센서와 사물 인터넷

인터넷은 초창기부터 사람과 사람을 연결해주었습니다.

그러나 인터넷에서 새롭게 등장한 존재는 사람과 사람을 연결하는 것이 아니라 사람을 사물과 연결해줍니다. 예를 들어, 바코드와 스캐너는 패키지를 인터넷에 연결해주어 목적지에 도달할 때까지 추적할 수 있습니다. 산업 부문에서는 기업들이 인터넷에 연결된 장비를 사용하여 생산 공정에 대한 제어력과 파악력을 높일 수 있습니다.

이러한 사물 인터넷(IoT)이 성장하면서 센서에 대한 의존도가 커지고 있습니다. 센서는 인터넷에 업로드될 수 있는 정보를 감지합니다.

The Two Kinds of Transducers

기본적으로 센서(transducer)는 한 유형의 에너지를 다른 유형의 에너지로 변환하는 장치입니다. 이 장치는 두 종류가 있는데 바로 센서(sensor)와 작동기(actuator)입니다.

  • 센서는 빛이나 힘 같은 에너지 형태를 감지하여 이 에너지를 출력 가능한 디지털 정보로 변환합니다.
  • 작동기도 입력을 받아 출력을 내보내지만 그 실행은 센서와 반대 방향으로 이루어집니다. 작동기는 정보를 받아 물리 에너지의 형태를 출력하는 센서입니다. 예를 들어, 주머니 속 스마트폰이 진동할 수 있는 것은 작동기가 사용되기 때문입니다.
  • 센서는 물리적 충격을 출력 신호로 바꾸는 센서입니다. 온도가 증감에 따라 측정 가능한 전압 변화를 알려주는 열전대가 이에 해당할 수 있습니다. 피에조 힘 와셔에 힘이 들어올 때 충전이 이루어집니다.

산업용 사물 인터넷(IIoT)

센서를 이용해 다양한 공정에서 빅데이터, 분석, 머신 러닝 기술을 활용할 수 있습니다. 특히 센서는 성능 및 기계 열화 징후를 감지하여 효율을 높이고 고장을 완화할 수 있습니다.

기업들은 빅데이터 기법과 센서 기술을 사용하여 전에는 드러나지 않았던 요소를 전체 생산 주기에서 찾아낼 수 있습니다. 그 결과 설계, 제조 및 지원 부서 간 경계가 허물어집니다.

산업용 사물 인터넷은 아직 초기 단계이기 때문에 기업들이 선발 주자로서의 이점을 실현할 기회가 아직 많습니다. 이 변화의 물결에서 완전히 새로운 그룹의 선발 주자와 후발 주자가 생길 가능성이 높습니다.

 

IIOT에서 센서의 역할

분석과 기타 빅데이터 기법이 IIOT의 ‘두뇌’라면 센서 시스템은 지속적으로 정보를 수집하고 데이터를 처리 센터로 흘려보내는 신경계라고 할 수 있습니다. 산업용 인터넷 시스템은 센서에 의존하여 지속적이고 정확한 정보로 압력, 온도, 체적, 방향 및 기타 매개변수를 측정합니다.

미래 산업 기술에서 자동화와 머신 러닝의 역할에 대한 관심이 컸습니다. 그러나 첨단 센서 기술 없이는 소프트웨어 발전만으로 역량을 높일 수 없습니다.

다음과 같은 산업용 센서 기술의 예를 생각해보십시오.

  • 온도 - 온도 측정에 사용되는 센서는 여러 종류가 있습니다. 크게 접촉식과 비접촉식의 두 종류가 있습니다. 이 두 범주는 기계식 온도 센서, 전기식 온도 센서, 열전대, 저항 온도계, 실리콘 밴드 갭 센서로 나뉩니다. 이러한 센서는 온도에 민감한 시스템의 유지관리용으로 사용됩니다.
  • 힘 – 스트레인 게이지 기술을 사용하여 힘을 정밀하고 빠르게 측정할 수 있습니다. 따라서 스트레인 게이지는 물체의 변형을 측정하고, 기계적 충격을 전기 저항 변화로 바꿉니다.
  • 토크 – 스트레인 게이지는 토크도 측정할 수 있습니다. 대부분의 토크 미터는 회전 속도를 동시에 측정하여 기계력을 계산할 수 있습니다.

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