(요약/배경) 전력 공급 및 배터리 교환이 어려운 산업용 데이터 전송 디바이스기술관련해서, 관련 기술의 프레임과 기술요소를 알고 싶다.

(WSN(wireless sensor network)기술) 물리적 현상을 모니터링 및 제어하는데, 사용되는무선센서노드의자동구성및멀티홉네트워크는 대체로 센서 노드, 액추에이터 노드, 게이트웨이 및 클라이언트를 포함한다. 모니터링영역(센서분야)내부또는가까이에임의로배치된많은수의센서노드는 자가자동구성기능을 통해 네트워크를 형성한다. 센서 노드는 수집된 데이터를 모니터링하여 호핑을 통해, 다른 센서노드로 전송한다. 전송을 처리하는 동안, 모니터링된 데이터는 여러 노드로 처리되어 멀티호핑 후, 게이트웨이 노드에 도달한다. 마지막으로 수집된 데이터는 게이트웨이노드에서 인터넷 또는 위성을 통해 관리 서버 노드에 도달할 수 있다. 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS)에 기초한 WSN 노드의 소형화 기술은 최근 현저한 진보를 이루었다. MEMS의핵심기술은마이크로전자기술,마이크로기계기술,패키징기술의 결합을 실현하는 것이다. 미니어처 센싱 요소가 될수 있는 마이크로 전자 및 마이크로 기계 기술을 토대로 2D 및 3D 마이크로 센서티브 구조의 다양한 버전을 생산할 수 있다. 전원 공급 및 신호 조절 회로와 관련된 이러한 소형 센서 요소는 소형 MEMS 센서로 통합 및 패킹될 수 있게 되었다. 본 WSN을 통해, 산업용 데이터용 디바이스에 무선전력공급 가능아여 배터리 프리가 가능하게 되었다.

그림1. WSN산업용 데이터 디바이스 구성 및 스마트공장 제조공정제어에의 이용

(WSN산업용 제조공정제어의 이용) 제조 분야에서 서로 네트워크 상에서 연결된 장치들이 가지는 주요 장점은 생산성을 향상시킬 가능성이 있다는 점이다. 생산성 향상을 위해서는 생산 라인에 있는 다양한 장치들을 무선으로 제어해 보정할 수 있도록 해야 하는 경우가 많다. 그 예로, 화학 제조 공정에서 보일러 작동을 위해 사용되는 제어 밸브가 있다. 이러한 밸브를 즉각적이고 자동적으로 제어할 수 있으면 공정의 다른 과정에서 받은 피드백을 기반으로 실시간 보정이 가능하여 효율성이 전반적으로 상승한다

그림2. WSN산업용 데이터 디바이스구성 및 네트워크장비 개발사례

(WSN산업용 데이터 무선접속처리 방안) 스마트 그리드 및 다른 산업 분야에서 무선 접속 기술이 확산되면서 동시에 더욱 엄격한 성능 요건(대규모, 저지연)이 기대된다. 스마트 그리드를 예로 들면, 강압 변압기의 제어에는 12개의 노드로 된 네트워크에 0.667~2ms의 지연, 변전소 구역 내 수천 개의 노드로 된 네트워크에 2차 지연, 수천 개의 노드로 된 미래의 첨단계량인프라(AMI)에 2차 또는 다차 지연이 일반적으로 요구된다. 현재의 WSN 접속 기술이 애플리케이션 모니터링에 충분한 수백 대 규모의 네트워크의 엔드투엔드 송전용 2차 지연을 지원할 수 있지만, 미래 애플리케이션의 높은 동시 접속률 요구는 아직 충족할 수 없다. 채널 상태 인식 자원 할당, 데이터 취합, 패킷 취합 및 기타 성능 최적화 방법을 공동으로 활용하여, 데이터 지연을 10ms까지 줄일 수 있다.

Tip

전력 공급 및 배터리 교환이 어려운 산업용 데이터 전송 디바이스기술은 WSN산업용 데이터 디바이스구성 및 네트워크장비 등의 독점적 시장형성이 가능하므로 초기 시장인 지금의 상황에 기술개발할 수 있는 좋은 조건을 형성하고 있음.

<참고자료·문헌> ☞ 본문 답변과 관련된 사이트, 문헌자료

-www.procon.co.kr/pdf/

-elec4.co.kr/article/articleView.asp?idx=2618

<전문용어>

산업용 데이터 전송 디바이스기술, WSN기술, 산업용 데이터 디바이스구성 및 네트워크장비