원격 측정법
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1. 개요
원격 측정법은 센서를 통해 얻은 정보를 전송, 기록, 표시, 제어하는 기술을 의미한다. 산업 혁명 시대에 시작되어 20세기 초 전기 기술의 발전과 함께 널리 사용되었으며, 특히 로켓 및 우주 개발, 냉전 시대의 간첩 활동에서 중요한 역할을 했다. 현재는 우주 개발, 원자력, 야생 동물 연구, 에너지 관리, 자연재해 감시, 의료, 자동차 경주, 교통, 농업, 국방, 광업, 소프트웨어 등 다양한 분야에서 활용되며, 실시간 데이터 수집 및 분석을 통해 효율성과 안전성을 높이는 데 기여한다.
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| 원격 측정법 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| 유형 | 측정 |
| 설명 | 원격 위치에서 수집된 데이터를 모니터링 장비로 전송하는 기술 |
| 응용 분야 | |
| 분야 | 무선 통신 항공 우주 항공 기상학 석유화학 농업 운송 보안 산업 기타 |
| 사용 목적 | 모니터링 제어 자동화 |
| 구성 요소 | |
| 필수 구성 요소 | 센서 전송 채널 수신 장치 데이터 처리 장치 |
| 역사 | |
| 최초 사용 | 19세기 |
| 초기 형태 | 기계적 또는 전기적 시스템 |
| 현대적 발전 | 무선 통신, 컴퓨터 기술 발전과 함께 발전 |
| 장점 | |
| 장점 | 위험한 환경 또는 접근 불가능한 위치에서 데이터 수집 가능 실시간 모니터링 및 빠른 대응 가능 데이터 수집 및 분석 자동화 가능 |
| 단점 | |
| 단점 | 시스템 구축 및 유지 비용이 높음 통신 장애 발생 가능성 데이터 보안 문제 발생 가능성 |
| 관련 기술 | |
| 관련 기술 | 무선 통신 센서 기술 데이터 분석 자동 제어 사물 인터넷 (IoT) |
| 활용 예시 | |
| 예시 | 기상 관측 위성에서 전송되는 기상 데이터 석유 시추 시설의 압력 및 온도 데이터 환자의 생체 신호 데이터 야생 동물의 위치 및 활동 데이터 |
| 추가 정보 | |
| 참고 | 원격 제어 데이터 로깅 사이버 물리 시스템 (CPS) |
2. 역사
증기 시대에 산업 원격 측정법이 시작되었지만, 당시 센서는 "원격 측정기"라고 불리지 않았다.[4] 제임스 와트가 증기 기관에 추가한 원격 모니터링 장치인 수은 압력계와 플라이볼 거버너가 그 예이다.[4]
19세기 말, 전기 기술자들은 이 용어를 널리 사용하여 거리 외의 많은 양을 측정하는 전기 작동 장치를 지칭했다.[5] 일반적인 원격 측정기에는 열전대(토마스 요한 제베크의 연구), 저항 온도계(윌리엄 지멘스의 험프리 데이비의 연구 기반), 전기 스트레인 게이지(로드 켈빈의 기계적 변형을 받는 도체가 저항을 변화시킨다는 발견 기반)와 같은 센서와 새뮤얼 모스의 전신 타자기 및 릴레이와 같은 출력 장치가 포함되었다. 1889년에는 토목 기사 협회 회의의 한 저자가 거리 측정 원격 측정기라는 용어를 타키미터로 대체할 것을 제안했다.[6]
1930년대에 전기 원격 측정기의 사용이 급증했다. 전기 스트레인 게이지는 로켓 및 항공 연구에 널리 사용되었으며, 라디오존데는 기상 측정을 위해 발명되었다. 제2차 세계 대전은 산업 발전에 박차를 가했고, 이후 이러한 원격 측정기 중 다수가 상업적으로 실행 가능해졌다.[7]
로켓 연구에서 시작하여, 우주 탐사가 시작되면서 무선 원격 측정법이 일상적으로 사용되었다. 우주선은 물리적 연결이 불가능한 장소에 있기 때문에, 무선 또는 기타 전자기파(예: 적외선 레이저)가 유일한 원격 측정 옵션이었다. 유인 우주 임무 동안에는 우주선의 매개변수뿐만 아니라 우주 비행사의 건강과 생명 유지 장치를 모니터링하는 데 사용된다.[8] 냉전 기간 동안 원격 측정법은 간첩 활동에도 사용되었다. 미국 정보부는 자체 원격 측정기를 제작하여 무선 신호를 가로채 소련의 미사일 시험에서 얻은 원격 측정법을 모니터링함으로써 소련의 능력을 파악할 수 있었다.[9]
2. 1. 산업 혁명과 초기 원격 측정
산업 원격 측정법은 증기 시대에 시작되었지만, 당시에는 센서를 "원격 측정기"라고 부르지 않았다.[4] 예로는 제임스 와트가 증기 기관에 추가한 (근거리) 원격 모니터링 장치인 수은 압력계와 플라이볼 거버너가 있다.[4]초기의 원격 측정기는 거리 측정 장치(거리 측정 원격 측정기)를 지칭했지만, 19세기 말에는 전기 기술자들이 이 용어를 널리 사용하여 거리 외의 많은 양을 측정하는 전기 작동 장치를 지칭했다.[5] 일반적인 원격 측정기에는 열전대(토마스 요한 제베크의 연구), 저항 온도계(윌리엄 지멘스의 험프리 데이비의 연구 기반), 전기 스트레인 게이지(로드 켈빈의 기계적 변형을 받는 도체가 저항을 변화시킨다는 발견 기반)와 같은 센서와 새뮤얼 모스의 전신 타자기 및 릴레이와 같은 출력 장치가 포함되었다. 1889년에는 토목 기사 협회 회의의 한 저자가 거리 측정 원격 측정기라는 용어를 타키미터로 대체할 것을 제안했다.[6]
1930년대에 전기 원격 측정기의 사용이 급증했다. 전기 스트레인 게이지는 로켓 및 항공 연구에 널리 사용되었으며, 라디오존데는 기상 측정을 위해 발명되었다. 제2차 세계 대전의 도래는 산업 발전에 박차를 가했고, 이후 이러한 원격 측정기 중 다수가 상업적으로 실행 가능해졌다.[7]
2. 2. 20세기 초, 기술 발전과 응용 확대
산업 원격 측정법은 증기 시대에 시작되었지만, 당시에는 센서를 "원격 측정기"라고 부르지 않았다.[4] 제임스 와트가 증기 기관에 추가한 (근거리) 원격 모니터링 장치인 수은 압력계와 플라이볼 거버너가 그 예이다.[4]19세기 말, 전기 기술자들은 이 용어를 널리 사용하여 거리 외의 많은 양을 측정하는 전기 작동 장치를 지칭했다(예: "전기 원격 측정 송신기" 특허에서[5]). 일반적인 원격 측정기에는 열전대(토마스 요한 제베크의 연구), 저항 온도계(윌리엄 지멘스의 험프리 데이비의 연구 기반), 전기 스트레인 게이지(로드 켈빈의 기계적 변형을 받는 도체가 저항을 변화시킨다는 발견 기반)와 같은 센서와 새뮤얼 모스의 전신 타자기 및 릴레이와 같은 출력 장치가 포함되었다. 1889년에는 토목 기사 협회 회의의 한 저자가 거리 측정 원격 측정기라는 용어를 타키미터로 대체할 것을 제안했다.[6]
1930년대에 전기 원격 측정기의 사용이 급증했다. 전기 스트레인 게이지는 로켓 및 항공 연구에 널리 사용되었으며, 라디오존데는 기상 측정을 위해 발명되었다. 제2차 세계 대전의 도래는 산업 발전에 박차를 가했고, 이후 이러한 원격 측정기 중 다수가 상업적으로 실행 가능해졌다.[7]
로켓 연구에서 시작하여, 우주 탐사가 시작되면서 무선 원격 측정법이 일상적으로 사용되었다. 우주선은 물리적 연결이 불가능한 장소에 있기 때문에, 무선 또는 기타 전자기파(예: 적외선 레이저)가 원격 측정에 대한 유일한 실행 가능한 옵션으로 남게 되었다. 유인 우주 임무 동안에는 우주선의 매개변수뿐만 아니라 우주 비행사의 건강과 생명 유지 장치를 모니터링하는 데 사용된다.[8] 냉전 기간 동안 원격 측정법은 간첩 활동에도 사용되었다. 미국 정보부는 자체 원격 측정기를 제작하여 무선 신호를 가로채 소련의 미사일 시험에서 얻은 원격 측정법을 모니터링함으로써 소련의 능력을 파악할 수 있었다.[9]
2. 3. 무선 원격 측정의 등장과 발전
산업 원격 측정법의 시작은 증기 시대였지만, 당시에는 센서를 "원격 측정기"라고 부르지 않았다.[4] 예로는 제임스 와트가 증기 기관에 추가한 (근거리) 원격 모니터링 장치인 수은 압력계와 플라이볼 거버너가 있다.[4]초기의 원격 측정기는 거리 측정 장치를 지칭했지만, 19세기 말에는 전기 기술자들이 이 용어를 널리 사용하여 거리 외의 많은 양을 측정하는 전기 작동 장치를 지칭했다.[5] 일반적인 원격 측정기에는 열전대(토마스 요한 제베크의 연구), 저항 온도계(윌리엄 지멘스의 험프리 데이비의 연구 기반), 전기 스트레인 게이지(로드 켈빈의 기계적 변형을 받는 도체가 저항을 변화시킨다는 발견 기반)와 같은 센서와 새뮤얼 모스의 전신 타자기 및 릴레이와 같은 출력 장치가 포함되었다. 1889년에는 토목 기사 협회 회의의 한 저자가 거리 측정 원격 측정기라는 용어를 타키미터로 대체할 것을 제안했다.[6]
1930년대에 전기 원격 측정기의 사용이 급증했다. 전기 스트레인 게이지는 로켓 및 항공 연구에 널리 사용되었으며, 라디오존데는 기상 측정을 위해 발명되었다. 제2차 세계 대전의 도래는 산업 발전에 박차를 가했고, 이후 이러한 원격 측정기 중 다수가 상업적으로 실행 가능해졌다.[7]
로켓 연구에서 시작하여, 우주 탐사가 시작되면서 무선 원격 측정법이 일상적으로 사용되었다. 우주선은 물리적 연결이 불가능한 장소에 있기 때문에, 무선 또는 기타 전자기파(예: 적외선 레이저)가 원격 측정에 대한 유일한 실행 가능한 옵션으로 남게 되었다. 유인 우주 임무 동안에는 우주선의 매개변수뿐만 아니라 우주 비행사의 건강과 생명 유지 장치를 모니터링하는 데 사용된다.[8] 냉전 기간 동안 원격 측정법은 간첩 활동에 사용되었다. 미국 정보부는 자체 원격 측정기를 제작하여 무선 신호를 가로채 소련의 미사일 시험에서 얻은 원격 측정법을 모니터링함으로써 소련의 능력을 파악할 수 있었다.[9]
비행 중인 로켓이나 궤도상의 인공위성 · 무인 우주선 등은 가까이에서 측정할 수 없기 때문에 텔레메트리 기술이 일찍부터 발달했다. 로켓 발사 시에는 탑재된 다양한 센서를 통해 비행 중인 로켓의 3축 가속도, 각 부분의 온도, 각 기능의 동작 상태, 분리 등을 관측하는 이미지 등을 획득하여 지상의 관제국으로 전송한다. 계획대로 비행했음을 확인하는 것과 함께, 기기의 개량이나 사고 발생 시의 원인 조사 등 다용도로 사용된다. 인공위성도 내부의 온도, 통신 장비의 출력 및 동작 상태, 태양 전지의 발전 용량, 축전지의 전압 및 충방전 전류, 자세 제어계의 동작 상태, 연료 잔량 등 많은 정보를 지상에서 얻을 수 있도록 설계된다.
2. 4. 냉전 시대와 우주 개발 경쟁
증기 시대에 산업 원격 측정법이 시작되었지만, 당시 센서는 "원격 측정기"라고 불리지 않았다.[4] 제임스 와트가 증기 기관에 추가한 원격 모니터링 장치인 수은 압력계와 플라이볼 거버너가 그 예이다.[4]1930년대에 전기 원격 측정기의 사용이 급증했다. 전기 스트레인 게이지는 로켓 및 항공 연구에 널리 사용되었으며, 라디오존데는 기상 측정을 위해 발명되었다. 제2차 세계 대전은 산업 발전에 박차를 가했고, 이후 이러한 원격 측정기 중 다수가 상업적으로 실행 가능해졌다.[7]
우주 탐사가 시작되면서 무선 원격 측정법이 일상적으로 사용되었다. 우주선은 물리적 연결이 불가능한 장소에 있기 때문에 무선 또는 기타 전자기파(예: 적외선 레이저)가 유일한 원격 측정 옵션이었다. 유인 우주 임무 동안에는 우주선의 매개변수뿐만 아니라 우주 비행사의 건강과 생명 유지 장치를 모니터링하는 데 사용된다.[8] 냉전 기간 동안 원격 측정법은 간첩 활동에도 사용되었다. 미국 정보부는 자체 원격 측정기를 제작하여 무선 신호를 가로채 소련의 미사일 시험에서 얻은 원격 측정법을 모니터링함으로써 소련의 능력을 파악할 수 있었다.[9]
비행 중인 로켓이나 궤도상의 인공위성 · 무인 우주선 등은 가까이에서 측정할 수 없기 때문에 텔레메트리 기술이 일찍부터 발달했다.
- 로켓 발사 시에는 탑재된 다양한 센서를 통해 비행 중인 로켓의 3축 가속도, 각 부분의 온도, 각 기능의 동작 상태, 분리 등을 관측하는 이미지 등을 획득하여 지상의 관제국으로 전송한다.
- 인공위성도 내부의 온도, 통신 장비의 출력 및 동작 상태, 태양 전지의 발전 용량, 축전지의 전압 및 충방전 전류, 자세 제어계의 동작 상태, 연료 잔량 등 많은 정보를 지상에서 얻을 수 있도록 설계된다.
3. 원격 측정 시스템의 구성 요소
원격 측정 시스템은 기본적으로 무선 방식과 유선 방식으로 나뉜다. 일반적으로 무선 방식이 많이 사용된다.[10]
무선 원격 측정 시스템은 다음과 같은 구성 요소를 갖는다.[10]
전송 방법으로는 대상의 이동 여부에 따라 무선 통신 또는 광 통신 기술이 사용된다. 대상이 고정된 경우에도 무선 전송이 사용될 수 있으며, 전선 및 광케이블을 이용한 유선 통신도 저비용이나 넓은 전송 대역이 필요한 경우에 사용된다. 전송되는 데이터는 대부분 디지털 데이터로, 전송 중 품질 저하 및 손실에 대비한다. 여러 지역의 데이터를 장시간 측정하기 위해 센서 네트워크가 이용되기도 한다.[10]
원격 측정 기술을 이용해 데이터를 얻는 것은 원격 탐사의 중요한 기술 요소이다. 원격 측정법에 사용되는 물리적 장치를 텔레미터라고 하며, 센서, 전송 경로, 표시 장치, 기록 장치 또는 제어 장치로 구성된다. 전자 장치는 텔레미터에 광범위하게 사용되며 무선 또는 유선, 아날로그 신호 또는 디지털 데이터 방식일 수 있다. 기계적, 유압, 광학 등 다른 기술도 가능하다.[10]
유선을 통한 원격 측정 정보 전송은 19세기에 시작되었다. 1845년 러시아 제국의 겨울 궁전과 육군 본부 사이에 최초의 데이터 전송 회로 중 하나가 개발되었다.[11] 1874년, 프랑스 엔지니어들은 몽블랑에 기상 및 적설량 센서 시스템을 구축하여 실시간 정보를 파리로 전송했다.[11] 1906년에는 러시아의 풀코보 천문대에 원격 측정법을 이용한 지진 관측소가 설치되었다. 1912년, 코먼웰스 에디슨은 자사의 전력망에서 전기 부하를 모니터링하기 위해 원격 측정 시스템을 개발했다. 파나마 운하(1913–1914년 완공)는 갑문 및 수위를 모니터링하기 위해 광범위한 원격 측정 시스템을 사용했다.[11]
무선 텔레미터는 1930년대 라디오존데에서 초기 형태로 나타났다. 파벨 몰차노프의 시스템은 온도 및 압력 측정을 무선 모스 부호로 변환하여 변조했다. 독일의 V-2 로켓은 "Messina"라는 원시적인 다중화 라디오 신호 시스템을 사용했지만, 신뢰성이 낮았다.[12]
미국과 소련에서는 펄스 위치 변조(PPM)를 기반으로 한 시스템으로 빠르게 대체되었다.[12] 1940년대 후반에 개발된 초기 소련 미사일 및 우주 텔레미터 시스템은 PPM 또는 펄스 지속 시간 변조를 사용했다. 미국에서는 초기에 비슷한 시스템을 사용했지만, 나중에 펄스 코드 변조(PCM)로 대체되었다. 나중에 소련의 행성 간 탐사선은 이중화된 무선 시스템을 사용하여, PCM을 통해 데시미터 대역에서, PPM을 통해 센티미터 대역에서 텔레미터를 전송했다.[13]
3. 1. 센서 및 측정 장비
무선 원격 측정을 위해서는 관측지에 센서 및 측정기·계측기와 측정 데이터를 전기 신호 등으로 변환하여 전송하는 송신기를 설치해야 한다. 수신측에는 측정 데이터를 수신하는 수신기와 데이터를 축적·분석하는 시스템을 설치한다.[10] 텔레미터는 센서, 전송 경로, 표시 장치, 기록 장치 또는 제어 장치로 구성된다.[10]1845년 러시아 제국의 겨울 궁전과 육군 본부 사이에 최초의 데이터 전송 회로 중 하나가 개발되었다.[11] 1874년, 프랑스 엔지니어들은 몽블랑에 기상 및 적설량 센서 시스템을 구축하여 실시간 정보를 파리로 전송했다.[11] 1901년, 미국의 발명가 C. Michalke는 동기화된 회전 정보를 원거리로 전송하는 회로인 동기기를 특허로 등록했다.[11]
3. 2. 송신기
무선 원격 측정을 위해서는 관측지에 측정 데이터를 전기 신호 등으로 변환하여 전송하는 송신기가 필요하다.[10] 송신기는 센서 및 측정기·계측기와 함께 설치된다. 전송 방법으로는 대상이 이동하는 경우에는 무선 통신이 주로 사용되며, 광 통신 기술도 활용된다. 대상이 고정된 경우에도 무선 전송이 사용될 수 있고, 전선 및 광케이블을 이용한 유선 통신도 저비용이나 넓은 전송 대역이 필요한 경우에 사용된다.[10] 전송되는 데이터는 대부분 디지털 데이터로, 전송 중 품질 저하 및 손실에 대비한다.[10]3. 3. 수신기
측정 데이터를 수신하는 수신기[10]3. 4. 데이터 처리 및 분석 시스템
무선 또는 유선 방식으로 원격 측정 데이터를 수신하면, 데이터를 축적하고 분석하는 시스템이 필요하다. 이 시스템은 다음과 같은 구성 요소로 이루어져 있다.- '''수신기''': 측정 데이터를 수신한다.
- '''데이터 축적 및 분석 시스템''': 수신된 데이터를 저장하고 분석한다.
데이터는 디지털 데이터 형태로 전송되며, 전송 중 품질 저하나 손실에 대비한다. 장시간, 여러 지역의 데이터를 측정하기 위해 무선 센서 네트워크가 활용되기도 한다.[10]
3. 5. (선택적) 제어 시스템
원격 측정법에 사용되는 물리적 장치를 텔레미터라고 하며, 텔레미터는 센서, 전송 경로, 표시 장치, 기록 장치 또는 제어 장치로 구성된다. 전자 장치는 텔레미터에 광범위하게 사용되며 무선 또는 유선, 아날로그 신호 또는 디지털 데이터 방식일 수 있다. 기계적, 유압, 광학 등 다른 기술도 가능하다.[10]4. 통신 방식
원격 측정법은 무선 방식과 유선 방식을 모두 사용한다. 일반적으로는 무선 방식이 많이 사용되지만, 상황에 따라 유선 방식도 활용된다.
무선 원격 측정은 다음과 같은 구성 요소를 필요로 한다.
우주 개발 분야에서는 인공위성 관제에 원격 측정, 추적, 명령(TT&C) 기술이 활용된다. 원격 측정 기술은 원격 탐사의 핵심 요소이기도 하다. 원격 측정에 사용되는 장치는 텔레미터라고 불리며, 센서, 전송 경로, 표시 장치, 기록 장치, 제어 장치 등으로 구성된다. 텔레미터에는 전자 장치가 널리 사용되며, 무선 또는 유선, 아날로그 신호 또는 디지털 데이터 방식이 모두 가능하다.
4. 1. 유선 통신
19세기에 유선을 통한 원격 측정 정보 전송 기술이 시작되었다. 1845년 러시아 제국의 겨울 궁전과 육군 본부 사이에 최초의 데이터 전송 회로 중 하나가 개발되었다.[11] 1874년, 프랑스 엔지니어들은 몽블랑에 기상 및 적설량 센서 시스템을 구축하여 실시간 정보를 파리로 전송했다.[11] 1901년, 미국의 발명가 C. Michalke는 동기화된 회전 정보를 원거리로 전송하는 회로인 동기기를 특허로 등록했다. 1906년에는 러시아의 풀코보 천문대에 원격 측정법을 이용한 지진 관측소가 설치되었다. 1912년, 코먼웰스 에디슨은 자사의 전력망에서 전기 부하를 모니터링하기 위해 원격 측정 시스템을 개발했다. 파나마 운하 (1913–1914년 완공)는 갑문 및 수위를 모니터링하기 위해 광범위한 원격 측정 시스템을 사용했다.[11]4. 2. 무선 통신
무선 통신은 원격 측정에서 대상이 이동하는 경우에 주요 통신 수단으로 사용된다. 경우에 따라 광 통신 기술도 사용된다. 대상이 고정된 경우에도 무선 전송이 사용될 수 있으며, 전선 및 광케이블에 의한 유선 통신도 저비용을 위하거나 또는 전송 대역이 넓은 경우에 사용된다.[10] 전송되는 데이터는 오늘날 거의 디지털 데이터로, 전송 중의 품질 저하 및 손실에 대비하고 있다. 여러 지역의 데이터를 장시간 측정하기 위해 무선 센서 네트워크가 이용되기도 한다.무선 텔레미터는 1930년 프랑스의 로버트 뷔로와 파벨 몰차노프가 동시 개발한 라디오존데에서 초기 형태로 나타났다. 몰차노프의 시스템은 온도 및 압력 측정을 무선 모스 부호로 변환하여 변조했다. 독일의 V-2 로켓은 "Messina"라는 원시적인 다중화 라디오 신호 시스템을 사용하여 네 가지 로켓 매개변수를 보고했지만, 신뢰성이 너무 낮아 베르너 폰 브라운은 망원경으로 로켓을 관찰하는 것이 더 유용하다고 주장했다.[12]
미국과 소련에서 Messina 시스템은 더 나은 시스템으로 빠르게 대체되었으며, 두 경우 모두 펄스 위치 변조(PPM)를 기반으로 했다.[12] 1940년대 후반에 개발된 초기 소련 미사일 및 우주 텔레미터 시스템은 PPM (예: OKB-MEI에서 개발한 Tral 텔레미터 시스템) 또는 펄스 지속 시간 변조 (예: NII-885에서 개발한 RTS-5 시스템)를 사용했다. 미국에서는 초기에 비슷한 시스템을 사용했지만, 나중에 펄스 코드 변조(PCM)로 대체되었다 (예: 화성 탐사선 마리너 4호). 나중에 소련의 행성 간 탐사선은 이중화된 무선 시스템을 사용하여, PCM을 통해 데시미터 대역에서, PPM을 통해 센티미터 대역에서 텔레미터를 전송했다.[13]
4. 3. 무선 센서 네트워크 (WSN)
무선 센서 네트워크는 여러 지역의 데이터를 장시간 측정하기 위해 사용된다.5. 주요 활용 분야
원격 측정법은 다양한 분야에서 활용되며, 각 분야의 특성에 맞게 데이터를 수집하고 분석하여 효율성을 높이고 문제를 해결하는 데 기여한다.
- 모터 레이싱: 포뮬러 1을 포함한 모터 레이싱에서 원격 측정법은 레이스 엔지니어가 차량의 성능 데이터를 실시간으로 분석하고 최적화하는 데 핵심적인 역할을 한다. 3축 가속도, 온도, 휠 속도, 서스펜션 변위 등 다양한 데이터를 수집하여 차량 튜닝에 활용하며, 드라이버의 주행 습관을 분석하고 사고 원인을 파악하는 데에도 사용된다.[14] 2003년부터 포뮬러 1에서는 경기 중 원격 측정을 이용한 머신 세팅 변경은 금지되었다.
- 교통: 교통량 계측 장치와 연결된 원격 측정법은 교통 흐름, 차량 길이 및 중량을 측정하여 교통 관리 시스템의 효율성을 높이는 데 사용된다.[15]
- 농업: 무선 기상 관측소는 기온, 상대 습도, 강수량, 잎 표면 습도, 일사량, 풍속, 토양 수분 등 작물 생장에 필요한 데이터를 수집하여 질병 예방 및 정밀 관개에 활용된다. 이를 통해 농작물 생산성을 향상시키고 자원 낭비를 줄일 수 있다.
- 수자원 관리: 자동 검침, 지하수 모니터링, 배수관 누수 감지, 장비 감시 등 수자원 관리 분야에서 원격 측정법은 거의 실시간으로 데이터를 제공하여 현장 상황에 신속하게 대응할 수 있도록 돕는다.
- 광업: 광산 장비의 주요 매개변수 측정 및 안전 관행 모니터링을 통해 생산성 및 안전을 극대화한다.[35]
- 소프트웨어: 애플리케이션 및 구성 요소의 사용 및 성능 데이터를 수집하여 소프트웨어 개발 및 개선에 활용된다. 사용 빈도, 처리 시간, 하드웨어 정보, 오류 보고 등 다양한 데이터를 통해 사용자 경험을 개선하고 소프트웨어 품질을 향상시킬 수 있다. 다만, 사용자 개인 정보 보호 문제가 발생할 수 있으므로 주의가 필요하다.
5. 1. 우주 개발
비행 중인 로켓과 궤도 상의 인공위성 · 무인 우주선 등은 가까운 곳에서 측정할 수 없으므로 원격 측정 기술이 일찍부터 발달했다.- 로켓 발사 때 탑재된 다양한 센서에 의해, 비행 중인 로켓의 3축 가속도, 각 부위의 온도, 각 기능의 동작 상태, 분리 등을 관측하는 화상 등을 취득하여 지상 관제 기관에 전송한다. 계획대로 비행할 수 있는지 확인하고, 장비의 개량이나 사고 발생 시 원인 조사 등의 다용도로 사용된다.[21]
- 인공위성도 내부의 온도, 통신 기기의 출력 및 작동 상태, 태양 전지의 발전 용량, 축전지의 전압과 충방전 전류, 자세 제어계의 동작 상태, 연료 잔량 등 많은 정보를 지상에서 얻을 수 있도록 설계된다.[22]
원격 측정법은 미사일, 무인 항공기, 우주선, 석유 굴착 장치, 화학 공장과 같은 복잡한 시스템에 사용되는데, 이는 효율적이고 안전한 작동에 필요한 자동 모니터링, 경고 및 기록 관리를 가능하게 하기 때문이다. NASA, 인도우주연구기구(ISRO), 유럽 우주국(ESA) 및 기타 기관과 같은 우주 기관은 우주선 및 위성에서 데이터를 수집하기 위해 원격 측정 및/또는 원격 제어 시스템을 사용한다.
원격 측정법은 미사일, 위성 및 항공기 개발에 매우 중요한데, 테스트 중 또는 테스트 후에 시스템이 파괴될 수 있기 때문이다. 엔지니어는 시스템의 성능을 분석(및 개선)하기 위해 중요한 시스템 매개변수가 필요하다. 원격 측정법이 없으면 이 데이터를 사용할 수 없는 경우가 많다.
원격 측정법은 유인 또는 무인 우주선이 데이터를 전송하는 데 사용된다. 예를 들어, 보이저 1호는 1000억km 이상을 이동했다. 로켓 공학에서 원격 측정 장비는 로켓 발사대 자산의 필수적인 부분을 형성하며, 발사체의 위치와 상태를 모니터링하여 발사 안전 비행 종료 기준을 결정하는 데 사용된다(발사대 목적은 공공 안전입니다). 문제점으로는 극한 환경(온도, 가속도 및 진동), 에너지 공급, 안테나 정렬 및 (예: 우주 비행과 같은 장거리에서) 신호 비행 시간 등이 있다.
오늘날 거의 모든 종류의 항공기, 미사일 또는 우주선은 시험 비행 시 무선 원격 측정 시스템을 탑재한다. 항공 이동 원격 측정법은 비행 테스트 중 조종사와 지상에 있는 사람들의 안전을 위해 사용된다. 탑재된 비행 시험 계측 장비 시스템에서 얻은 원격 측정 데이터는 유·무인 항공기 시험 중 전송되는 실시간 측정 및 상태 정보의 주요 소스이다. 아스트로닉스도 참조.
5. 2. 원자력
원자력 발전소나 원자력 연구소에서는 원자로의 격납 용기 내부 등의 동작 상태에 대한 모니터링이 지속적으로 필요한데, 인체에 유해한 방사선이 존재하는 이와 같은 환경에서 지속적인 데이터 수집을 위해서는 원격 관측이 필수적이다.[1]5. 3. 야생 동물 연구
GPS 수신기가 장착된 원격 측정 송신기를 동물의 개체에 부착하여 야생 동물의 위치 등을 관측하는 것은 야생 동물의 보호, 생태 연구, 해충 구제 등의 목적을 위해 이루어지고 있다. 멸종 위기에 처한 동물의 생태 연구와 철새의 이동 연구에 적용된 사례 등이 있다.
원격 측정법은 야생 동물을 연구하는 데 사용되며,[32] 개체 수준에서 멸종 위기 종을 모니터링하는 데 유용하다. 연구 대상 동물은 온도, 잠수 깊이 및 지속 시간(해양 동물용), 속도 및 위치(GPS 또는 아르고스 패키지 사용)를 측정하는 센서를 포함하는 계측 태그를 장착할 수 있다. 원격 측정 태그는 연구자에게 동물의 행동, 기능 및 환경에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이 정보는 저장되거나(아카이브 태그 사용) 태그가 위성 또는 휴대용 수신 장치로 정보를 전송할 수 있다.[33] 야생 동물을 포획하고 표시하는 것은 약간의 위험을 초래할 수 있으므로 이러한 영향을 최소화하는 것이 중요하다.[34]
5. 4. 에너지 관리
공장, 빌딩, 주택 등에서 각 부분의 에너지 사용 상황과 온도 등을 한곳에서 원격으로 집중 감시하여 불필요한 소비를 줄이기 위해 원격 측정법이 사용되고 있다.[38]공장, 건물 및 주택에서, HVAC(난방, 환기 및 에어컨)와 같은 시스템의 에너지 소비는 여러 위치에서 모니터링된다. 관련 매개변수(예: 온도)는 무선 원격 측정을 통해 중앙 위치로 전송된다. 이 정보는 수집 및 처리되어 가장 효율적인 에너지 사용을 가능하게 한다. 이러한 시스템은 예방 유지 보수를 용이하게 한다.[37]
일부 국가에서는 원격 측정법을 사용하여 소비된 전력량을 측정한다. 전력 계량기는 집중 장치와 통신하며, 집중 장치는 GPRS 또는 GSM을 통해 이 정보를 에너지 공급업체의 서버로 전송한다. 또한 원격 측정법은 변전소 및 해당 장비의 원격 모니터링에도 사용된다. 데이터 전송을 위해 30~400kHz 사이의 주파수에서 작동하는 선로 반송파 시스템이 사용되기도 한다.
5. 5. 자연재해 감시
강우량, 하천, 낙뢰, 산사태, 화산 분화 등을 상시 또는 위험한 상황에서 지속적으로 관측하기 위해 관계 기관이 관측 장비를 설치하고 있다. 잘 알려진 적용 예로는 기상 관측 시스템, 아메다스 등이 있다.5. 6. 의료
병원에서 입원 환자에 대해 상시 모니터링이 필요한 경우, 무선 원격 측정 방식의 생체 정보 모니터링을 수행하여 심전도, 맥박, 혈압, 체온, 맥박 산소 측정 등의 데이터를 의사 · 간호사가 대기하는 위치까지 전송하여 비상시 즉시 대응 체제를 갖추고 있다.원격 측정법은 비정상적인 심장 활동의 위험이 있는 환자(생체 원격 측정법)에게 사용되며, 일반적으로 관상 동맥 집중 치료실에서 사용된다.[31] 원격 측정 전문가는 때때로 병원 내의 많은 환자를 모니터링하는 데 사용된다.[31] 이러한 환자들은 측정, 기록 및 전송 장치를 갖추게 된다. 데이터 로그는 의사가 환자의 상태를 진단하는 데 유용할 수 있다. 경고 기능은 환자가 급성(또는 위험한) 상태에 있을 경우 간호사에게 경고할 수 있다.
내과 외과 간호에서는 심장 상태를 배제하거나 항부정맥 약물인 아미오다론과 같은 약물에 대한 반응을 모니터링하기 위해 시스템을 사용할 수 있다.
원격 측정법의 새롭고 떠오르는 적용 분야는 신경 생리학 또는 신경 원격 측정법 분야이다. 신경 생리학은 자발적이든 자극적이든 생체 전기 활동의 기록을 통해 중추 및 말초 신경계를 연구하는 것이다. 신경 원격 측정법(NT)에서는 등록된 EEG 기술자가 고급 통신 소프트웨어를 사용하여 환자의 뇌파도 (EEG)를 원격으로 모니터링한다. 신경 원격 측정법의 목표는 물리적 징후 및 증상이 나타나기 전에 환자의 상태 악화를 인식하는 것이다.
신경 원격 측정법은 실시간 연속 비디오 EEG 모니터링과 동의어이며, 간질 모니터링 유닛, 신경 중환자실, 소아 중환자실 및 신생아 중환자실에서 적용된다. 연속 EEG 모니터링의 노동 집약적인 특성으로 인해 NT는 일반적으로 R.EEG 기술자, IT 지원 인력, 신경과 전문의 및 신경 생리학자, 모니터링 지원 인력을 포함하는 사내 프로그램을 사용하는 대형 학술 교육 병원에서 수행된다.
현대적인 마이크로프로세서 속도, 소프트웨어 알고리즘 및 비디오 데이터 압축을 통해 병원은 여러 중증 환자의 연속 디지털 EEG를 중앙에서 동시에 기록하고 모니터링할 수 있다.
신경 원격 측정법 및 연속 EEG 모니터링은 뇌 기능에 대한 동적 정보를 제공하여 신경 상태의 변화를 조기에 감지할 수 있게 해주며, 이는 임상 검사가 제한적인 경우 특히 유용하다.
5. 7. 과금 정보 수집
전기나 도시 가스 등의 과금을 위한 사용량 측정은, 지역마다 배치한 검침원이 집집마다를 돌며 직접 미터를 읽어야 했다. 그러나 최근에는 ISDN이나 인터넷 망을 이용하여 사용량 데이터를 직접 가스 회사에 전송할 수 있는 사용량 측정기(가스 미터)가 가스 사용처에 보급되어 있다. 이에 따라 검침 비용 절감이나 검침 누락 방지 효과를 얻고 있다.[1] 또한 자동 판매기에 휴대 전화 등의 패킷 통신을 이용하여 데이터를 전송하는 원격 측정 장비를 갖추어, 상품의 품절, 잔돈 부족 해소, 매출 관리 등에 이용하고 있다.[1]일부 국가에서는 원격 측정법을 사용하여 소비된 전력량을 측정한다. 전력 계량기는 집중 장치와 통신하며, 집중 장치는 GPRS 또는 GSM을 통해 이 정보를 에너지 공급업체의 서버로 전송한다. 또한 원격 측정법은 변전소 및 해당 장비의 원격 모니터링에도 사용된다. 데이터 전송을 위해 30~400kHz 사이의 주파수에서 작동하는 선로 반송파 시스템이 사용되기도 한다.[2]
도시 가스 등의 사용량 측정은, 지역별로 배치된 검침원이 가구를 일일이 방문하여 직접 계량기를 읽어야 했다. 그러나 최근에는 ISDN 회선의 D 채널 등을 사용하여 사용량 데이터를 직접 가스 회사로 전송할 수 있는 사용량 측정기(가스 미터)가 보급되고 있다. 이를 통해 검침 비용 절감, 오류 방지 등의 효과를 얻고 있다. 또한, 자동 판매기에 휴대 전화나 PHS의 패킷 통신을 사용하여 데이터를 전송하는 원격 측정 장치를 장착하여, 상품 재고 부족이나 잔돈 부족 해소, 매출 관리 등에 활용하는 사례가 있다.[3]
5. 8. 자동차 경주 (모터스포츠)
원격 측정법은 현대 모터 레이싱의 핵심 요소로, 레이스 엔지니어가 테스트나 레이스 중에 수집된 데이터를 해석하고, 최적의 성능을 위해 차량을 적절하게 튜닝하는 데 사용된다. 포뮬러 1과 같은 시리즈에서 사용되는 시스템은 차량의 잠재적인 랩 타임을 계산할 수 있을 정도로 발전했으며, 이 시간은 드라이버가 달성해야 할 목표이다. 레이스카의 측정 예시에는 3축 가속도(G-force), 온도 측정, 휠 속도, 서스펜션 변위 등이 있다. 포뮬러 1에서는 드라이버의 입력도 기록되어 팀이 드라이버의 성과를 평가하고, 사고 발생 시에는 FIA가 드라이버의 과실을 사고 원인으로 판단하거나 배제할 수 있다.이후에는 엔지니어가 차량의 보정을 실시간으로 업데이트할 수 있는 양방향 원격 측정법이 개발되었다(트랙 주행 중에도 가능). 포뮬러 1에서는 1990년대 초반에 양방향 원격 측정법이 등장하여 팀이 업데이트할 수 있는 대시보드에 메시지가 표시되었다. 이 기술은 2001년 5월 차량에 처음 허용될 때까지 개발이 계속되었다. 2002년까지 팀은 차량이 트랙에 있는 동안 피트에서 엔진 매핑을 변경하고 엔진 센서를 비활성화할 수 있었다. 그러나 2003 시즌부터 FIA는 포뮬러 1에서 양방향 원격 측정법을 금지했다.[14] 이 기술은 다른 유형의 레이싱이나 일반 차량에 사용될 수 있다.
일방향 원격 측정 시스템은 R/C 레이싱 자동차에도 적용되어 엔진 RPM, 전압, 온도, 스로틀과 같은 자동차 센서에서 정보를 얻을 수 있다.
자동차 경주에서 머신의 개발 단계나 레이스에서의 세팅을 개선하기 위해 데이터 로거를 사용하여 각종 데이터를 수집했지만, 1990년대부터 특히 포뮬러 1에서는 텔레메트리를 통해 실시간으로 데이터를 수집하는 것이 가능해졌다. 데이터 로거는 피트 인 시에만 데이터를 수집할 수 있었지만, 텔레메트리를 통해 데이터를 순차적으로 수집하는 것은 물론 머신의 세팅을 드라이버에게 알리지 않고 주행 중에 변경하는 것도 가능해졌다. 그러나 FIA가 이를 문제 삼아, 2003년부터 포뮬러 1에서 텔레메트리를 이용한 머신 세팅 변경은 금지되었다.
5. 9. 교통
원격 측정법은 교통량 계측 장치를 데이터 기록 장치에 연결하여 교통 흐름, 차량 길이 및 중량을 측정하는 데 사용된다.[15]5. 10. 농업
건강한 작물과 높은 수확량과 관련된 대부분의 활동은 적절한 시기에 기상 및 토양 데이터를 확보하는 데 달려 있다. 따라서 무선 기상 관측소는 질병 예방과 정밀 관개에 중요한 역할을 한다. 이러한 관측소는 의사 결정에 필요한 매개변수인 기온, 상대 습도, 강수량, 잎 표면 습도 (질병 예측 모델용), 일사량 및 풍속 (증발산량 계산용), 물 부족 스트레스(WDS) 잎 센서 및 토양 수분 (관개 결정에 중요)을 기지국으로 전송한다.국지적인 미기후는 상당히 다를 수 있으므로, 이러한 데이터는 작물 내에서 얻어야 한다. 모니터링 스테이션은 일반적으로 지상 무선 통신을 통해 데이터를 다시 전송하지만, 경우에 따라 위성 시스템이 사용된다. 태양광 발전은 종종 관측소를 전력망으로부터 독립시키기 위해 사용된다.
5. 11. 국방 및 자원 탐사
원격 측정법은 미사일, 무인 항공기, 우주선, 석유 굴착 장치, 화학 공장과 같은 복잡한 시스템에서 자동 모니터링, 경고 및 기록 관리를 가능하게 하여 효율적이고 안전한 작동을 돕는다. NASA, 인도우주연구기구(ISRO), 유럽 우주국(ESA) 등 우주 기관은 우주선 및 위성에서 데이터를 수집하기 위해 원격 측정 및/또는 원격 제어 시스템을 사용한다.원격 측정법은 미사일, 위성 및 항공기 개발에 매우 중요하다. 테스트 중이나 후에 시스템이 파괴될 수 있기 때문에 엔지니어는 시스템 성능을 분석하고 개선하기 위해 중요한 시스템 매개변수가 필요하다. 원격 측정법이 없으면 이러한 데이터를 얻기 어렵다.[21]
로켓 공학에서 원격 측정 장비는 로켓 발사대 자산의 필수적인 부분이다. 발사체의 위치와 상태를 모니터링하여 발사 안전 비행 종료 기준을 결정하는 데 사용된다(발사대 목적은 공공 안전). 주요 문제점으로는 극한 환경(온도, 가속도 및 진동), 에너지 공급, 안테나 정렬, 장거리에서의 신호 비행 시간 등이 있다.
오늘날 거의 모든 종류의 항공기, 미사일, 우주선은 시험 비행 시 무선 원격 측정 시스템을 탑재한다.[21] 항공 이동 원격 측정법은 비행 테스트 중 조종사와 지상에 있는 사람들의 안전을 위해 사용된다. 탑재된 비행 시험 계측 장비 시스템에서 얻은 원격 측정 데이터는 유·무인 항공기 시험 중 전송되는 실시간 측정 및 상태 정보의 주요 소스이다.[22]
소련의 미사일 시험 당시, 미국과 영국은 요격된 원격 측정법을 통해 중요한 정보를 수집했다. 미국은 이란에 감청 기지를 운영했다. 그러나 러시아는 미국의 정보 수집망을 발견하고 미사일 시험 원격 측정 신호를 암호화했다. 소련 또한 카디건 만에서 감청선을 운영하여 영국의 미사일 시험을 도청했다.
5. 12. 광업
광업 분야에서 원격 측정법은 광산 장비의 주요 매개변수 측정과 안전 관행 모니터링이라는 두 가지 주요 목적을 수행한다.[35] 주요 매개변수를 수집하고 분석하여 얻은 정보는 생산성과 안전을 극대화하기 위해 비효율적인 운영, 안전하지 않은 관행, 잘못된 장비 사용의 근본 원인을 파악하는 데 기여한다.[36] 또한, 이 기술을 활용하면 조직 전체에 지식과 모범 사례를 공유할 수 있다.[36]5. 13. 소프트웨어
소프트웨어 분야에서 원격 측정법은 애플리케이션 및 애플리케이션 구성 요소의 사용 및 성능에 대한 데이터를 수집하는 데 사용된다. 예를 들어 특정 기능의 사용 빈도, 시작 시간 및 처리 시간 측정, 하드웨어, 애플리케이션 충돌, 일반적인 사용 통계, 사용자 행동 등에 대한 데이터를 수집한다. 어떤 경우에는 개별 창 메트릭, 사용된 기능의 수, 개별 함수 타이밍과 같이 매우 상세한 데이터가 보고되기도 한다.이러한 종류의 원격 측정법은 소프트웨어 개발자가 사내에서 모두 테스트할 수 없는 광범위한 엔드포인트로부터 데이터를 수신하고, 특정 기능의 인기도와 해당 기능의 우선순위를 정해야 할지 또는 제거를 고려해야 할지를 판단하는 데 필수적이다. 소프트웨어 원격 측정법은 사용자를 쉽게 프로파일링하는 데 사용될 수 있으므로 개인 정보 보호에 대한 우려가 있다. 따라서 사용자 소프트웨어의 원격 측정법은 종종 사용자 선택 사항으로 제공되며, 일반적으로 옵트아웃 기능(비활성화를 위해 사용자의 명시적인 조치가 필요함) 또는 소프트웨어 설치 과정에서 사용자 선택 사항으로 제공된다.
6. 한국의 원격 측정 기술 현황 및 전망
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