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개인맞춤형 열 스트레스 모니터링 시스템 및 그 동작방법

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

특허명: 개인맞춤형 열 스트레스 모니터링 시스템 및 그 동작방법
발명자: 구충완 교수
출원번호: 10-2023-0002406

상세 정보

발명의 배경과 필요성

기술의 배경과 문제점

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.
의복의 상태도 피부 주위의 공기 흐름을 제한하기 때문에 열 스트레스 메커니즘의 효율성에 영향을 미침.
열 스트레스는 즉시적인 영향(열사병, 탈진, 경련)과 만성적인 영향(고혈압, 심장근 손상, 성욕 감퇴) 등 건강에 심각한 영향을 미침.
경찰관, 군인, 농부, 건설 근로자, 용광로 근로자 등 열 스트레스 위험이 높은 직종이 많음.
화재 진압 중인 소방관, 운동선수, 폭염 등으로 목숨을 잃는 사례가 있어 열 스트레스 예방이 중요함.

기술의 필요성

작업장에서 열 스트레스에 노출된 작업자들의 안전을 보장하기 위해 열 스트레스를 효과적으로 모니터링하고 예측할 수 있는 시스템이 필요함.
현재 사용되는 WBGT(Wet bulb globe temperature) 계측기는 환경의 영향을 측정할 수 있지만, 개개인의 업무 부하나 기후 적응능력까지는 고려하지 못함.
작업장에 투입되기 이전 작업자들의 인바디 정보를 기반으로 하는 맞춤형 열 스트레스 모니터링 연구가 필요함.

구현방법

기술의 원리

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.
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

모니터링 시스템은 저전력 통신망(LORA)을 이용해 웨어러블 디바이스와 측정 디바이스 간 데이터를 주고받음.
제어 모듈은 체중, 골격근량, 체수분량, 체지방률 등의 신체 매개 변수에 따라 신진대사율을 정확히 산출하여 효과적인 열 스트레스 예측을 구현함.
예상 열 스트레스 지표는 직장 온도와 작업 허용 시간을 포함하여 작업자에게 전달됨.

기술의 장점

작업자 각각의 신체 특성에 맞춘 개인화된 열 스트레스 예측으로 안전 사고 예방 가능.
실시간으로 열 스트레스 수준을 모니터링하면서 작업 중단 시기를 정확히 알려줘 작업 효율을 향상시킬 수 있음.
저전력으로 운영되므로 효율적이며, 통신망을 이용해 데이터 수집과 전송이 용이함.

발명의 활용 방안

활용 방안

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.
데이터를 장기적으로 축적하면 특정 환경 조건에서의 열 스트레스 패턴을 분석할 수 있어, 향후 더 정밀한 예측 및 예방 체계를 구축하는 데 도움이 됨.

기대효과

열 스트레스에 의한 작업 중 사고를 줄여 작업자들의 건강을 보호하고, 기업의 생산성 향상에 기여함.
비용 절감 효과: 사고 예방으로 인한 치료 비용 절감과 작업 중단 최소화.
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

대표도면

기술이전 담당자 연락처

담당자명: 이미정 계장
부서: 기술사업화팀
전화번호: 032-835-9766
이메일: mijung@inu.ac.kr
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