스마트 트랜스듀서
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1. 개요
스마트 트랜스듀서는 사물 인터넷(IoT)의 일부로, 소형화, 자체 검증, 낮은 전력 요구량, 자체 진단, 자체 보정, 인터넷 연결 등의 특징을 가진다. 기존 센서와 달리 마이크로프로세서를 내장하여 데이터를 자체 처리하며, 디지털 흔적을 남겨 생산 과정의 효율성을 높이는 데 기여한다. 스마트 센서는 계층적 모듈 구조를 가지며, 보험, 제조, 자동차 산업 등 다양한 산업 분야에서 활용된다. 보험 산업에서는 위험 평가와 맞춤형 보험 상품 제공에, 제조 산업에서는 공장 자동화 및 효율성 개선에, 자동차 산업에서는 자율 주행 기능 구현 및 예측 유지 보수에 활용된다.
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| 스마트 트랜스듀서 | |
|---|---|
| 스마트 트랜스듀서 | |
| 유형 | 트랜스듀서 |
| 특징 | 내장된 처리 기능 및 통신 인터페이스를 가짐 |
| 활용 | 산업 자동화, 환경 모니터링, 의료 기기 |
| 주요 특징 | |
| 내장 처리 능력 | 자체적인 데이터 처리 및 분석 가능 |
| 통신 인터페이스 | 네트워크를 통한 데이터 전송 및 원격 제어 지원 |
| 자가 진단 기능 | 자체적인 오류 감지 및 진단 기능 내장 |
| 유연성 | 다양한 환경 및 응용 분야에 적용 가능 |
| 기술적 측면 | |
| 통신 프로토콜 | IEEE 1451 WirelessHART 블루투스 지그비 |
| 네트워크 토폴로지 | 스타형 토폴로지 메시형 토폴로지 |
| 전원 공급 | 배터리 전원 에너지 하베스팅 |
| 응용 분야 | |
| 산업 자동화 | 공장 자동화 시스템의 효율성 향상 |
| 환경 모니터링 | 대기 오염, 수질 오염 감시 |
| 의료 기기 | 환자 모니터링 및 진단 장비 |
| 스마트 홈 | 가정 자동화 시스템 |
| 장점 | |
| 정확성 | 데이터 정확도 향상 |
| 효율성 | 에너지 소비 감소 및 시스템 효율 증대 |
| 비용 절감 | 유지 보수 비용 절감 |
| 단점 | |
| 초기 비용 | 초기 설치 비용이 높음 |
| 복잡성 | 시스템 설계 및 관리가 복잡함 |
| 관련 기술 | |
| 사물 인터넷 (IoT) | 사물 간의 연결성 강화 |
| 센서 네트워크 | 무선 센서 네트워크 기술 활용 |
2. 스마트 센서의 특징
스마트 센서는 기존 센서와 비교하여 다음과 같은 주요 특징을 갖는다.[5] 기존 센서는 객체나 상황에 대한 정보를 수집하여 신호로 변환하며, 물리적 환경, 프로세스, 물질에 대한 측정 가능한 피드백을 제공하고 환경 변화 시 신호를 보내거나 표시한다. 기존 센서 네트워크는 센서, 데이터 수집 및 처리를 위한 중앙 집중식 인터페이스, 네트워크 연결 인프라(플러그, 소켓, 전선 등)의 세 부분으로 구성된다. 스마트 센서 네트워크는 센서와 중앙 집중식 인터페이스 (컴퓨팅)의 두 부분으로 구성된다. 스마트 센서에는 마이크로프로세서가 내장되어 데이터를 자체 처리하므로, 전송 데이터가 줄고 다른 장치에서 즉시 데이터를 사용 및 접근 가능하다. 이는 전송 기술과 처리 기술 간의 긴밀한 결합이 사라짐을 의미한다.[6]
2. 1. 기존 센서와의 차이점
스마트 센서는 사물 인터넷(IoT)의 일부로서 다음과 같은 특징을 통해 기존 센서와 차별화된다.[5]- 소형화
- 자체 검증 및 자체 식별
- 낮은 전력 요구 사항
- 자체 진단
- 자체 보정
- 인터넷 및 기타 장치 연결
기존 센서는 객체나 상황에 대한 정보를 수집하여 신호로 변환한다. 이는 물리적 환경, 프로세스 또는 물질에 대한 측정 가능한 방식으로 피드백을 제공하며, 환경 변화가 있을 때 신호를 보내거나 표시한다. 센서 네트워크의 기존 센서는 센서, 데이터 수집 및 처리를 위한 중앙 집중식 인터페이스, 플러그, 소켓, 전선과 같은 네트워크 연결 인프라의 세 부분으로 구성된다.
스마트 센서 네트워크는 센서와 중앙 집중식 인터페이스 (컴퓨팅)의 두 부분으로 나뉜다. 기존 센서와 가장 큰 차이점은 스마트 센서에는 마이크로프로세서가 내장되어 있어 데이터를 자체적으로 처리한다는 것이다. 따라서 전송 데이터 양이 줄어들고, 다른 장치에서 데이터를 즉시 사용하고 접근할 수 있다. 스마트 센서로의 전환은 전송 기술과 처리 기술 간의 긴밀한 결합이 사라짐을 의미한다.[6]
2. 2. 디지털 흔적
스마트 센서는 물리적 환경에서의 활동을 측정하고 이를 디지털 흔적으로 변환하여, 생산 과정의 비효율성을 추적하고 공정 혁신을 단순화한다. 모든 정보가 디지털화되므로, 회사는 사이버 공격에 노출된다. 따라서 이러한 정보 유출로부터 자신을 보호하기 위해 안전한 플랫폼을 확보하는 것이 중요하다.[7]2. 3. 계층적 모듈 구조
스마트 센서는 물리적 구성 요소의 모듈식 구조와 디지털 시스템의 계층 구조를 결합한다.[7] 내용 계층, 서비스 계층, 네트워크 계층((1) 논리적 전송, (2) 물리적 전송), 장치 계층((1) 논리적 기능, (2) 물리적 기계)으로 구성된다.[7]장치 계층에서 스마트 센서 자체는 물리적 기계이며, 물리적 환경을 측정한다. 논리적 기능은 윈도우, macOS 또는 플랫폼을 실행하는 데 사용되는 다른 운영 체제를 의미한다. 네트워크 계층에서 논리적 전송은 Wi-Fi, 블루투스, NFC, 지그비, RFID와 같은 다양한 전송 방식으로 구성될 수 있다. 스마트 센서는 일반적으로 무선이므로 물리적 전송이 필요하지 않다. 그러나 충전 케이블과 소켓은 여전히 일반적으로 사용된다. 서비스 계층은 스마트 센서에서 제공하는 서비스에 관한 것이다. 센서는 데이터를 자체적으로 처리할 수 있으므로, 센서가 여러 가지를 동시에 처리하기 때문에 센서의 특정 서비스는 하나가 아니다. 예를 들어 특정 자산을 수리해야 한다고 알릴 수 있다. 내용 계층은 통찰력을 얻고 가치를 창출하기 위해 생성되고 사용되는 중앙 집중식 플랫폼이다.
3. 산업별 활용
스마트 센서는 보험, 제조, 자동차 등 다양한 산업 분야에서 활용되어 혁신을 이끌고 있다.
3. 1. 보험 산업
스마트 센서는 보험 회사가 고객의 위험을 더 정확하게 평가하고, 맞춤형 보험 상품을 제공하는 데 도움을 준다. 웨어러블 기기, 스마트홈 센서 등에서 얻은 (빅) 데이터를 활용하여 위험 평가 및 관리, 정보 비대칭성 감소, 비용 절감 등의 효과를 얻는다.[8]스마트 센서는 보험 회사가 고객의 가정이나 웨어러블 기기를 통해 더 자세한 정보를 얻도록 돕는다. 예를 들어 웨어러블 기기로 심장 관련 지표를 모니터링할 수 있고, 보안 기술과 같은 위치 기반 시스템이나 스마트 온도 조절 장치는 집과 관련된 중요한 데이터를 생성할 수 있다. 보험 회사는 이 정보를 활용하여 위험 평가 및 관리를 개선하고, 정보 비대칭성을 줄이며, 궁극적으로 비용을 절감할 수 있다.
고객이 가정 내 센서의 데이터 제공에 동의하면 보험료 할인을 받을 수도 있다. 이러한 정보 교환을 통해 특별 혜택을 제공하는 접근 방식은 바터라고 하며, 데이터 수익화의 한 형태이다.[8] 데이터 수익화는 정보 기반 제품 및 서비스를 법정 통화 또는 그와 동등한 가치로 간주되는 다른 것으로 교환하는 행위이다.[9] 즉, 데이터 수익화는 새로운 수익 창출 기회를 활용하는 것이다. 보험 회사가 요즘 정기적으로 사용하는 또 다른 형태의 데이터 수익화는 제3자에게 데이터를 판매하는 것이다.
3. 2. 제조 산업
산업 4.0 혁명에서 데이터 교환과 자동화는 중요한 역할을 한다. 전통적으로 기계는 이미 특정 소규모 작업을 자동화할 수 있었지만, 스마트 공장의 자동화는 이러한 쉬운 작업을 넘어선다. 이는 인간이 일반적으로 내리는 복잡한 최적화 결정을 점점 더 포함한다.[10] 기계가 인간의 결정을 내리려면 상세한 정보를 얻는 것이 필수적이며, 여기서 스마트 센서가 등장한다.제조 분야에서 효율성은 가장 중요한 측면 중 하나이다. 스마트 센서는 연결된 자산에서 데이터를 가져와 지속적으로 처리한다. 이는 공장 및 프로세스에 대한 상세한 실시간 정보를 제공하고 성능 문제를 드러낼 수 있다. 작은 성능 문제인 경우, 스마트 공장은 문제를 자체적으로 해결할 수도 있다. 스마트 센서는 결함을 예측할 수도 있으므로, 사후에 문제를 해결하는 대신 유지 보수 작업자가 이를 예방할 수 있다. 이 모든 것은 뛰어난 자산 효율성으로 이어지고 모든 생산 프로세스의 적인 가동 중지 시간을 줄인다.
스마트 센서는 공장 외에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 차량 또는 운송 컨테이너와 같은 물체의 센서는 배송 상태에 대한 상세한 정보를 제공할 수 있다. 이는 제조 및 전체 공급망에 영향을 미친다.
3. 3. 자동차 산업
스마트 센서는 자율주행차 기술의 핵심 요소로, 자동차의 안전성과 편의성을 향상시킨다. 자동 주차, 장애물 감지, 비상 제동 등 다양한 자율 기능을 지원하며, 완전 자율주행차 개발의 기반이 된다. 전문가들은 10년 안에 인간의 간섭 없이 자율 주행차가 도로를 지배할 것으로 예상한다.스마트 센서는 자동차와 주변 환경의 데이터를 생성하고, 이를 자동차 네트워크에 연결하며, 가치 있는 정보로 변환하여 자동차가 세상을 보고 해석할 수 있도록 한다. 다른 자동차의 센서는 자동차 네트워크에 연결되어 서로 통신해야 한다.
또한 스마트 센서는 예측 유지보수를 통해 차량 관리 효율성을 높이고, 지속 가능한 자동차 산업 발전에 기여한다.
4. 한국의 스마트 센서 산업
대한민국은 스마트 센서 기술 개발과 활용에 적극적으로 투자하여 미래 산업 경쟁력을 강화하고 있다.
참조
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논문
Time-triggered smart transducer networks
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논문
Receiver for IEEE 802.11ah in Interference Limited Environments
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Smart Sensors - Technologie für das IoT
https://aduk.de/de/b[...]
2022-01-31
[6]
간행물
Using smart sensors to drive supply chain innovation
Deloitte
2018
[7]
논문
Research Commentary—The New Organizing Logic of Digital Innovation: An Agenda for Information Systems Research
2010-12
[8]
논문
Big data: extending the business strategy toolbox
2015-01-20
[9]
간행물
Cashing in on your Data
Center for Information Systems Research, Sloan School of Management, Cambridge, MA: Massachusetts
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간행물
The smart factory
Deloitte University Press
2017
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