이용해 데이터 수집과 전송이 용이함.
발명의 활용 방안
활용 방안
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이 시스템은 작업자들이 열 스트레스가 높은 환경에서 작업할 때 안전을 보장할 수 있음. 건설 현장, 용광로, 소방 작업뿐만 아니라 폭염이 빈번한 지역에서의 일반적인 야외 작업에도 적용 가능함.
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데이터를 장기적으로 축적하면 특정 환경 조건에서의 열 스트레스 패턴을 분석할 수 있어, 향후 더 정밀한 예측 및 예방 체계를 구축하는 데 도움이 됨.
기대효과
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열 스트레스에 의한 작업 중 사고를 줄여 작업자들의 건강을 보호하고, 기업의 생산성 향상에 기여함.
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비용 절감 효과: 사고 예방으로 인한 치료 비용 절감과 작업 중단 최소화.
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향후 기후 변화에 따른 폭염 등 극단적인 날씨 조건에 대응하는 데 필수적인 기술로 자리잡을 것을 기대함.
시장 동향
열 스트레스 모니터링 시스템 시장 동향
열 스트레스 모니터링 시스템 응용 분야
열 스트레스 모니터링 기술 개발
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