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초소형 지능형 무선통신 복합센서 모듈

전수책임자
염우섭
참여자
염우섭, 이성규, 이형근, 황건
기술이전수
1
이전연도
2017
협약과제
11SB1400, 고내구성 바이오 compatible 무선충전 슈퍼전지 개발, 이성규
12SB1200, 고내구성 바이오 Compatibel 무선충전 슈퍼전지 개발, 이성규
13SB1200, 고내구성 바이오 Compatibel 무선충전 슈퍼전지 개발, 이성규
13VB6800, 인체삽입 장치용 초음파 무선전력전송 기반 지속가능 전원 모듈 개발, 이성규
16PB5800, 스마트기기를 이용한 가스 누출 검지 기술, 이형근
14PB6500, 스마트기기를 이용한 가스 누출 검지 기술, 이형근
14PO2100, 인체삽입 장치용 초음파 무선전력전송 기반 지속가능 전원 모듈 개발, 이성규
15PB4100, 스마트기기를 이용한 가스 누출 검지 기술, 이형근
15PB4700, 지능형 무선통신 복합 센서모듈 기반의 유해환경 통합관리 시스템, 이형근
15PB5600, 인체 삽입 의료기기용 초음파 무선전력 전송 기반 지속가능 전원 모듈 개발, 이성규
16PB1500, 지능형 무선통신 복합 센서모듈 기반의 유해환경 통합관리 시스템, 이형근
본 기술은 “초소형 지능형 무선통신 복합센서 모듈”에 관한 것으로 세부적으로는 (1)초음파 무선충전 기술, (2) 블루투스를 이용한 무선통신기술, (3)무선충전 전지충전상태 원격 모니터링 기술, (4) LoRa를 이용한 무선통신기술, (5)가스센서를 포함한 지능형 복합센서 모듈 및 성능 평가 기술로 이루어 짐
- 2015년 CES에서 발표되었듯이 IoT 전체 시장은 2022년 1,300조의 폭발적인 성장이 예상되고, IoT 서비스는 스마트시티, 스마트홈, 스마트 팩토리 등 全분야로 확대되어 가고 있으며 이중 유해 작업장 원격 모니터링은 1조원 규모, 스마트전신주는 5천억원 규모(1,000만개), 그리고 스마트 급식실의 시장은 2,000억원 규모(20,000곳), 지하철 모니터링은 300억원 규모(302곳)로 예상됨.


- 초소형 IoT 센서모듈에 대한 수요가 급증하면서 시장 요구사항에 충실한 복합 환경 모니터링 시스템이 필요해졌으며 이를 위해서는 지속적 사용을 위한 충전 전원부, 환경을 모니터링하는 센서부, 이를 IoT 환경화 하여 원격 모니터링이 가능하도록 하는 무선통신부가 초소형으로 일체화된 기술이 필요하며, 이러한 기술에 대한 업체의 요구사항이 증가됨.

- ETRI 가 보유한 초소형 무선전력전송기반의 지능형 복합환경 센서모듈은 현재 시장에서 요구되는 기술을 만족할 수 있는 시기적절한 기술로 이 기술을 활용하여 IoT 시장에서의 사업화를 계획하고 있는 기업에게는 사업화 기간을 단축해주고, Time to Market을 위한 경쟁력을 제공.

- 본 “초소형 지능형 무선통신 복합센서 모듈”은 (1)초음파 무선충전 기술, (2) 블루투스를 이용한 무선통신기술을 포함하는 초음파 무선충전 지능형 무선통신 복합센서 모듈 V1.0기술과 이후 센서모듈의 효과적 충전을 위한 (3)무선충전 전지충전량 원격 모니터링 기술, IoT 센서모듈의 사업화 가능 시나리오를 더욱 확장할 수 있도록 새롭게 개발된 장거리 무선 통신을 위한 (4)LoRa 무선 통신 기술, 실제 사업화 적용을 위한 통신모듈의 성능평가를 위한 (5)가스센서를 포함한 지능형 복합센서모듈 성능 평가 기술을 제공하여 센서모듈 적용 가능 시장 확대, 신뢰도 개선을 통한 안정적 IoT 복합 센서 모듈 사업화 매출확장에 기여하고자 함.
- 무선충전 전원부와 복합센서, 그리고 BLE 무선통신 기능이 지름 35mm 이하의 초소형의 모듈로 일체화 되어 있어 장착공간이 작아 사업 응용처가 넓음

- 초음파 공진방식의 무선충전 기술이 내장되어 있으며, 초음파 이외의 유도전력이나 태양광 패널과 같은 에너지 하베스트 전원과의 연결이 용이하여 전체 모듈에 지속적인 전원공급이 가능함

- BLE 무선통신기능을 통해서 원격 모니터링이 가능하며, BLE 표준을 따르므로 스마트 기기와의 연동이 가능하여 사업화에 유리함

- 무선충전 기술에 더하여 무선충전 전지충전량 원격 모니터가 가능하여 다양한 응용분야에서 효율적으로 전력전송을 관리할 수 있음

- LoRa 무선통신기능을 통해서 기존 LTE 방식의 통신에 비해 훨씬 적은 수의 기지국으로 장거리 원격 모니터링이 가능하여 더 저렴하게 IoT 서비스가 가능하여 사업화에 유리함

- 온습도, 가스센서와 같은 복합환경센서 모듈이 장착되어, 유해환경 및 이상환경을 모니터링 할 수 있으며, 다양한 환경 센서를 추가로 장착하여 폭넓은 응용처를 가질 수 있음
본 기술은 “초소형 지능형 무선통신 복합센서 모듈”에 관한 것으로 세부적으로는 (1)초음파 무선충전 기술, (2) 블루투스를 이용한 무선통신기술, (3)무선충전 전지충전상태 원격 모니터링 기술, (4) LoRa를 이용한 무선통신기술과 (5)가스센서를 포함한 지능형 복합센서 모듈 및 성능 평가 기술 이며, 이 모든 기술을 하나의 초소형 일체형 모듈로 구성하는 기술에 관한 것임
o 고효율 무선 전력 충전회로관련 국내 특허 통상실시권

- 발명명칭: 트랜스포머, 아나로그 스위치를 이용한 고효율 전파 정류회로
(출원번호: 10-2014-0150009 (한국))

o 무선충전 전지 충전량 원격 모니터링 관련 국내 특허 통상실시권

- 발명명칭: 무선 전력 전송 및 충전에서 이차전지 충전량 원격 측정
(출원번호: 2014-0008463 (한국))

o 초음파 무선충전 관련 기술 문서 2건

- TM1: 초음파 무선전력전송 시연킷 V2.0 사용법
- TM2: BMI 통합 초음파 무선 전력전송 회로 개발

o BLE 무선통신 관련 기술 문서 2건

- TM3: nRF51822 Bluetooth SoC 개발환경 구축
- TM4: nRF51822 Development kit 보드 설정

o LoRa 무선통신 관련 기술 문서 1건

- TM5: 환경센서모듈회로 V1.1 개발(LoRa 기술)

o 복합센서 구성 및 성능측정 관련 기술 문서 3건

- TM6: HDC1080 구동 Firmware(온/습도 센서)
- TM7: WiseCtrl Sensor Module 회로 V0.9 개발
- TM8: WiseCtrl Sensor ROIC 구동 Firmware
수도/전기/가스 지하시설(맨홀) 유해가스 감지 모니터링 활용: 2014년도 기준으로 전국에 유해가스 및 화학물질이 들어있는 탱크, 저장시설, 맨홀, 정화조 등은 100,122곳으로 집계되었으며 지능형 무선통신 복합 센서모듈과 해당 모듈 기반의 유해환경 통합관리 시스템을 활용한 서비스가 가능함

- 스마트전신주 시스템 활용: 2014년 전국에 설치된 전신주는 877만 4,185기 이며 이중 ‘전주 제작사항’이 전산에 입력되지 않아 사용연한을 확인하지 못하는 전신주는 571만 4,998기에 달하며 2008년부터 2013년까지 전주 도괴사고 현황 중 태풍, 강풍, 폭우 등 자연재해로 쓰러진 전신주의 수는 2만 6,801기로 나타남에 따라 노후 전신주에 대한 안전 담보가 미지수인 실정(출처 : 한국전력공사, 국정감사자료)

- 학교 공기질 측정 현황 활용: ‘학교보건법’에서 학교의 실내 공기질 관리와 관련하여 학교 건물 안 환경위생 상태가 공기질 유지·관리 기준에 적합한지 여부를 확인하기 위해 매년 1회 이상 12개 항목에 대해 측정해야 하나 정기점검 시 측정 데이터가 기준치를 넘을 경우 저감조치를 위한 문제 해결보다는 측정 합격을 위한 행정조치가 빈번하게 일어나고 있는 실정임

- 기타 고도의 모니터링 시스템이 구축되지 않은 장소에서도 센서모듈과 스마트폰 앱으로 실시간 작업자 주변 유해환경 탐지 가능. 위험상황 인지 시 작업자들은 스마트폰을 통해 실시간으로 현재 작업장 상황을 모니터링 할 수 있어 관제 시스템 관리자의 개입 없이 IoT의 기술을 도입함으로써 위험 상황에 유기적으로 대처가 가능함