AI, IOT, 스마트 팩토리(스마트 공장), 스마트 팜( 스마트 농업)등 더욱더 스마트한 시대가 되가고 있다.
스마트 = 자동화 라고 할수 있겠다.
IOT(Internet Of Things=사물인터넷)는 모든 사물에 통신이 가능하게 하는 것이다.
버스에도 인터넷이 되고 거기에는 GPS라는 위치를 알아내는 단말기가 있어 위치를 인터넷으로 전송해서 우리가 버스의 위치를 알수 있다.
스마트 팜은 센서를 이용해서 농사를 자동화 하는 것이다. 온실에는 온습도 센서와 토양속에 토양습도센서가 설치되어 있어서, 여름 한 낮에 온실의 온도가 올라가면, 온도센서가 감지해서 채양막이 작동해서 햇볕을 차단하고 창문을 자동으로 열어서 온실내의 온도를 조정한다. 겨울에는 온도가 떨어지면 온풍기를 가동해서 온실내의 온도를 적정온도로 맞춰준다.
스마트팩토리는 센서를 이용하여 공장을 자동화 하는것이다.
센서가 다양하게 많이 사용된다. 우리가 물건을 만들때, 열을 가해서 원료를 녹이거나 해서 물건을 만드는 일이 정말 많다. 프라스틱 용기를 만들거나, 자동차 타이어를 만들거아 할때, 원료를 타지 않을 정도로 적당한 온도로 가열해서 녹이는 과정이 필요하다. 이렇게 온도를 조절하는 일은 공장에 많이 사용되어 예전부터 온도조절관련 단말기는 하나의 독립적인 시장을 형성할정도로 광범위 하게 사용되고 있다.
온도조절컨트롤러는 아래와 같은 구조를 가지고 있다.
위의 구성도를 설명하자면
- 원료를 녹이는 용기안에 온도 센서가 설치되어 있고
- 온도조절 컨트롤러는 계속 용해로의 온도를 체크한다
- 일정온도가 될때까지 열을 가해서 원료를 녹이고
- 일정한 온도가 되면, 온도조절컨트롤러는 스위치를 오프시켜서 가열기를 끄는 식이다.
집에서 실내 온도 조절기와 비슷한 구조라고 생각하면 된다.
서두가 길었다.
센서의 원리를 설명하면 이렇다.
예전에는 습도센서에 머리카락을 사용했다고 한다. 습도에 따라서 머리카락의 장력이 달라지는 것을 이용해서 습도를 측정했다고 한다.
자동화를 하기위해서는 센서가 필수적이다. 그리고 각각의 센서는 용도에 맞게 제작되어진다. 기본원리는 각각의 환경변화에 따라 변하는 것을 측정하는것이다. 그런데 사물의 상태는 아날로그 상태여서 이렇게 측정한 아날로그정보를 디지털 정보로 변환 해주는 작업이 필요하다.
우리가 온도를 측정할떄, 더운정도가 분명히 존재하지만, 그것을 30도, 32도 하는 숫자로 표현하려면 더운정도를 숫자로 바꾸는 장치가 필요한 것이다. 모든 센서는 다 이런 장치가 필요하고 이것을 아날로그 정보를 디지털 정보로 변환한다해서
AD컨버터라고 한다.(Analog To Digital)
습도센서를 예로 설명해보겠다.
어떤 금속물체(막대기)가 있다. 이것은 습도에 따라서 한쪽에서 전원을 보내면 다른쪽으로 도달하는 전원이 중간공기의 습도에 따라서 차이가 난다고 하자. 그럼 끝에서 도달하는 전원의 크기에 따라서 습도를 나타내는 것이다.
예을 들면 0.3볼트가 도달하면 습도가 30이고 0.2가 도달하면 습도가 50이고 이런식으로
그러면 AD컨버터에서는 이 전원의 크기(볼트세기)를 습도량(30,50)으로 변환 해주는 것이다.
빛의 양을 측정하는 조도센서, 수질의 상태를 측정하는 수질센서(pH, DO, NH3..등등) 모든 센서들이 다 이런 식으로 측정된다. 수질센서와 같은 경우는 일부 화학센서로 특정한 물질을 체크하는 센서는 특정물질을 내보내었을때의 변화로 해당 물질의 유무, 과다를 체크하는 센서로 화학센서라고 하고, 이렇게 내장되어 있는 화학물질을 사용하기 때문에, 화학물질이 다 소진되면, 수명을 다 하게 되는 센서도 있다.
아침이 되면 커튼을 자동으로 열고, 밤이 되면 커튼을 자동으로 치는 이런 자동 커튼도 센서를 사용하는것이다. 우리가 매일 사용하는 스마트폰에도 많은 센서가 들어있다. 7,8개 정도 있는걸로 알고 있다.
일단 주변 빛의 세기에 따라서 화면의 밝이등을 조절하기 위한 조도센서, 스마트폰의 과열을 체크하는 온도센서, 위치를 확인하기 위한 위치센서(GPS), 스마트폰의 가로세로 변환을 감지하는 자이로센서등등..
그래서 이런 센서를 이용해서 스마트폰 앱으로 우리가 하루에 몇보를 걸었는지등을 체크하기도 하고, 여러가지 환경 변수를 알아낼수 있는 것이다.
앞으로 세상은 무인화, 자동화 될것이고, 여기에 센서는 필수적인 부품이 될것이기 때문에, 앞으로 센서에 대한 시장을 계속 커질것이라 생각되고, 우리 생활하고 더욱 밀접하게 관계할 것이기 때문에, 우리도 좀더 스마트한 생활을 즐기기 위해서는 센서에 대한 원리를 알고 응용해보자.
센서는 세계적으로 독일과 일본이 강국이다.센서는 크기는 작지만 가격이 비싸다.부가가치가 무궁무진한 영역이다.우리나라도 센서 산업에 투자와 연구을 확대 해야한다.
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