IoT 센서, 해충 방제부터 기후 모니터링까지 산업 혁신

방역업체가 온도 센서를 사용해 빈대를 박멸한다고 말하면 사람들은 질문을 던지며 더 알고 싶어 합니다. 매립지, 곤충학 실험실, 바나나 숙성 관리자가 센서 데이터를 사용해 운영을 자동화하고 최적화한다는 말을 들어도 같은 반응이 나옵니다.

코로나19 백신 보관 온도 분석부터 열대어 양식장 수온 모니터링까지, 이처럼 때로는 기묘하게 들리는 센서 응용 분야의 성공은 사물인터넷(IoT)을 실현하는 사람들에게 크게 힘입은 바입니다.

빠르게 진화하는 IoT 센서 응용 분야 놓치지 마세요

엔지니어부터 비즈니스 관리자, 생산 라인 작업자까지 누구나 혁신적인 센서 응용 아이디어를 강력한 IoT 솔루션으로 전환할 수 있습니다. IoT 기술은 빠르게 개발되고 시장에 출시되며, 종종 보이지 않는 곳에서 작동하기 때문에 많은 IoT 기술을 간과하기 쉽습니다.

센서는 산업을 변혁하는 혁신을 만들고 업무 핵심 활동을 간소화하며, 모두 유리한 ROI로 달성합니다. 온도, 습도, 진동, 압력, 공기 질, 전력 사용, 모션, 물 등 거의 모든 것을 측정하는 센서가 있습니다. IoT 센서가 기계 유지보수 예측, 현장 서비스 최적화, 유틸리티 효율성 향상, 정밀 관개, 백신 생존 유지, 공장 생산 자동화 등에서 활약하는 것을 볼 수 있습니다.

대부분의 IoT 센서 응용 분야나 유스 케이스는 "IoT를 어떻게 이 문제 해결에 활용할 수 있을까?"라는 단순한 질문에서 시작합니다. 또는 더 창의적으로 "이것이 우리에게 말을 걸게 하려면 어떻게 해야 할까?"라고 묻습니다. 그런 다음 데이터 기반 솔루션을 위한 최고의 IoT 센서를 엔지니어링하는 경주가 시작됩니다. 그것이 센서가 우리에게 하는 일입니다. 중요한 것들이 말하게 만듭니다. 센서는 모든 산업에서 다양한 문제를 해결하는 데 도움이 되는 실행 가능한 데이터를 제공합니다.

센서가 IoT를 당신을 위해 작동하게 합니다

센서는 IoT 방정식에서 필수적인 (그리고 종종 간과되는) 변수라고 주장할 수 있습니다. IoT를 작동시키려면 무언가를 감지해야 합니다.

네, 센서에서 게이트웨이를 거쳐 클라우드로 데이터 분석을 위한 연결의 승수 효과가 필요합니다. 하지만 산업 응용을 지능적이고 혁신적으로 만드는 것은 감지, 측정, 모니터링입니다. 센서는 비즈니스를 위해 IoT에 생명을 불어넣습니다.

[그림 1]은 IoT 센서 아키텍처를 보여줍니다.

'IoT'라는 용어를 일상 대화에서 사용하기 전에는 임베디드 시스템이나 머신투머신(M2M) 통신에 대해 이야기하며 많은 산업에 적용했습니다. 이제 Industry 4.0 시대로, 지속적인 IoT 발전으로 빠른 데이터 처리와 분석을 위한 놀라운 자동화를 볼 수 있습니다.

이 유망한 혁명은 Industry 4.0 및 IIoT 응용 분야의 인기 증가와 자동화 및 로봇 공학에 대한 수요 증가로 센서 시장의 기하급수적 성장을 주도하며, 유비쿼터스 IoT와 산업용 IoT(IIoT)의 결합된 혜택을 누릴 준비가 된 기업들을 지원합니다.

하지만 아무 센서나 되는 건 아닙니다

가장 큰 영향을 미치는 센서는 민첩한 플랫폼을 기반으로 하며 기업, 상업, 산업 등 다중 환경에서 효과적입니다. 다목적 센서 플랫폼을 갖추면 글로벌 상호 운용성을 가집니다. 장거리, 다중 주파수 무선과 유연한 마이크로컨트롤러로 거의 모든 산업 응용 분야에 센서를 신속하게 배포할 수 있습니다.

디지털 제어 시스템이 발전하고 전체 숙련도가 증가함에 따라 사용자는 센서 신뢰성, 도달 범위, 응답 시간, 전력, 생존성, 통합 용이성, 통신 기능의 발전을 요구합니다. 궁극적으로 이상적인 센서의 주요 특징은:

• 설치 및 사용 용이성
• 저전력
• 다양한 형태와 기능
• 저렴한 비용

센서는 다양한 환경과 상황에서 설치하고 사용하기 쉬워야 합니다. 센서 설정이 약 15분 정도 걸리고 다음과 같이 간단하면 이상적입니다:

• 제어하거나 모니터링하려는 대상에 부착하거나 근처에 둡니다.
• 전원에 연결하고 켭니다.
• 스마트폰이나 컴퓨터로 빠르게 구성합니다.

통신해야 할 때만 작동하는 센서는 최소 전력을 필요로 합니다. 이렇게 센서는 10년 이상의 배터리 수명을 달성할 수 있습니다. 배터리 수명을 연장하는 다른 방법(가장 전력 소모가 많은 센서라도)은 최신 배터리 기술이나 태양광, 압전 등 주변 에너지 수확 기술을 사용하거나 둘을 조합하는 것입니다.

원거리 무선 범위와 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS)은 센서의 신뢰성을 크게 증폭시킬 수 있습니다. 물리적 장애물, 외부 무선 주파수 시스템, 전자기 간섭(EMI)으로부터 더 강한 손상 면역을 가집니다.

[그림 2]는 무선 범위와 FHSS의 이점을 보여줍니다.

센서의 물리적 견고성이 중요합니다. 여러 환경에 배치되고, 다양한 산업 응용을 처리하고, 여러 복잡성을 관리하면서도 여전히 중요한 데이터를 수집, 저장, 전송할 수 있을 만큼 충분히 유연한가? 또한 견고한 센서는 가장 저렴하고 최고의 보험(예방)을 제공합니다. 센서는 시설 및 제품 손상이나 자산 다운타임 같은 문제를 예방하는 데 도움이 됩니다. 시스템이나 기계가 고장 나기 시작할 때 문제가 아직 저렴하게 해결될 수 있는 시점에 감지할 수 있게 해줍니다.

위험 제거로 센서 데이터 안전하게 지키기

당신의 센서는 해킹 불가능한가? Diffie-Hellman 키 교환 알고리즘과 128비트 AES(Advanced Encryption Standard) CBC(Cipher Block Chaining) 대칭 키 암호화를 사용하는 암호화 기능을 포함하는 센서 시스템은 전송된 데이터를 침해로부터 보호할 수 있습니다. 센서 네트워크에 연결된 웹 서버와 브라우저를 보호하려면 TLS(Transport Layer Security) 암호화를 사용할 수 있습니다.

이러한 데이터 암호화 표준 위에 센서는 추가 보안 계층이 필요합니다. 완전한 보안을 위해 256비트 SHA-3(Secure Hash Algorithm 3)로 데이터 생성부터 소비까지 더 많은 보호를 위한 인증 계층을 추가할 수 있습니다.

256비트 SHA-3 인증은 고유한 글로벌 키 또는 지문으로 센서 데이터를 보호할 수 있습니다. 이 데이터 인증에는 소프트웨어 또는 애플리케이션 계층에서 소스 생성 데이터 검증이 포함됩니다. 센서가 데이터를 보낼 때 자동 생성된 인증 토큰이 동반됩니다. 소프트웨어가 데이터를 받으면 토큰이 사용자 정의 센서 비밀 키로 암호화 해시 함수를 통해 분석됩니다. 이렇게 하면 센서, 게이트웨이, 네트워크, 네트워크 컨트롤러, 클라우드 간 등 모든 통신 지점에서 보안이 유지됩니다.

궁극적으로 이러한 암호화 및 인증 계층이 결합되어 강력한 센서 보안 플랫폼을 만듭니다. 센서가 이처럼 엔드투엔드 IoT 데이터 보안 플랫폼 내에서 모두 잠겨 있다면 더할 나위 없습니다.

센서 붐, 데이터 기반 의사결정에 호재

수십억 개의 연결된 기기로 성장하는 센서의 증가로 기업은 수십억 개 이상의 데이터 포인트에 쉽게 압도될 수 있습니다. 센서가 매개변수 변경 시 주기적으로 데이터를 전송하든, 데이터 센터, 클라우드, 네트워크 에지에서 처리를 위한 실시간 스트림으로 전송하든, 잠재적으로 전례 없는 데이터 양을 이해하기 위한 다목적 소프트웨어 플랫폼이 필요합니다.

센서의 주요 이점은 데이터 수집 능력뿐만 아니라 민첩한 데이터 분석 활성화에도 있습니다. 센서 관리, 데이터 집계 및 저장, 알림을 사용자 정의 가능한 API로 분석 소프트웨어 통합이 가능한 하나의 클라우드 기반 또는 온프레미스 플랫폼에 결합하는 것이 빠른 데이터 기반 의사결정을 위한 열쇠가 될 수 있습니다.

미래 전망: 센서의 앞날은 밝습니다

오늘날 엔지니어들이 구상하는 센서는 미래 응용 분야를 위한 새롭고 정교한 아이디어를 만드는 데 도움이 될 것입니다. 우리가 보았듯, 한때 미래 기술이었던 인공지능(AI)과 가상, 증강, 혼합 현실의 스펙트럼이 우리 업무와 개인 생활의 여러 면에서 주류로 진입하고 있습니다.

센서는 이러한 발전의 응용 분야에서 중추적인 역할을 합니다. 센서는 5G, AI, 컴퓨터 비전, 센서 퓨전, 멀티액세스 에지 컴퓨팅으로 구동될 근미래의 초고속 데이터 처리와 분석을 도울 것입니다. 스마트 시티, 스마트 팩토리, 스마트 카 등 모든 것의 성장과 이러한 혁신 덕분에 센서가 아직 생각지 못한 응용 분야에 사용되도록 계속 진화할 것임은 쉽게 예측할 수 있습니다.

• 유연한 플러그 앤 플레이 센서는 토양 수분과 온도 등 두 매개변수만 측정하는 복합 센서를 넘어 새로운 형태와 기능 표준을 설정할 것입니다.
• 하나의 다목적 센서 시스템으로 많은 조건을 감지하여 다양한 원격 모니터링 솔루션에 혁신이 올 것입니다.
• 센서와 AI로 구동되는 산업 제어 자동화는 제조 공정 발전을 위한 혁신적 기회를 계속 창출할 것입니다.
• 위성 통신과 GPS 발전이 결합되어 초원격 지역의 자산 모니터링 방식을 개선할 것입니다.
• 배터리 발전과 자가 구동 또는 에너지 수확 옵션으로 센서 에너지 소싱이 개선될 것입니다.
• 센서가 무선 네트워크에 더 완전히 통합되고 하드웨어 구성을 대체함에 따라 비용과 전력 소비가 감소할 것입니다.

센서가 이 Industry 4.0 시대와 그 이후를 지속적으로 변화시킬 것임을 확신할 수 있습니다.

이 기사는 Monnit 창립자 겸 CEO인 Brad Walters가 작성했습니다. 자세한 정보는 이메일(스팸 방지를 위해 자바스크립트 필요) 또는 여기를 방문하세요.