스마트더스트
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1. 개요
스마트 더스트는 1990년대 초 RAND 연구소와 DARPA의 연구를 통해 군사적 응용 가능성으로 인해 등장한 개념이다. 이는 쌀알보다 작은 무선 센서 노드를 개발하는 것을 목표로 하며, 센서 네트워크를 마이크로미터 수준으로 소형화하는 기술을 연구한다. 스마트 더스트는 가트너 하이프 사이클에서 신기술로 등장했으며, 국방, 재고 관리, 제품 품질 모니터링 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. 그러나 센서의 데이터 크기, 무선 네트워크 용량, 에너지 제약, 유지 보수 비용 등의 과제가 존재한다.
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2. 디자인 및 공학
최근에는 센서 네트워크에서 스마트 더스트를 밀리미터 크기에서 마이크로미터 수준으로 발전시키는 다양한 기술이 연구되고 있다.[6]
글래스고 대학교 나노전자 연구 센터의 초고속 시스템 구성 요소는 스마트 스펙 개발을 위한 대규모 국제 컨소시엄의 창립 멤버이다.[7]
2022년, 워싱턴 대학교의 Shyamnath Gollakota, Vikram Iyer, Hans Gaensbauer, Thomas Daniel은 네이처 논문을 통해 바람에 흩날리는 작고 가벼운 프로그래밍 가능한 배터리 없는 무선 센서를 발표했다.[10] 이 센서는 건조하고 바람이 많이 불며 따뜻한 조건에서 최대 1km까지 이동 가능한 민들레 씨앗에서 영감을 얻었다.
2. 1. 개념의 등장
스마트 더스트의 개념은 1992년 RAND 연구소 워크숍과 1990년대 중반 DARPA(방위고등연구계획국) ISAT 연구를 통해 기술의 잠재적인 군사적 응용 가능성 때문에 등장했다.[2] 이 연구는 UCLA(캘리포니아 대학교 로스앤젤레스)와 미시간 대학교의 연구, 그리고 스타니스와프 렘 (1964년 ''무적''과 1985년 ''지구에서의 평화''), 닐 스티븐슨, 버너 빈지와 같은 SF 작가들의 영향을 크게 받았다. 이 개념이 처음으로 공개 발표된 것은 1996년 애너하임에서 열린 미국 진공 학회 회의에서였다.크리스토퍼 S. J. 피스터, 조 칸, 버나드 보저(모두 캘리포니아 대학교 버클리 소속)가 작성한 스마트 더스트 연구 제안서[3]가 1997년 DARPA에 제출되었다. 1 세제곱 밀리미터 부피의 무선 센서 노드를 구축하는 이 제안은 1998년에 자금 지원 대상에 선정되었다. 이 프로젝트는 쌀알보다 작은 작동하는 모트를 만들었고,[4] 더 큰 "COTS 더스트" 장치는 버클리에서 TinyOS 노력을 시작했다.
이 개념은 2001년 크리스 피스터에 의해 나중에 확장되었다.[5]
현재의 사물 인터넷이나 유비쿼터스 컴퓨팅의 선구에 상당하는 개념으로, 센서 네트워크를 형성하기 위해 센서와 발전 소자를 갖춘 미세한 대량의 마이크로 머신을 사용하는 개념은 1992년에 랜드 연구소에서 고안되었으며, 1990년대 중반에 국방 고등 연구 계획국의 ISAT 계획의 일환으로 연구가 진행되어, 1996년에 미국 진공 학회와 1999년에 MobiCom에서 발표되었다.[11][14] 무선 센서 자체를 '''스마트 더스트'''라고 부르기도 한다.[12]
'''모트'''(먼지, mote)라고 불리는 개별 마이크로 스케일 센서에는 무선 통신기 및 여러 센서가 갖춰져 있으며, 다수의 모트가 서로 접근하면 자동으로 연계하여 기능적인 네트워크를 구성한다.[11]
2. 2. 초기 연구 개발
스마트 더스트의 개념은 1992년 RAND 연구소 워크숍과 1990년대 중반 DARPA(방위고등연구계획국) ISAT 연구를 통해 기술의 잠재적인 군사적 응용 가능성 때문에 등장했다.[2] 이 연구는 UCLA(캘리포니아 대학교 로스앤젤레스)와 미시간 대학교의 연구, 그리고 스타니스와프 렘 (1964년 ''무적''과 1985년 ''지구에서의 평화''), 닐 스티븐슨, 버너 빈지와 같은 SF 작가들의 영향을 크게 받았다. 1996년 애너하임에서 열린 미국 진공 학회 회의에서 이 개념이 처음으로 공개 발표되었다.1997년 캘리포니아 대학교 버클리 소속의 크리스토퍼 S. J. 피스터, 조 칸, 버나드 보저가 작성한 스마트 더스트 연구 제안서가[3] DARPA에 제출되었다. 1 세제곱 밀리미터 부피의 무선 센서 노드를 구축하는 이 제안은 1998년에 자금 지원 대상에 선정되었다. 이 프로젝트는 쌀알보다 작은 작동하는 모트를 만들었고,[4] 더 큰 "COTS 더스트" 장치는 버클리(캘리포니아)에서 TinyOS 노력을 시작했다.
이 개념은 2001년 크리스 피스터에 의해 나중에 확장되었다.[5] 글래스고 대학교 나노전자 연구 센터의 초고속 시스템 구성 요소는 관련 개념인 스마트 스펙을 개발하는 대규모 국제 컨소시엄의 창립 멤버이다.[7]
사물 인터넷이나 유비쿼터스 컴퓨팅의 선구에 상당하는 개념으로,[12] 센서 네트워크를 형성하기 위해 센서와 발전 소자를 갖춘 미세한 대량의 마이크로 머신을 사용하는 개념은 1992년에 랜드 연구소에서 고안되었으며, 1990년대 중반에 국방 고등 연구 계획국의 ISAT 계획의 일환으로 연구가 진행되어, 1996년에 미국 진공 학회와 1999년에 MobiCom에서 발표되었다.[11][14]。 무선 센서 자체를 '''스마트 더스트'''라고 부르기도 한다.[12]
'''모트'''(먼지, mote)라고 불리는 개별 마이크로 스케일 센서에는 무선 통신기 및 여러 센서가 갖춰져 있으며, 다수의 모트가 서로 접근하면 자동으로 연계하여 기능적인 네트워크를 구성한다.[11]
2. 3. 개념의 확장 및 관련 연구
스마트 더스트의 개념은 1992년 RAND 연구소 워크숍과 1990년대 중반 DARPA(방위고등연구계획국) ISAT 연구를 통해 군사적 응용 가능성 때문에 등장했다.[2] 이 연구는 UCLA(캘리포니아 대학교 로스앤젤레스)와 미시간 대학교의 연구, 스타니스와프 렘의 1964년 소설 ''무적''과 1985년 소설 ''지구에서의 평화'', 닐 스티븐슨, 버너 빈지와 같은 SF 작가들의 영향을 받았다. 1996년 애너하임에서 열린 미국 진공 학회 회의에서 이 개념이 처음 공개 발표되었다.1997년 캘리포니아 대학교 버클리 소속 크리스토퍼 S. J. 피스터, 조 칸, 버나드 보저가 작성한 스마트 더스트 연구 제안서[3]가 DARPA에 제출되었다. 1 세제곱 밀리미터 부피의 무선 센서 노드를 구축하는 이 제안은 1998년에 자금 지원 대상에 선정되었다. 이 프로젝트는 쌀알보다 작은 작동하는 모트를 만들었고,[4] 더 큰 "COTS 더스트" 장치는 버클리(캘리포니아)에서 TinyOS 노력을 시작했다.
이 개념은 2001년 크리스 피스터에 의해 확장되었다.[5] 최근에는 센서 네트워크에서 스마트 더스트를 밀리미터 크기에서 마이크로미터 수준으로 가져가는 다양한 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.[6]
글래스고 대학교 나노전자 연구 센터의 초고속 시스템 구성 요소는 관련 개념인 스마트 스펙을 개발하는 대규모 국제 컨소시엄의 창립 멤버이다.[7]
스마트 더스트는 2003년 가트너 하이프 사이클의 신기술 분야에 진입했으며,[8] 2013년에는 가장 투기적인 진입자로서 다시 등장했다.[9]
2022년, 워싱턴 대학교의 Shyamnath Gollakota, Vikram Iyer, Hans Gaensbauer, Thomas Daniel이 작성한 네이처 논문에서는 바람에 흩어질 수 있는 작고 가벼운 프로그래밍 가능한 배터리 없는 무선 센서를 발표했다.[10] 이 장치는 건조하고 바람이 많이 불고 따뜻한 조건에서 최대 1km까지 이동할 수 있는 민들레 씨앗에서 영감을 받았다.
사물 인터넷이나 유비쿼터스 컴퓨팅의 선구 개념으로, 센서 네트워크를 형성하기 위해 센서와 발전 소자를 갖춘 미세한 대량의 마이크로 머신을 사용하는 개념은 1992년에 랜드 연구소에서 고안되었으며, 1990년대 중반에 국방 고등 연구 계획국의 ISAT 계획의 일환으로 연구가 진행되어, 1996년에 미국 진공 학회와 1999년에 MobiCom에서 발표되었다.[11][14] 무선 센서 자체를 '''스마트 더스트'''라고 부르기도 한다.[12] '''모트'''(먼지, mote)라고 불리는 개별 마이크로 스케일 센서에는 무선 통신기 및 여러 센서가 갖춰져 있으며, 다수의 모트가 서로 접근하면 자동으로 연계하여 기능적인 네트워크를 구성한다.[11] 발표 당시에는 센서 네트워크의 궁극적인 모습으로 여겨졌지만, 고안된 지 20년 이상이 지났음에도 아직 실현되지 않았다.[13][14]
2. 4. 하이프 사이클
스마트 더스트는 2003년 가트너 하이프 사이클의 신기술 분야에 진입했으며,[8] 2013년에는 가장 투기적인 진입자로서 다시 등장했다.[9]2. 5. 최신 연구 동향
스마트 더스트 개념은 1992년 RAND 연구소 워크숍과 1990년대 중반 DARPA(방위고등연구계획국) ISAT 연구에서 군사적 응용 가능성 때문에 등장했다.[2] 이 연구는 UCLA(캘리포니아 대학교 로스앤젤레스)와 미시간 대학교의 연구, 스타니스와프 렘(1964년 ''무적''과 1985년 ''지구에서의 평화''), 닐 스티븐슨, 버너 빈지와 같은 SF 작가들의 영향을 받았다. 1996년 애너하임에서 열린 미국 진공 학회 회의에서 처음 공개 발표되었다.1997년 크리스토퍼 S. J. 피스터, 조 칸, 버나드 보저(모두 캘리포니아 대학교 버클리 소속)가 작성한 스마트 더스트 연구 제안서가 DARPA에 제출되었다.[3] 1 세제곱 밀리미터 부피의 무선 센서 노드를 구축하는 이 제안은 1998년에 자금 지원을 받았다. 이 프로젝트는 쌀알보다 작은 작동하는 모트를 만들었고,[4] 더 큰 "COTS 더스트" 장치는 버클리(캘리포니아)에서 TinyOS 개발을 시작하게 했다.
2001년 크리스 피스터는 이 개념을 확장했다.[5] 최근에는 센서 네트워크에서 스마트 더스트를 밀리미터 크기에서 마이크로미터 수준으로 가져가는 다양한 기술에 대한 논의가 이루어지고 있다.[6]
글래스고 대학교 나노전자 연구 센터의 초고속 시스템 구성 요소는 관련 개념인 스마트 스펙을 개발하는 대규모 국제 컨소시엄의 창립 멤버이다.[7]
스마트 더스트는 2003년 가트너 하이프 사이클의 신기술 분야에 진입했으며,[8] 2013년에는 가장 투기적인 기술로 다시 등장했다.[9]
2022년, 워싱턴 대학교의 Shyamnath Gollakota, Vikram Iyer, Hans Gaensbauer, Thomas Daniel은 네이처 논문에서 바람에 흩어질 수 있는 작고 가벼운 프로그래밍 가능한 배터리 없는 무선 센서를 발표했다.[10] 이 장치는 건조하고 바람이 많이 불고 따뜻한 조건에서 최대 1km까지 이동할 수 있는 민들레 씨앗에서 영감을 받았다.
3. 과제
스마트더스트는 센서의 데이터 크기와 무선 네트워크 용량이 제한적이어서 보급에 이를 만한 용도를 찾기 어려웠다. 제곱 세제곱 법칙에 따라 소형화하면 충전지에 축적할 수 있는 에너지양은 크기의 세제곱에 비례하여 감소하고, 태양 전지와 같은 발전 소자는 발전량이 면적에 비례하므로 소형화하면 발전량은 크기의 제곱에 비례하여 감소한다. 시스템 유지 보수 비용이 고액이 된다는 문제점도 있다.[15]
3. 1. 제한적인 데이터 처리 및 통신 용량
스마트더스트는 센서의 데이터 크기와 무선 네트워크 용량이 제한적이라는 한계가 있었다. 이 때문에 스마트더스트를 활용할 만한 적절한 용도를 찾기 어려웠다.[15] 제곱 세제곱 법칙에 따르면, 소형화될수록 충전지에 저장 가능한 에너지양은 크기의 세제곱에 비례해 감소한다.[15] 태양 전지 같은 발전 장치는 발전량이 면적에 비례하므로, 소형화 시 발전량은 크기의 제곱에 비례해 줄어든다.[15] 결과적으로 시스템 유지 보수 비용이 높아지는 문제도 발생한다.[15]3. 2. 에너지 제약
제곱 세제곱 법칙에 의해 소형화하면 충전지에 축적할 수 있는 에너지량은 크기의 세제곱에 비례하여 감소한다. 태양 전지와 같은 발전 소자는 발전량이 면적에 비례하므로, 소형화하면 발전량은 크기의 제곱에 비례하여 감소한다.[15]3. 3. 유지보수 비용
제곱 세제곱 법칙에 의해 소형화하면 충전지에 축적할 수 있는 에너지량은 크기의 세제곱에 비례하여 감소한다. 태양 전지와 같은 발전 소자는 발전량이 면적에 비례하므로 소형화하면 발전량은 크기의 제곱에 비례하여 감소한다. 시스템 유지 보수 비용이 고액이 된다.[15]4. 응용 분야
더스트 네트워크는 스마트더스트의 여러 응용 분야를 탐구하는 프로젝트를 시작했다.[1] 그 중 하나는 가상 키보드 센서로, 각 손톱에 소형 리모컨을 부착하여 가속도계를 통해 각 손가락 끝의 방향과 움직임을 감지하고 이 데이터를 손목시계 내 컴퓨터로 전달하는 방식이다.
4. 1. 군사 및 국방
더스트 네트워크는 스마트더스트의 군사 및 국방 관련 응용 분야를 탐구하는 프로젝트를 시작했다. 그 내용은 다음과 같다.- 전장 감시, 조약 감시, 수송 감시, 스커드 미사일 탐지 등 국방 관련 센서 네트워크에 활용될 수 있다.
4. 2. 산업 및 상업
더스트 네트워크는 스마트더스트의 다음과 같은 응용 분야를 탐구하는 프로젝트를 시작했다.- 재고 관리: 재고 시스템을 구성하는 각 요소(제품 포장, 상자, 팔레트, 트럭, 창고, 인터넷)에 소형 센서를 부착하여, 각 구성 요소가 시스템의 다음 구성 요소와 "통신"할 수 있도록 한다. 이는 오늘날의 RFID 재고 관리 시스템으로 발전했다.
- 제품 품질 모니터링: 육류, 농산물, 유제품 등 부패하기 쉬운 제품의 온도 및 습도를 감시한다.
- 소비자 가전 제품 모니터링: 충격, 진동 및 온도를 감시하여 고장 분석 및 진단 정보를 제공한다. 예를 들어 베어링의 진동을 감시하여 임박한 고장을 나타낼 수 있는 주파수 신호를 감지한다.
참조
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More than Meets the eye
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センサネットワークの嘘本当これから
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メンテナンスフリーセンサネットワークシステム用低電力無線データ通信及び電力伝送回路(本文)
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