본 기술은 “920MHz 대역 전방향성 매립형 안테나 기술” 에 관한 것이다.
본 기술은 지하매설물의 상태 정보를 탐지하는 노드에서 지상의 AP(Access Point) 또는 게이트웨이 장치로 실시간 무선 전송하는 지하시설물 모니터링 및 관리시스템에 적용되었다. 본 기술은 지하에 위치한 센서로부터 센싱 정보를 대규모 무선 네트워크를 통한 센싱 정보 전송을 용이하게 구성하기 위하여 지표면에 매립된 매설물(Manhole cover)에 적용 가능한 920MHz 대역 전방향성 매립형 안테나 기술에 대한 필요성으로 인하여 개발되었다.
본 기술과 유사기술로 한국전력공사 주도로 개발한 “맨홀 감시 및 관리 시스템” 적용을 위한 매립형 안테나로서 맨홀 내부에 설치된 센서를 이용하여 맨홀의 위치, 상태 및 이력을 파악하고 이를 무선통신모듈을 이용하여 외부로 무선 전송하는 기술이다. 이 기술은 반드시 작업자가 통신단말을 맨홀 안테나에 근접하여 센싱 데이터를 획득하는 구조로서 센서네트워크 구성이 어렵고, 본 기술의 전방향성 매립형 안테나와는 기술 규격 및 방법에 차이점이 크다. 미국 Hubble Power System사가 개발한 도시가스 및 상하수도에서 근접 검침용 매립형 안테나를 제공하고 있다.
본 기술은 사물인터넷용 무선 센서네트워크에 사용되는 매립형 안테나 규격 및 요구사항을 다음과 같이 지원하는 것을 목적으로 한다.
구 분
성능 요구 사항
주파수 특성
? 국내 RFID/USN 무선설비 기술기준 주파수 대역 지원
● 917 ~ 923.5MHz
? 중심주파수: 920MHz
? 대역폭: 6.5MHz 이상
방사 특성
? 방사 모양: 전방향성(Omni directional)
? 안테나 이득: 0 dBi 이상
? 수평면에서 방사각 60° 이내에서 최소 -6dBi 이상
기능적 특성
? 두 가지 이상의 금속 맨홀 형태(지름 20cm, 30cm)에 적용 가능
? PCB type으로 제작, 맨홀 커버의 cavity에 삽입이 용이
? 접속 형태: SMA connect type, 기준 임피던스 : 50W
기타 사항
? 지름 30cm 이하의 맨홀 커버에 적용 가능
? 안테나의 돌출된 높이는 0cm
본 기술은 지하매설물 관리 및 유지보수를 위하여 지하매설물에 대한 상태 정보를 획득하기 위하여 지상에서 광역으로 무선 센서네트워크 구성이 용이하도록 원거리에서 통신이 가능하게 하는 매립형 안테나 기술을 요구하는 고신뢰 IoT/USN 서비스 등에 대한 핵심 기술로 필요성이 증가하고 있다.
본 기술은 기존 매립형 안테나와 비교하여 다음의 기술 개선이 이루어졌다.
● 전방향성 방사특성을 가진 매립형 안테나 모듈 기술
● 국내 RFID/USN 무선설비 기술기준 주파수 대역 지원
본 기술이전의 목적은 920MHz 대역 전방향성 매립형 안테나 기술을 산업체에 이전하여 조기 상용화를 지원하고 국내 IoT 기술, 지하매설물 관리기술 및 산업 활성화에 기여하는 것이다.
지하매설물 상태 모니터링 응용을 위한 920MHz 대역 전방향성 매립형 안테나 기술은 지하매설물의 상태 정보를 IoT 기반 무선 센서네트워크로 중거리 무선전송을 위한 맨홀 커버 내장형 920MHz 대역 전방향성 안테나 기능을 제공한다.
- 동작 주파수 : 917 MHz ~ 923.5 MHz
- 안테나 이득 : -3dBi 이상 (θ=30°~60° 일 때)
- 맨홀커버 크기 : 직경 200mm / 300mm 이상, 두께 30mm 이상
- 안테나 설치 높이 : 맨홀커버가 지면과 평행하게 설치함
본 기술은 IoT 기반 지하매설물 상태 감시 노드의 핵심기술을 위한 “920MHz 대역 전방향성 매립형 안테나 기술” 로써 다음의 기술을 지원한다.
o 지상 무선 센서네트워크 구성을 위한 전파환경 분석 기술
o 지표면 매설물에 적용되는 안테나 설계 기술
o 소출력 무선기기를 이용하여 중·장거리 전송을 지원하기 위한 지표면 매설 구조물용 전방향성 안테나 기술
920MHz 대역 전방향성 매립형 안테나 기술
아래와 같이 설계기술, 특허 실시권 및 관련 기술문서를 제공한다.
* 매립형 안테나 설계 기술
(1) 920MHz 대역 전방향성 매립형 안테나 설계 도면
* 기술문서
(1) 매립형 전방향성 안테나 기술 요구사항정의서
(2) 매립형 전방향성 안테나 기술 시험계획서
(3) 매립형 전방향성 안테나 기술 상세설계서
(4) 매립형 전방향성 안테나 시험절차서-시험결과서
(5) 920MHz 대역 매립형 전방향성 안테나 전파환경 분석서
(6) 920MHz 대역의 매립형 전방향성 안테나 방사패턴 측정 결과서
* 특허
(1) 맨홀 커버형 전방향성 안테나 (출원완료, 한국)
* 920MHz 대역 전방향성 매립형 안테나 모듈
(1) 매립형 안테나 모듈 시제품 1set
본 기술은 920MHz 대역 전방향성 매립형 안테나 기술로 다양한 응용의 기초 기술로 사용된다.
○ 기술/시장 경쟁력 확보
● IoT 기반 지하매설물 모니터링 및 관리 시스템을 위한 기술 선점 및 조기 상용화 적용으로 국내외 시장 경쟁력 강화
● 시장 규모 (IoT 맨홀 커버 기준)
? 2020년 920MHz 대역 매립형 안테나 국내 시장 규모: 176억원 예상
? 2020년 920MHz 대역 매립형 안테나 국외 시장 규모: 336.6백만$ 예상
● IoT 센서노드 시스템 및 부품 관련 산업의 내수 창출, 수출 촉진
○ 지하매설물의 상태 정보가 필요한 다양한 서비스에 적용 가능하다.
● 상수관로 감시 시스템
● 하수관로 감시 시스템
● 가스관로 감시 시스템
● 방재/재해, 환경관리 등
○ 수년 내에 급속한 확산이 기대되는 지하매설물 모니터링용 IoT 네트워크 구성 시, 근간이 되는 안테나 기술로 활용 가능