IoT 모니터링으로 실시간 수질 인사이트 확보하기

의심할 여지없이 물은 우리 행성에서 가장 필수적인 자원입니다. 물이 없으면 생명은 며칠 내에 중단되고 확실히 붕괴될 것입니다. 일반 용도뿐만 아니라 산업 분야에서의 적용도 우리의 존재와 지속가능한 생활에 필수적인 다른 자원과 제품의 생성과 정제에 도움을 줍니다.

그러나 우리는 수십 년 동안 이 대체 불가능한 자원을 착취해왔습니다. 지구 표면의 71%를 덮는 물 중에서 음용에 적합한 것은 2.5% 또는 그 이하에 불과합니다. 이는 담수 체내 오염 물질 농도 증가와 전 세계 여러 지역의 물 부족이라는 심각한 결과를 초래했습니다.

담수원은 통제 불가능한 속도로 고갈되고 있으며 현재 상황을 개선하기 위한 대안은 수체 수질의 모니터링과 최적 품질 유지 외에는 없습니다. 그러나 현재 수질 측정은 수작업으로 이루어져 여러 과제를 안고 있습니다.

수작업 수질 모니터링 방법의 과제

수작업 수질 측정 방법은 시간이 많이 걸리고 비용 집약적일 뿐만 아니라 다음과 같은 과제도 안고 있습니다.

• 오류와 실수는 인간의 일반적인 본성입니다. 따라서 수질 판독값을 수작업으로 측정할 때 오류가 발생하기 쉽습니다.
• 데이터 품질은 판독값이 부정확하거나 결함이 있으면 확실히 저하됩니다. 게다가 이 데이터로부터 유용한 통찰력을 도출하는 것도 상당한 시간이 걸립니다.
• 효율성과 비용 효율성은 수작업 수질 판독값 측정 시 상당히 낮습니다. 많은 시간과 노력을 소모하기 때문입니다.
• 교육과 적절한 훈련이 인력에게 제공되어 현장 판독을 수행할 수 있도록 준비시켜야 합니다.
• 프로브와 센서의 수작업 검사도 효율적인 판독 절차에 활용될 수 있는 많은 생산적인 시간을 낭비합니다.

IoT로 수질 모니터링하는 방법:

위에서 언급한 과제들은 수작업 수질 측정 방법을 상당히 구식으로 만듭니다. 따라서 수질을 결정하는 다양한 매개변수를 자동으로 모니터링하는 IoT 기반 스마트 수질 모니터링 시스템이 필요합니다.

사물인터넷은 위에서 언급한 과제들을 완화하는 자동 수질 모니터링 시스템의 개발을 가능하게 했습니다. 센서와 프로브 같은 장치를 사용하여 물의 여러 매개변수를 원격 위치에서 실시간으로 측정할 수 있습니다.

이 장치들은 수체의 수질에 대한 실시간 데이터를 플랫폼 스위트로 공유합니다. 이 플랫폼을 사용하여 개인이나 기업은 최적의 수질을 보장하기 위한 유용한 조치를 취할 수 있습니다. 원격 수질 모니터링 장치로 측정할 수 있는 몇 가지 변수는 다음과 같습니다.

1) 탁도(Turbidity)

탁도는 물에 떠 있는 개별 부유 입자의 양입니다. 이 입자들의 존재로 인해 물이 흐리거나 안개 낀 것처럼 보입니다.

2) pH

pH 또는 수소 이온 농도 지수를 측정하면 물이 산성인지 염기성인지 알 수 있습니다. 순수한 물의 pH는 7이지만, 지형적, 지리적 조건에 따라 pH는 달라질 수 있습니다.

3) 온도

물의 온도는 수생 생물과 서식지 유지에 중요한 역할을 합니다. 산업 응용 분야에서도 효율적인 운영과 생산 증대를 위해 물 온도 모니터링이 필수적입니다.

4) 용존 산소(Dissolved Oxygen)

BOD(생물학적 산소 요구량)는 다양한 미생물에 의해 물에 존재하는 유기 화합물의 분해에 필수적인 매개변수입니다.

5) 전도도와 TDS

물은 보편적 용매로서 거의 모든 염을 녹입니다. 물에 높은 농도의 TDS(총용존고형물)가 있으면 전도도가 증가하여 수생 생물의 번식과 성장에 영향을 미칩니다.

6) 염분도(Salinity)

물에 높은 염분 강도도 염분도를 증가시킵니다. 염분수는 음용 목적으로 사용할 수 없으며 가정용, 산업용, 농업용으로도 적절하지 않습니다.

이 매개변수들이 수질 모니터링 장치를 통해 측정되면 IoT 시스템은 유용한 통찰력을 개발하고 정보에 입각한 조치를 취하는 데 사용할 수 있는 실시간 수질 모니터링을 수행할 수 있습니다.

자동 수질 모니터링 시스템의 적용 분야

사물인터넷 기술은 다양한 산업의 운용 방식을 진화시키는 스마트 수질 모니터링 솔루션의 생성을 가능하게 했습니다. 다음은 이러한 시스템 구현으로 혜택을 볼 수 있는 몇 가지 분야입니다.

1) 수도 유틸리티

수도 공급업체와 유틸리티는 소비자가 음용 및 기타 목적으로 사용할 수 있는 영양분이 풍부한 물 공급을 보장해야 합니다. IoT 기반 수질 측정 솔루션을 구현함으로써 유틸리티는 옥상 물탱크와 파이프라인 내부의 분배수 수질을 모니터링할 수 있습니다.

2) 농업

최적의 수질은 높은 작물 수확의 전제 조건입니다. 재배할 작물에 따라 센서와 프로브를 사용하여 성장을 방해할 수 있는 불순물을 식별할 수 있습니다. 이는 농부가 관개 관행을 개선하고 건강한 작물의 높은 수확을 보장하는 데 도움이 됩니다.

3) 양식업

양식업은 물고기, 갑각류 같은 수생 생물을 통제된 환경에서 번식시키는 것을 말합니다. 수질은 많은 수의 건강한 물고기와 갑각류의 성장을 촉진하는 데 필수적인 역할을 하여 가축으로 사용할 수 있게 합니다.

4) 연구 시설 및 실험실

실험실과 연구 시설은 결론적인 실험을 위해 거의 100% 순수하거나 증류수를 필요로 합니다. 낮은 pH와 부유 입자가 있는 물은 정확하고 신뢰할 수 있는 결과를 결정하는 데 필요합니다. 수질 매개변수의 무선 측정 덕분에 실험실과 테스트 현장은 불순물로 인한 오류 걱정 없이 실험을 수행할 수 있습니다.

5) 폐수 처리

발생한 폐수는 담수 체에 방류되기 전에 처리되고 관리되어야 합니다. 온도, 탁도, TDS 같은 매개변수는 물이 분비되기 전에 적절히 처리되었는지 확인하기 위해 모니터링되어야 합니다. IoT 기반 스마트 수질 모니터링 시스템은 검사 프로세스를 최적화하여 수작업 개입의 필요성을 줄입니다.

6) 제조 공장

생산 및 제조 기반 회사는 종종 화학 물질과 기타 유해 유체를 강에 방출합니다. 수생 생물에 해를 끼치지 않도록 엄격한 규정이 부과됩니다. 공장은 따라서 실시간 수질 모니터링을 사용하여 부과된 규정에 따라 준수 여부를 확인할 수 있습니다.

핵심 요약

사물인터넷 기술을 사용하여 수질 측정 방법을 첨단 원격 측정을 통해 원격 위치에서 자동으로 수행할 수 있습니다. 다양한 분야에서 수질 시스템의 적용은 무한하며, 따라서 이 분야들의 운영 방식을 변화시킬 것입니다.