03. 사물인터넷 센서 종류

“IoT 솔루션의 중추”

 

1. IoT 센서

네트워크에 연결되어 다양한 용도로 사용되는 기기입니다. 사람의 신체로 치환하면 눈, 코, 귀의 시각, 후각, 청각과 같은 지각을 감지한다고 볼 수 있습니다. 기존의 각 센서는 개별적으로 활용되었으나, 현재의 스마트폰, 가전제품 등 각각의 센서와 기기들이 네트워크로 연결될 수 있어 이를 IoT 센서라고 부릅니다.

 

일반 지각 기능만 있는 센서와 IoT 센서의 가장 큰 차이점은 IoT 센서는 데이터가 많이 수집되고 저장되어, 그 정보를 다양한 경우에 활용할 수 있습니다. 주택, 공장, 사무실 등의 건물, PC, 공장의 기계 등 정보기기 등, 개인 차량 또는 업무용 차량, 가정의 각종 전자제품 등입니다. 또한 IoT 센서는 데이터를 실시간으로 파악할 수 있습니다. 예를 들어 공장의 기계음을 상시 감시하는 센서가 축적된 기계음과 전혀 다른 소리를 낸다면 기계 고장으로 이어지는 이상음으로 감지해 즉각적으로 감지할 수 있습니다. IoT 센서를 통하여 인간이 아닌 모든 장치와 시스템을 모두 관리합니다.

 

 

2. 코로나 사태와 IoT 시장

갑작스러운 코로나19 사태로, 전 세계 산업에 예상치 못한 도미노 효과가 발생했습니다. IoT 센서 시장도 예외는 아닙니다. 센서 시장은 COVID-19 바이러스에 심각한 영향을 받았습니다. 이상의 매출 감소로 이어져 10%의 IoT 센서에 대한 수요와 공급 모두 영향을 받았습니다. 이로인해 생산 시설 폐쇄 및 공급망 중단으로 IoT 센서 생산 감소, 비즈니스 애플리케이션에 사용되는 IoT 센서의 수를 줄이는 사회적 거리두기가 시행되었습니다.

 

넥스트무브전략컨설팅에 따르면, 세계 센서 시장은 202년에 15억 달러를 시작으로 2030년 431.21억 달러로 예상이 됩니다. 코로나19로 인해 IoT 시장의 성장이 단기적으로 저해되는 반면, 트렌드는 향후 몇 년 동안 스마트 센서를 향한 것입니다. 이는 생산성 향상과 같은 센서의 수많은 장점 때문입니다. 고전류 능력, 설치 용이성, 전체 비용 절감, 뿐만 아니라 IoT 기술의 폭발과 같은 다른 요인들, 스마트 시티의 발전, 스마트폰 사용 증가, 및 기타 기술 발전이 있습니다.

 

 

3. 센서의 분류

서로 다른 원리에 따라 IoT 센서의 다양한 분류가 있습니다. 센서는 출력 신호, 에너지 관계, 및 기타 고려 사항 등 감지 원리에 따라 분류할 수 있습니다

 

감지 원리

IoT 센서는 감지 원리가 다양할 수 있으며, 이는 화학적, 생물학적, 물리적 효과의 다양한 메커니즘을 의미합니다. 저항성, 유도성, 용량성, 자전기, 광전, 압전, 자기 저항, 공진, 광전, 열전, 핵 방사선 및 반도체 센서가 있습니다.

 

아날로그 센서 및 디지털 센서.

출력 신호의 특성에 따라 센서는 아날로그 신호와 디지털 신호의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 아날로그 센서가 생성하는 감각 신호는 측정 결과에 비례하는 연속적인 출력 신호인 반면, 디지털 센서는 개별 신호를 생성합니다.

 

능동 및 수동 센서.

능동형 센서와 수동형 센서의 차이는 감지 요소와 측정 대상 사이의 에너지 관계에 따라 달라집니다. 능동형 센서는 입력된 비전기 에너지를 전기 에너지 출력으로 변환할 수 있으며 외부 전원 공급 장치가 필요하지 않습니다. 패시브 센서는 그 반대입니다.

 

접촉 및 비접촉 센서.

접촉식 센서는 센서 자체와 측정 대상을 일체로 간주하므로 현장에서 센서를 교정할 필요가 없습니다. 비접촉 센서의 경우 비접촉 측정을 통해 센서 개입의 영향을 제거하고 측정이 영향을 받지 않도록 할 수 있기 때문에 측정 정확도가 향상됩니다.

 

 

4. 상위 22가지 유형의 IoT 센서

1) 온도(Temperature) 센서

온도 센서를 생각하면 냉장고, 에어컨 및 이와 유사한 장치를 생각하는 것이 어렵지 않습니다. IoT의 출현으로, 이러한 센서는 다양한 산업 분야에서 자리를 잡았습니다. 온도 센서는 생태계에서 가장 기본적인 센서로 간주됩니다.

 

- 기능

온도 센서는 소스의 열 에너지를 측정하고 온도 변화를 감지하여 이해할 수 있는 데이터로 변환합니다. 예를 들어, 제조 기계는 특정 온도여야 합니다. 마찬가지로 농업에서도 적절한 온도를 유지하는 것이 작물 성장의 핵심입니다. 다음은 온도 센서의 5가지 하위 범주입니다.

●  열전대(Thermocouples)는 전압의 변화를 추적하여 온도를 측정하는 장치입니다. 장치 온도가 상승하면 열전대의 출력 전압도 올라갑니다.

●  저항 온도 감지기(RTD)는 저항 변화를 기반으로 장치 온도를 측정하는 데 사용되는 기기입니다. 예를 들어, 금속 장치의 저항이 양의 방향으로 발생하면 온도가 상승했음을 의미합니다. 가장 일반적인 RTD는 권선, 박막 및 코일입니다.

●  "THERM-ally sensitive res-ISTOR"라는 단어의 조합인 “THERMISTOR”는 온도 변화에 노출되면 물리적 저항을 변화시킵니다. 이것은 일반적으로 세라믹(코발트, 니켈 및 망간 산화물)으로 만들어집니다. THERMISTOR는 온도 변화(반복성 및 정확도)에 매우 빠르게 반응합니다.

●  집적 회로(반도체)는 발진기, 마이크로프로세서, 증폭기 및 컴퓨터 메모리 저장용으로 작동할 수 있는 작은 칩입니다. 이러한 장치의 논리는 간단합니다. 반도체의 전도도는 선형적으로 증가합니다. IC는 특히 저온에서 디지털 형식으로 직접 온도 판독값을 제공할 수 있습니다.

●  적외선 센서는 주변 환경의 특정 특성을 감지하여 온도를 감지합니다. 적외선을 방출하거나 감지합니다. 적외선 센서는 또한 물체에서 방출되는 열을 측정하고 움직임을 감지할 수 있습니다. 움직임을 감지하고 물체에서 방출되는 열을 측정할 수 있습니다.

 

- 사용 사례

전력 생산 및 용광로 모니터링 및 제어에서 항공기 엔진 및 식품 및 음료 가공에 이르기까지 온도 센서는 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 이 센서는 전자 온도계에 널리 사용됩니다. 적외선 센서는 일반적으로 고체 및 액체에서 가장 잘 작동합니다. 투명한 특성 때문에 가스에는 사용되지 않습니다.

 

2) 근접(Proximity) 센서

많은 IoT 앱에서 일반적으로 사용되는 근접 센서는 물리적 접촉 없이 주변 물체의 존재를 감지하는 데 사용됩니다. 이 센서는 전자기장 방사선만 방출하여 주변 지역의 변화를 찾습니다.

 

모션 센서와 혼동되는 경우가 많지만 둘 다 같은 것은 아닙니다. 근접 센서는 물체로부터의 거리를 측정하는 데만 사용됩니다. PIR(Pyroelectric InfraRed) 센서가 대표적인 예입니다.

 

- 기능

근접 센서는 가까운 물체의 이미지를 최종 사용자가 쉽게 이해할 수 있는 전기 신호로 변환합니다. 차량이 후진할 때 유용합니다. 운전자는 차량 근처에 있는 장애물에 대해 놀라움을 금치 못합니다. 근접 센서는 경기장, 쇼핑몰 및 공항의 주차 가능 여부를 감지하는 데에도 사용됩니다.다음은 근접 센서의 4가지 하위 범주입니다.

●  유도형 센서는 견고하며 금속 물체의 존재를 비접촉식으로 감지하는 데 사용됩니다. 즉, 그렇게하기 위해 전자기장을 적용합니다. 더 빠른 속도로 작동할 수 있으며 기계식 스위치에 비해 더 안정적입니다.

●  초음파 센서는 수중 음파 탐지기 또는 레이더와 유사한 표적의 거리를 측정하여 가혹한 조건에서 물체를 감지하는 데 이상적입니다.

●  광전 센서는 빛에 민감한 부품으로 구성됩니다. 광선을 사용하여 물체의 존재 또는 부재를 감지하며 비금속 물체의 장거리 감지에 이상적입니다. 예를 들어, 투과 빔 센서는 10m 이상 떨어진 물체를 볼 수 있습니다.

●  정전 용량 센서는 금속 및 비금속 물체를 모두 감지할 수 있으며 일반적으로 복잡한 응용 분야에 사용됩니다. 간단히 말해서 재료에 관계없이 모든 물체를 정확히 찾아낼 수 있습니다.

 

- 사용 사례

근접 센서는 고객과 고객이 관심을 가질 수 있는 제품 간의 움직임과 상관 관계를 감지할 수 있기 때문에 소매 산업에 이상적입니다. 적외선 센서보다 더 신뢰할 수 있는 것으로 간주되며 제조 및 장애물 회피 시스템에 사용됩니다. Apple의 iPhone에 의해 대중화된 모바일 멀티 터치 디스플레이는 정전식 센서의 가장 일반적인 예입니다.

 

3) 음향 및 소음(Acoustic and noise) 센서

이러한 센서는 연결된 장치 범위 내에서 방출되는 소음 수준을 캡처합니다. 음향 및 소음 센서는 통합 마이크를 사용하여 주변 소리를 분석합니다. 이를 통해 소음 수준을 추적하고 결과를 기반으로 보고서를 생성할 수 있습니다.

 

- 기능

이러한 커넥티드 장치는 소음 수준이 특히 위험할 수 있는 건설, 농업 및 제조에 광범위하게 사용됩니다. 도로 교통을 모니터링하고 고속도로의 소음 공해를 분석하는 데 사용됩니다. 특정 소음 감지기는 집 안에 있는 애완 동물이나 어린이의 웰빙을 보장하는 데 도움이 됩니다.다음은 음향 및 소음 센서의 두 가지 하위 범주입니다.

●  수중 청음기는 모든 방향에서 바다의 소리를 식별하고 기록하는 수중 장치입니다. 수중 세계가 조용하지 않다는 사실에 놀랄 수도 있습니다. 대부분의 해양 생물은 의사 소통, 먹이 사냥 및 번식을 위해 소리를 사용합니다. 수중 청음기는 10,971m 이상의 깊이에 배치할 수 있습니다. 3주 동안 심해 주변 소음 수준을 녹음할 수 있습니다.

●  지오폰(Geophone)은 지면의 움직임을 전압으로 변환하여 녹음 스테이션에서 녹음할 수 있는 장치입니다. 지진학자와 지구 물리학자가 지진 반응으로 간주되는 기준선에서 전압을 측정하는 데 사용합니다. 지오폰은 지구의 구조를 더 잘 분석하는 데 도움이 됩니다.

 

- 사용 사례

이것은 음악 시스템, 도난 경보기 및 전화와 같은 가전 제품에 사용됩니다. 소음 센서는 집안의 조명을 켜거나 끄기 위해 휘파람이나 박수를 감지하여 홈 오토메이션에서 중요한 역할을 합니다.

 

4) 습도(Humidity) 센서

이 센서는 공기의 상대 습도 또는 공기 중에 존재하는 수증기 및 기타 가스의 백분율을 추적하는 데 사용됩니다.

 

- 기능

고온 또는 부식성 환경에서 열전도율 센서는 내구성 있는 옵션입니다. 이 센서는 상대 습도가 아닌 절대 습도를 측정합니다. 일반적으로 습도 센서에는 소스에 얼마나 많은 열 에너지가 있는지 추적하는 온도 센서가 내장되어 있습니다. 습도 센서를 사용할 때 정확한 측정을 위해 표준 온도와 압력에서 공기의 밀도가 어떤지 아는 것이 중요합니다.습도 센서에는 용량성 및 저항성의 두 가지 주요 유형이 있습니다.

●  정전 용량 센서는 공기 중의 수분을 흡수할 수 있는 유전체 물질이 있는 두 개의 전극 층을 특징으로 합니다.

●  저항성 센서는 흡습성 전도층의 도움으로 두 전극 사이의 저항률 변화를 추적하여 상대 습도를 측정합니다.

 

- 사용 사례

습도 센서는 바닥에 결로를 방지하기 위해 공장에서 자주 사용됩니다. 이 센서를 사용하면 공장의 HVAC 시스템을 실시간으로 모니터링할 수 있으므로 수분 수준의 변화에 신속하게 대응할 수 있습니다. 또한 공기 중의 화학적 변화를 감지하여 산업 단위의 건강 위험을 예방하는 데 유용합니다. 습도 센서는 또한 기상 관측소가 적절한 예보를 하는 데 도움이 됩니다.

 

5) 이미지(Image) 센서

"광학 센서"라고도 합니다. 이렇게 연결된 스마트 장치는 시스템에 내장되어 이미지를 캡처하고 네트워크를 통해 전송할 수 있는 디지털 신호로 변환합니다.

 

- 기능

픽셀로 알려진 광검출기 어레이를 사용하여 제작됩니다. 이 센서는 빛에 반응하여 이미지로 변환한 후 분석을 위해 전기 신호로 추가로 처리합니다. 이미지 센서를 사용하면 연결된 IoT 장치가 센서가 설치된 환경을 볼 수 있습니다. 이러한 센서는 이미지를 처리하고 데이터를 사용하여 인간이 정보에 입각한 결정을 내리도록 맞춤화할 수 있습니다. 센서는 낮은 전력을 소비하지만 고품질 스틸 이미지 또는 비디오를 생성합니다. 서로 다른 기술을 사용하지만 유사한 품질의 결과를 표시하는 두 가지 유형의 이미지 센서가 있습니다.

●  전하 결합 소자(CCD)

●  상보성 금속 산화물 반도체(CMOS)

CCD 및 CMOS 이미지 센서는 모두 금속 산화물 반도체를 사용합니다.

 

- 사용 사례

이미지 센서는 로봇, 드론, 커넥티드 조명, 바코드 스캐너 및 디지털 카메라 시스템에 사용됩니다. 그런 다음 산업 모니터링, 보안 감시, 스마트 농업 및 의료 이미징 목적을 위한 도구로 사용할 수 있습니다. 스마트 차량, 야간 투시 장비, 군사 장비 및 레이더, 공장 및 사무실의 생체 인식 장치에 사용됩니다. Sony Pregius는 산업, 유틸리티 및 항공 사용을 위한 기술을 제공합니다.

 

6) 압력(Pressure) 센서

압력 센서는 유체(액체 또는 기체)가 팽창하는 것을 막는 데 필요한 힘의 양을 측정하는 연결된 장치입니다. 이 센서는 산업용 애플리케이션을 위한 가장 인기 있는 IoT 센서 중 하나입니다.

 

- 기능

탱크의 수위 측정 또는 동물 체중 측정과 같은 특정 유형의 응용 분야에서는 로드 셀을 압력 센서로 사용할 수 있습니다. 이 센서는 압력의 양을 감지한 다음 전기 신호로 변환합니다. 그런 다음 특정 압력 수준에서 작동하는 스위칭 출력 또는 압력에 비례하는 아날로그 출력을 생성합니다. 압력 센서는 사용하기 쉬우며, IoT 모듈에 연결하여 컴퓨터 화면에 표시할 데이터 생성을 시작할 수 있습니다. 압력 센서에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.

 

●  가스 압력 센서는 주로 석유 화학 및 에너지 산업에서 가스 압력의 변화를 모니터링하는 데 사용됩니다.

●  기압 센서는 대기압 변화를 측정하며 기상 관측소의 핵심입니다.

 

- 사용 사례

전 세계 모든 국가에서 가스 및 에너지 인프라는 시스템 압력을 추적하고 변동을 해결하기 위한 즉각적인 조치를 취하기 위해 이러한 센서에 크게 의존하고 있습니다. 압력 센서는 주거용 또는 상업용 건물의 누수를 확인하는 데에도 사용됩니다.

 

7) 자기(Magnetic) 센서

흥미롭게도, 이 센서는 근접 센서의 라인을 걷습니다. 전자기 방사선을 방출하여 물체의 존재를 감지합니다. 자기 센서는 자기장의 흐름, 강도 및 방향의 변화를 감지합니다.

 

- 기능

센서는 전자기장을 방출하고 필드 또는 리턴 신호의 변화에 반응합니다. 이 센서는 기계적 변위와 움직임을 측정합니다. 이는 자기장의 비접촉식 감지에 유용합니다. 또한 전기의 흐름을 제어할 수 있으므로 원치 않는 물체가 있을 때 조치를 트리거하는 데 사용할 수 있습니다. 자기 센서는 선형, 각도 및 회전 감지를 제공합니다.자기 센서에는 세 가지 유형이 있습니다.

●  TMR(Tunneling Magneto-Resistive) 센서

●  리드 스위치

●  홀 효과 센서

또는 응용 분야에 따라 근접 센서는 초음파 센서, 정전 용량 센서, 유도 센서 및 광전 센서로 분류됩니다.

 

- 사용 사례

근접 센서는 소매점, 박물관, 주차 공간, 공항, 쇼핑몰, 산업, 군사 및 방위 시스템에 사용됩니다. 자율 주행 차량, 자동 주차 시스템, 보안 경보, 도난 방지 시스템 및 위치 추적 시스템에 사용됩니다. Crocus는 고감도, 저전력 소비 자기 센서를 개발했습니다. 여기에는 고온 및 고주파 작동을 위한 내구성을 갖춘 특정 애플리케이션 기반 설계 기능이 있습니다.

 

8) 모션(Motion) 센서

이 센서는 특정 반경 내에서 움직임을 감지하여 누군가 또는 무언가의 존재에 대한 경고를 보냅니다.

 

- 기능

모션 센서는 리적 움직임을 감지한 다음 전기 신호로 변환합니다. 공공 장소에서 자주 봤을 겁니다. 이러한 장치는 자동 핸드 드라이어, 출입구, 변기 물 내리기 및 비누 디스펜서에 광범위하게 사용되며, 모두 상업용 건물 및 호텔에서 에너지를 절약하기 위해 널리 사용됩니다. 이 센서는 초음파 및 적외선 종류로 제공됩니다.

●  초음파 모션 센서는 주변의 물체에서 반사되어 센서로 돌아가는 초음파를 방출하여 물체의 존재와 센서에 얼마나 가까운지를 감지합니다.

●  적외선 모션 센서는 바로 근처의 온도 변동을 감지하여 사람, 동물 또는 물체의 존재를 나타내며, 이 모든 것이 적외선으로 일정량의 열 에너지를 방출합니다. 핸드 드라이어를 생각해 보면 될 것 같습니다.

●  마이크로파 펄스를 사용하여 물체의 존재를 감지하는 세 번째 유형의 모션 센서도 있습니다. 마이크로파 모션 센서는 다른 두 가지 유형의 센서보다 훨씬 더 큰 면적을 가지지만 전자 간섭에 훨씬 더 취약합니다.

 

- 사용 사례

모션 센서는 보안 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 주택 소유자와 상업용 건물은 침입자의 존재를 알릴 수 있는 비정상적인 활동을 감지하기 위해 카메라 트리거 및 게이트 모니터링 시스템에 이를 사용합니다.

 

9) 공기질(Air quality) 센서

공기질 센서는 화학 물질, 가스 및 부유 입자의 존재로 인한 공기 질의 변화를 감지합니다. 독성 또는 가연성 가스를 감지하는 데 유용합니다.

 

- 기능

전통적으로 이러한 센서는 베타 감쇠 모니터(BAM) 기술을 사용했으며, 에어로졸 입자의 실시간 감지와 같은 상당한 이점을 제공하기 때문에 테이퍼 요소 진동 마이크로 저울(TOEM)로 대체되고 있습니다. 이 센서는 공기 순도를 일관되게 측정합니다. 가스 센서 공기질 지수(AQI)는 공기질의 중요한 지표이며 이러한 센서는 공기질 표준을 유지하는 데 도움이 됩니다. 공기질 센서에는 두 가지 유형이 있습니다.

●  가스 센서는 이산화질소 및 이산화황 등과 같은 가스의 누출로 인한 공기 구성의 변화를 감지합니다.

●  입자 물질 센서는 불투명도를 측정하여 공기 중 먼지 또는 기타 부유 입자(PM10 및 PM2.5)의 존재를 감지합니다.

 

- 사용 사례

공기질 센서는 유독성 또는 가연성 가스를 모니터링하고, 도시의 공기질을 모니터링하고, 고무, 플라스틱 및 페인트를 제조하는 산업에서 사용됩니다. 또한 탄광, 화학 실험실 연구, 석유 및 가스, 제약 산업에서 유해 가스를 감지하여 사고를 방지하는 데 도움이 됩니다.Ambient Weather는 가정 및 사무실에서 사용할 수 있는 실외 미립자 물질 모니터를 제공합니다. 해당 지역의 오염 물질 수준 상승에 대해 경고합니다.

 

10) 가속도계(Acclerometers)

이러한 센서는 물체의 무중력 가속도를 캡처하는 데 사용되며, 이를 통해 경사와 진동을 측정할 수 있습니다. 가속도계는 통합된 물체의 진동을 측정하는 소형 장치입니다.

 

- 기능

물체가 정지 상태에서 속도로 이동할 때 가속도계는 해당 움직임에 의해 유도된 진동에 반응합니다. 가속도계에는 용량성 플레이트가 포함되어 있으며, 일부는 고정되어 있고 다른 일부는 스프링에 부착되어 있습니다. 물체가 움직이면 이러한 플레이트가 서로 관련하여 움직이기 시작하여 가속도의 변화를 측정할 수 있는 커패시턴스의 변화로 이어집니다. 가속도계는 일반적으로 저전력 장치이므로 배터리 구동식 애플리케이션에 이상적입니다. 가속도계는 가속도 데이터를 진동 주파수로 변환하여 비정상 움직임을 감지하는 진동 센서의 핵심입니다. IoT 컨텍스트에서 사용되는 주요 유형의 가속도계에는 홀 효과, 용량 성 및 압전 가속도계가 포함됩니다.

 

- 사용 사례

가속도계는 진동을 추적하여 기계가 제대로 작동하는지 여부를 측정하는 산업 환경에서 자주 사용됩니다.

 

11) 수질(Water quality) 센서

이 기기는 물의 순도를 유지하는 데 유용합니다. 전도도, 용존 산소 수준, pH, 온도, 탁도 및 염도와 같은 매개변수를 기반으로 측정합니다. 이 센서는 환경을 보존하고 공중 보건을 유지하는 데 도움이 됩니다.

 

- 기능

수질은 개별 소비 및 산업 사용에 대한 적합성을 보장하기 위해 이러한 매개변수에 대해 평가됩니다. 수질 센서는 물의 화학적, 생물학적, 물리적 상태를 분석하여 순도를 유지하기 위한 적절한 결정을 내릴 수 있도록 합니다. 이 장치는 보일러와 호수, 강, 연못과 같은 수역에 저장된 물의 순도를 측정할 수 있습니다. 이러한 센서는 잠수정 또는 부유식일 수 있습니다. 응용 분야에 따라 세 가지 유형의 수질 센서가 있습니다.

●  pH 센서는 알칼리도를 계산하고 비교하여 수질을 모니터링합니다.

●  탁도 센서는 물에 의해 산란되는 빛의 양을 계산하여 물 속의 부유 물질을 추정합니다. 맑은 물을 통과하는 빛은 더 많고 탁한 물은 덜 통과합니다.

●  ORP(산화 환원 전위) 센서는 이온 모니터링에 사용됩니다. 산화제 또는 환원제로 작용하는 물의 능력을 측정합니다.

 

- 사용 사례

수질 센서는 수영장과 오버헤드 탱크(염소 잔류 센서)에 사용됩니다. 또한 강과 하천, 폐수 및 수중 폐수 측정(탁도 센서)의 대규모 품질 측정에도 사용됩니다. Vernier는 수영장의 수질을 제어하기 위한 ORP 센서를 제공합니다.

 

12) 자이로스코프(Gyroscope)

자이로스코프 센서는 3차원 공간에서 물체의 방향에 대한 데이터를 캡처하는 데 사용됩니다. 각속도 센서 또는 각속도 센서라고도 합니다. 자이로스코프의 원리는 지구의 중력을 사용하여 물체의 각운동을 추적하는 것입니다. 따라서 자이로스코프를 만들기 위해 자유롭게 회전하는 디스크(로터라고 함)가 보다 안정적인 휠의 중앙에 있는 회전축에 장착됩니다. 축이 회전할 때 로터는 정지 상태를 유지하므로 어느 방향이 아래쪽인지 나타냅니다.

 

- 기능

자이로스코프는 물체의 속도나 각속도를 실시간으로 계산할 수 있으므로 대부분의 스마트 내비게이션 시스템의 중요한 구성 요소입니다. 이 계측기는 대부분의 가속도계 칩에 소형 패키지로 통합되어 있어 전자 장치에서 보다 정확한 동작 감지를 가능하게 합니다. 자이로스코프가 포착할 수 있는 각속도 측정에는 yaw(위에서 물체를 볼 때의 수평 회전), roll(정면에서 물체를 볼 때의 수평 회전) 및 pitch(정면에서 물체를 볼 때의 수직 회전)의 세 가지 유형이 있습니다. 자이로스코프의 유형에는 회전식, 진동 구조, 광학 및 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 자이로스코프가 포함됩니다.

 

- 사용 사례

자이로스코프 센서는 현대 자동차 시스템에 필수적입니다. 더 나은 자동차 내비게이션을 용이하게 할 뿐만 아니라 미끄러짐을 감지하고 자동 제동으로 대응할 수 있습니다. 또한 모바일 게임 디자인에서도 널리 사용되며 휴대폰이 게임이 세로 모드인지 가로 모드인지(따라서 게임을 가장 잘 플레이하는 방법)를 감지할 수 있습니다.

 

13) 레벨(Level) 센서

이러한 장치는 개방형 또는 폐쇄형 시스템에서 액체 또는 기타 물질의 수준을 측정하는 데 사용됩니다. 기업이 보관 또는 운송 시스템의 품목 수준을 모니터링, 측정 및 유지하는 데 도움이 됩니다.

 

- 기능

레벨 센서는 물질의 레벨을 측정하는 데 도움이 됩니다. 레벨 센서는 범람으로 인한 운송 사고를 계속 확인합니다. 당연히 이러한 센서는 액체 재고를 유지하는 데에도 유용합니다. 레벨 센서는 침습적 및 비접촉식 센서로도 분류할 수 있습니다. 침습적 센서는 물질과 직접 접촉하는 상태를 유지하는 반면, 비접촉식 센서는 소리 또는 마이크로파를 사용하여 물질을 측정합니다. 용도에 따라 두 가지 유형의 레벨 센서가 있습니다.

●  포인트 레벨 센서는 저장 용기의 지정된 지점에 액체가 있음을 나타냅니다.

●  연속 레벨 센서는 저장 용기에서 사용할 수 있는 액체의 정확한 레벨을 측정합니다.

다음은 다양한 산업 분야에서 사용되는 일반적인 유형의 레벨 센서입니다.

플로트 스위치, 정전 용량 센서, 광학 센서, 전도성 센서, 소리굽쇠, 초음파 장치, 레이다

 

- 사용 사례

레벨 센서는 주로 대형 차량의 연료 측정, 조위 계산을 위한 해수면 모니터링, 쓰나미 경보 발령에 사용됩니다. 또한 저수지, 의료 장비, 유압 저수지, 음료 및 제약 가공에도 사용됩니다. Sierra Instruments는 기업이 액체 및 가스의 최적 수준을 유지할 수 있도록 지원하는 산업 등급 레벨 센서를 생산합니다.

 

14) 유량 및 가스(Flow and gas) 센서

가스 센서는 온실 가스 및 독소를 포함하여 공기 중의 다양한 가스 농도를 감지하기 위해 제조, 건강 및 석유 및 가스 산업에서 자주 사용됩니다. 움직이는 유체(액체 또는 기체)의 유량을 감지하는 유량 센서와 유사합니다.

 

- 기능

●  가스 센서는 전통적으로 투박한 장치였지만 최근의 발전으로 인해 음주 측정기 또는 일산화탄소 감지기와 같은 로컬 응용 분야에 사용할 수 있는 저전력 버전이 등장했습니다. 스마트 미터에 연결하면 가스 센서가 원격으로 가스 농도를 측정할 수 있습니다. 가스 누출이 감지되면 가스 센서가 원격 제어 시스템에 즉각적인 경고를 보내 종료를 시작할 수 있습니다. 반면에 유량 센서는 가스 밀도에 대한 정보를 적절하게 프로그래밍한 후 열선을 통해 이동할 때 가스의 냉각 효과를 측정하여 작동합니다.

●  유량 센서는 액체 유량 및 디스펜싱을 제어하는 데 도움이 되며, 작은 변화도 구현되는 모든 곳에서 큰 차이를 만듭니다.

 

- 사용 사례

제조 장치는 가스 센서를 설치하여 실내 공기질을 모니터링하고 독성 또는 가연성 물질의 존재를 감지하여 작업장 안전을 향상시킵니다. 이러한 센서는 건물 HVAC 시스템에 통합되어 공기 질을 개선하고 건물 거주자에게 더 나은 편안함을 보장할 수도 있습니다. 유량 센서는 산소 디스펜서와 같은 의료 응용 분야에서 자주 사용됩니다.

 

15) 화학(Chemical) 센서

액체와 기체의 화학적 조성 변화를 감지하는 데 사용됩니다. 화학 센서는 구성 요소의 오염을 제어하고 사고를 방지하는 데 널리 사용됩니다.

 

- 기능

이름에서 알 수 있듯이 이 장치는 화학적 오염을 감지합니다. 물질의 화학적 조성 변화를 추적하는 데 도움이 됩니다. 이 센서는 물질의 물리적 특성을 측정 가능한 디지털 신호로 변환합니다. 일반적으로 사용되는 화학 센서는 화학 전계 효과 트랜지스터, 화학 저항기, 전기 화학 가스 센서, 형광 염화물 센서, 황화수소 센서, 비분산 적외선 센서, pH 유리 전극, 전위차 센서 및 산화 아연 나노로드 센서입니다.

 

- 사용 사례

화학 센서는 제약, 자동차, 가정 및 사무실 경보 시스템과 같은 다양한 산업 분야의 공정 제어에 사용됩니다. 이 센서는 제조 단위, 실험실 및 공장에서 유해한 화학 물질의 우발적 방출을 확인하는 데 도움이 됩니다. 폭발성 및 방사성 물질도 감지하며 우주 정거장, 제약 산업 및 실험실 등의 재활용 공정에 사용할 수 있습니다. Atonap는 물질의 순도를 유지하기 위한 화학 IoT 센서의 선두 제조업체입니다.

 

16) 적외선(Infrared) 센서

적외선 센서는 모션 센서에 대한 비용 효율적인 대안입니다. 모든 물체는 일정량의 열 복사를 방출하며, 이 열 복사는 이러한 센서가 감지하고 반응할 수 있는 것입니다.

 

- 기능

적외선 센서는 기계나 근처에 있는 사람과 같은 물체가 방출하는 에너지를 감지합니다. 그런 다음 온도를 측정하기 위해 전자 회로에 파동을 전송합니다. 수신된 에너지 신호의 강도에 따라 적외선 센서의 출력이 달라집니다. 적외선 센서에는 능동 및 수동의 두 가지 유형이 있습니다.

●  능동형 적외선 센서는 광 다이오드와 같은 적외선 감지기를 사용하여 물체를 감지합니다.

●  수동 적외선 센서는 열과 양자의 두 가지 하위 유형으로 나뉘며 그 중 양자 센서가 훨씬 빠릅니다.

 

- 사용 사례

적외선 센서에는 의심스러운 활동에 대해 경찰에 경고하는 것부터 누군가가 특정 반경 내에 들어올 때 조명을 켜는 것, 산업 공장의 화학 물질 누출 감지에 이르기까지 여러 보안 응용 프로그램이 있습니다. 또한 환자의 압력과 혈류를 추적하거나 스마트워치에 포함하여 체력 수준을 모니터링하는 의료 응용 프로그램도 있습니다.

 

17) 레인(Rain) 센서

이 장치는 비를 감지하는 데 유용합니다. 적외선(IR) 송신기 장치를 사용하여 다양한 강도의 빛을 수신하고 반사합니다. 이러한 센서는 독립형 솔루션 또는 네트워크에서 사용할 수 있습니다.

 

- 기능

레인 센서는 반사 또는 시정 조치를 시작하기 위해 강우 수준을 표시합니다. 이 센서는 물과 접촉하면 자동으로 켜지는 스위치처럼 작동합니다. 레인 센서는 저항성 쌍극자로 작동합니다. 이 센서는 날씨가 건조할 때 높은 저항을 보이고 습할 때 더 낮은 저항을 보여줍니다. 이 기기는 설치가 쉽고 비용 효율적입니다. 또한 물을 절약하고 급수 시스템을 피하는 데 도움이 됩니다. 레인 센서의 일반적인 유형은 다음과 같습니다.

●  집수조(Water collection basins)

●  전도성 센서(Conductive sensors)

●  흡습성 디스크(Hygroscopic disk)

●  동결 센서(Freeze sensors)

 

- 사용 사례

레인 센서는 농업 산업의 관개 시스템 및 물 스프링클러 시스템에 사용됩니다. 강우량을 측정하고 자동화 시스템을 통해 물의 흐름을 조절하여 식물의 건강을 유지합니다. 레인 센서는 과습을 제어하고 운영 비용을 절감합니다. 이 센서는 또한 자동차에 설치되어 와이퍼를 자동으로 작동시켜 사고를 방지하는 데 도움이 됩니다. D+H 메카트로닉스는 와이퍼의 자동 보강을 위해 레인 센서로 구현되는 컴팩트한 디자인의 레인 모니터링 시스템을 제조합니다. 레인 센서는 특수 위성 통신 안테나에도 사용됩니다. 센서는 마일라 랩을 건조하게 유지하는 데 도움이 되는 공중 급수 입구 위에 빗물 송풍기를 활성화합니다.

 

18) 광학(Optical) 센서

여기에는 전자 광학 및 광 센서가 모두 포함됩니다. 일정량의 빛을 포착한 다음 디지털 신호로 변환하는 환경 센서입니다.

 

- 기능

광학 센서는 적외선 수준에서 자외선 수준까지 전자기 에너지를 측정하는 데 주로 사용됩니다. 주파수, 파장, 강도 및 편광을 포함한 빛의 다양한 특성을 감지할 수 있습니다. 광 다이오드는 일반적으로 광 센서에 사용됩니다. 빛을 전류로 변환하여 정확한 수준의 광도를 감지할 수 있습니다. 광학 센서는 물 표면에서 반사된 후 프리즘에서 빛의 굴절을 추적하여 수위를 감지할 수 있습니다. 광학 센서의 유형에는 광섬유, 고온계, 광검출기 및 근접 센서가 포함됩니다.

 

- 사용 사례

광학 센서는 자동차 산업에서 빛 감지, 물체 인식 및 스마트 주차와 같은 기능에 사용됩니다. 또한 스마트 시티의 도시 인프라에서 안면 인식, 교통 모니터링 및 적응형 가로등을 위해 사용됩니다.

 

19) 연기(Smoke) 센서

이들은 공기 중에 연기나 공기 중 입자가 있음을 나타내는 전자 화재 방지 장치입니다.

 

- 기능

광학 연기 센서는 챔버 내 연기의 존재를 감지하고 경보 발생과 같은 출력을 제공합니다.이온화 경보는 방사성 물질에 대해 작동합니다. 소량의 방사성 물질이 두 개의 전하를 띤 판 사이에 놓여 있습니다. 더 작은 연기 입자도 감지합니다. 연기 감지기에는 두 가지 유형이 있습니다.

●  광학 센서는 광전 연기 감지기라고도 합니다. 연기의 존재로 인한 빛의 산란을 측정합니다.

●  이온화 센서는 더 큰 화염에 더 민감하고 광전 센서는 연기가 나는 화재도 감지합니다.

●  흡인 연기 감지기(ASD)는 시장에서 사용할 수 있는 가장 진보되고 매우 민감한 연기 센서 중 하나입니다.

 

- 사용 사례

광학 연기 센서는 거의 모든 공장, 사무실 및 다층 주거용 건물에 설치됩니다. 이 센서는 연기를 조기에 정확하게 감지하여 우발적인 화재로부터 이러한 시설을 보호합니다. Credencys는 모바일 장치를 통해 액세스할 수 있는 스마트 IoT 기반 연기 감지기를 제조합니다. 또한 이러한 감지기는 연결된 장치에 푸시 알림을 보내 화재 발생 시 사용자에게 경고합니다.

 

20) 광(Light) 센서

빛 에너지(광자)를 전기 에너지로 변환하는 광전 센서입니다. 휴대폰과 노트북의 주변 조명 설정을 포함하여 보안 및 밝기 제어에 대한 여러 응용 프로그램이 있습니다.

 

- 기능

광 센서는 빛의 양을 측정한 다음 이를 IoT 기기가 읽을 수 있는 전기 에너지로 변환하여 작동합니다. 대부분의 경우, 광 센서는 모션 센서에 대한 저렴한 대안입니다. 엘리베이터나 복도에서 물리적 존재를 감지하고 그에 따라 조명을 켤 수 있기 때문입니다. 두 가지 인기 있는 유형의 광 센서가 있습니다.

●  포토레지스터는 황화 카드뮴으로 알려진 반도체 재료로 만들어지며 방사선에 의한 저항 변화를 통해 작동하며 아날로그 광 센서로 다소 효과적이고 안정적으로 사용할 수 있습니다.

●  포토다이오드는 내부 광전 효과에 작용합니다. 광자가 흡수된 다음 전자가 전도도 대역으로 전달되어 전자-정공 쌍이 생성됩니다. 증폭기가 포토다이오드에 추가되면 광 트랜지스터로 알려져 있으며 더 나은 감광도를 가능하게 합니다.

 

- 사용 사례

광 센서는 토양에 흡수된 빛의 양과 해당 토양에서 식물이 얼마나 빨리 자랄 수 있는지 측정하는 데 도움이 되는 농업의 중요한 부분입니다. 또한 외부 자연광과 관련하여 내부 조명이 얼마나 밝아야 하는지 결정하기 위해 상업적 맥락에서 사용됩니다.

 

21) LDR 센서 또는 광 종속 저항기(Light Dependent Resistors)

포토레지스터라고도 하는 이 기기는 빛의 강도를 감지하여 작동합니다. 이 센서는 광전도 원리에 따라 작동합니다. 이 원리에 따르면 빛 흡수시 물질의 전도성이 증가합니다. LDR의 저항은 저조도 조건에서 높으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

 

- 기능

LDR 센서는 떨어지는 빛에 반응하여 경보를 울리거나 조치를 취하는 것과 같은 출력을 제공합니다. 이 센서는 반도체 감광성 재료로 만들어집니다. 센서 주변의 광도가 임계값을 초과하면 센서가 트리거됩니다. 이 감광성 저항기는 황화 카드뮴(CdS) 전지로 만들어집니다. LDR 센서에는 두 가지 유형이 있습니다.

●  내부 포토 저항기(Intrinsic Photo Resistors)

●  외부 포토 저항기(Extrinsic Photo Resistors)

 

- 사용 사례

LDR 센서는 일반적으로 주간 또는 야간, 주변 조명, 자동 헤드라이트 조광기, 위치 센서 및 자동차의 자동 백미러를 감지하여 가로등을 자동화하는 데 사용됩니다. 이러한 센서를 설치하면 고속도로를 따라 투광 조명을 수동으로 작동하는 것에 비해 에너지와 비용을 절약하는 데 도움이 됩니다. 가로등을 수동으로 제어할 필요가 없도록 스마트 시티 개념에서 널리 사용되고 있습니다. Potential Labs는 보다 쉽게 제어할 수 있도록 컴퓨터 시스템에 연결할 수 있는 IoT 기반 LDR 센서를 제공합니다.

 

22) 알코올(Alcohol) 센서

이름에서 알 수 있듯이 이러한 장치는 공기 중의 알코올 또는 에탄올 함량을 측정하는 데 유용합니다. 이 센서는 일반적으로 개인의 호흡에서 알코올의 분자 함량을 추정하기 위해 음주 측정기에 사용됩니다.

 

- 기능

알코올 센서는 알코올 함량을 감지하고 이를 변환하여 혈액과 같은 물질의 알코올 농도를 추정합니다.알코올 센서는 주로 혈중 알코올 농도(BAC)를 추정하는 데 사용됩니다. 이 센서는 음주 운전으로 인한 교통 사고를 제어하는 데 유용합니다. 이 알코올 센서에는 세 가지 유형이 있습니다.

 

●  기존의 음주 측정기는 중크롬산 칼륨, 황산 및 질산은으로 구성됩니다. 에탄올이 있는 상태에서 이러한 화합물의 산화 및 환원은 센서가 알코올의 존재 또는 부재를 추론하는 데 도움이 됩니다.

●  인톡시라이저는 음주 측정기보다 더 정확합니다. 적외선(IR)을 사용하여 알코올 분자와 반응할 때 파장의 편향을 측정합니다.

●   Alco-Sensor는 가장 진보된 알코올 센서입니다. 이들은 연료 전지 알코올 센서라고도 합니다.

 

- 사용 사례

공장, 광산 및 기타 위험한 작업의 직원이나 작업자의 알코올 소비를 감지하는 데 유용합니다. Senseair는 Alco-Sensor를 사용하여 "자동 엔진 잠금 시스템"을 개발했습니다. 이 시스템은 비접촉식이며 운전자의 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있습니다. 이 모든 것은 운전자가 편안하게 앉아서 정상적으로 숨을 쉬는 동안 발생합니다.

 

 

5. 산업군별 IoT 센서 사용 분류표( ◎  :  주사용 센서)

구분	식·약품	헬스케어 ·의료	운송 ·물류	에너지	해양	항공
온도	◎	○	◎	○	◎	○
광	○	◎	○	○	◎	○
습도	◎	○	○	○	○	○
압력		○	○	◎	◎	◎
속도/가속도		○	◎	○	◎	◎
자이로		○	◎	○	◎	◎
가스				◎	○	◎
초음파		○		○	○	○
화학성분	○			○	○
유량				◎	○
자기						○
전류		○

 

 

 

6. IoT 센서의 미래

IoT 센서의 미래 사용은 매우 유망합니다. 우리는 이러한 장치가 일상 생활의 훨씬 더 많은 측면에 통합되는 것을 볼 수 있을 것으로 기대할 수 있습니다. 예를 들어, 의료 분야에서 웨어러블 센서는 환자를 실시간으로 모니터링하여 의사가 활력 징후를 추적하고 질병의 초기 징후를 감지할 수 있도록 합니다. IoT 센서는 또한 스마트 홈 및 건물의 에너지 사용을 최적화하고 폐기물을 줄이는 데 사용할 수 있습니다. 산업 환경에서 작업자의 안전과 효율성을 개선하는 데에도 적용할 수 있습니다. 농업에서 IoT 센서는 토양 수분 수준을 모니터링할 수 있습니다. 작물 성장 추적, 해충이나 질병의 초기 징후를 감지합니다.

 

우리가 더욱 발전된 IoT 기술을 계속 개발함에 따라 스마트 시티에서 운송에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 센서의 훨씬 더 혁신적인 사용을 기대할 수 있습니다. 이러한 센서에서 수집할 수 있는 방대한 양의 데이터를 통해 효율성, 지속 가능성 및 삶의 질을 개선할 수 있는 가능성은 무궁무진합니다. IoT 센서는 스마트 시티에서 사용됩니다. 가정, 공장. IoT 솔루션이 있는 경우, 프로세스에 관련된 IoT 센서가 있을 가능성이 있습니다. 또한 농업, 운송, 의료 및 제조와 같은 산업 전반에 걸쳐 사용됩니다.

 

우리가 더욱 연결되고 데이터 중심적인 세상으로 이동함에 따라, IoT 센서의 미래는 밝습니다.

 

 

1. https://blog.naver.com/numerouno/222079569416
2. https://www.mokosmart.com/ko/internet-of-things-sensors/
3. https://blog.naver.com/jooanet123/222174146737
4. https://tlflwmzpdj.tistory.com/25
5. https://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=91429
6. https://freeeway.com/16-types-of-sensors-used-in-iot/
7. https://www.thomasnet.com/articles/instruments-controls/types-of-internet-of-things-iot-sensors/
8. https://behrtech.com/blog/top-10-iot-sensor-types/