IoT 센서

정의

• IoT(Internet of Things) 센서는 IoT 기술의 중요한 구성요소 중 하나로 사물인터넷을 기반으로 주변 환경, 기기 정보 등의 정보 및 데이터를 감지하고 측정하는 센서를 의미한다.

건설분야의 IoT 센서 활용

• 건설분야에서의 IoT 센서는 현장에서 발생하는 다양한 데이터를 실시간으로 수집 및 분석하여 전체적인 프로젝트 관리와 관련된 주요 정보를 제공함으로써 작업의 효율성을 높이고 안전성을 강화할 수 있는 매우 중요한 요소이다.
• 건설 분야에서 IoT 센서는 아래와 같은 분야에 활용할 수 있다.

1. 모니터링 : 구조물, 건축물 등의 내외부 온도, 습도, 가스 및 분진 등의 농도, 누수 등을 실시간 감지하여 구조물과 건축물의 안전성을 점검한다.

2. 구조물 감지 : 교량, 터널, 지하구조물 등 구조물의 주요 부재, 위치 등에서의 변형, 균열, 진동 등을 모니터링 및 감지함으로써 구조물의 상태를 파악한다.

3. 기계 및 장비 모니터링 : 건설기계, 장비의 작동 상태를 실시간으로 추적하여 유지보수 효율성을 높인다.

4. 환경 모니터링 : 건설 현장, 구조물 및 건축물의 주변 환경 등에 대한 공기, 기후, 소음, 진동 등 환경 여건의 모니터링을 통해 작업자의 안전과 주변 환경을 보호한다.

5. 자동화 및 제어 : 건설현장의 IoT 센서 데이터를 기반으로 자동화된 프로세스를 관리하고 효율적인 에너지 사용을 지원한다.

IoT 센서 분류

기술별 분류 방법

분류		내용
소재		센서의 재료에 따른 분류 금속, 반도체, 세라믹, 광섬유, 유전체, 고분자, 생체물질, 복합재료 등으로 분류 지능형 센서의 경우, 실리콘 또는 실리콘 화합물 기반이 다수
출력신호	아날로그	출력이 연속적으로 변하는 아날로그 신호, 출력신호를 진폭으로 나타냄
	디지털	디지털 형태로 출력함 전송이 용이하고, 재현성이 우수하며, 신뢰성이 높음
전원	변조형(수동)	외부 전원 공급, 입력은 출력만 제어함 포토트랜지스터, 서미스터 등
	자가발전형(능동)	입력에 의한 전원 공급 태양전지, 열전대 등
변환형상	역학	근접센서, 회적각센서, 레벨센서, 가속도센서, 진동센서, 하중센서, 압력센서, 유량센서 등
	전자기	홀센서, 홀IC, 자기저항(MR) 센서 등
	광	포토다이오드, 포토트랜지스터, 적외선센서, 가시광센서, 자외선센서, 이미지센서 등
	온도	열전대, RTD, NTC/PTC 서미스터, IC 온도센서
	화학	가스센서, 습도센서, 이온센서, 효소센서 등

측정매체별 분류 방법

분류	내용
온도	공기, 작업환경, 기계 또는 열건조를 추적 접촉식과 비접촉식으로 구분
수분	습도 측정 농업환경, HAVC 등에 적용
음향	특정 환경에서의 소음 수준을 측정
초음파	초음파를 발생시켜 두께, 움직임을 검출 정전효과 방식과 압전소자 방식 등으로 구분
수위	자연재해를 방지하기 위한 수위 센서로 홍수 경보 및 분석, 예측 등에 활용
모션	움직임, 동작 등의 감지를 통한 모니터링
소재	센서의 재료에 따른 분류 금속, 반도체, 세라믹, 광섬유, 유전체, 고분자, 생체물질, 복합재료 등으로 분류
자이로스코프	회전 및 각속도 측정 내비게이션 시스템, 로봇공학 등에 주로 적용
화학	화학물질 검출 센서
이미지	광학 데이터를 전기적 임펄스로 변환시키는 센서

용도별 분류 방법

분류	내용
소비/가전	가전제품, 조명, 도어 등에 적용되는 지능형 센서 온도/습도 센서, 진동/소음센서, 접촉, 터치, 압력센서, 마이크로폰, 카메라, 근접, 조도, 색감센서, 가속도/지자기계, 체온센서 등
의료/건강	의료기기, 웨어러블 기기, 건강 기구 및 기계 등에 적용되는 지능형 센서 체온계, 혈압계, 심전도/심박센서, 지문/홍채 인식 센서 등
항공	항공기에 적용되어 비행 제어를 지원하는 지능형 센서 기온, 습도, 풍속, 풍향 센서, 레인, 라이다, RF/Laser 기반 고도 센서 등
자동차	차량에 적용되는 지능형 센서 흡/배기가스 센서, 유량센서, 공기압 센서, 온도/습도 센서, 마이크로폰, 카메라 등
가정/빌딩	스마트홈, 스마트 빌딩에 적용되는 지능형 센서 CO2, 미세먼지, 황사 감지, 카메라, 적외선, 음향, 진동 감지 센서, 동작 센서, 압력 센서 등
도시/환경	스마트시티와 관련되어 적용되는 지능형 센서 기압/온도/습도 센서, 일조량/적외선/자외선 센서, 황사/먼지/오존 감지 센서, 방사능 감지 센서 등

IoT 센서 데이터

IoT 센서 데이터 흐름 예측 개념도

• 현장의 IoT 센서 데이터의 흐름은 아래 그림과 같다. 현장에 설치된 IoT 센서로부터 각종 데이터가 수집되고 이는 현장 상황실의 게이트웨이를 통해 현장 엣지로 모여 각종 필요 프로세싱을 거쳐 중앙 플랫폼에 저장되어 활용된다.

그림 1. 현장 IoT 센서 데이터 흐름도

IoT 센서 정보

• 수집하고자 하는 환경정보 : 소음, 분진, 진동, 온·습도, 풍향·속, GPS

- 소음, 분진, 진동 데이터는 자체적으로 개발한 통합 센싱 모듈을 통해 수집하고, 온·습도, 풍향·속 데이터는 현장에 설치할 기상측기를 통해 수집한다.

- 데이터의 송·수신은 GPS 데이터 취득이 가능한 LTE 통신망을 활용한다.

- 통합 센싱 모듈에 포함되는 세부 센서 및 기상측기의 기본 정보는 아래 표와 같다.

환경정보별 활용 센서

환경정보	이미지	구분	상세 스펙
소음		모델명	ISC-40740
		제조사	TDK InvenSense
		크기	4 x 3 x 1.2(mm)
		무게	572.2(mg)
		측정단위	dBA
분진		모델명	SPS30
		제조사	SENSIRION
		크기	41 x 41 x 12(mm)
		무게	25(g)
		측정단위	㎍/㎥
온/습도		모델명	SHT30A
		제조사	SENSIRION
		크기	2.5 x 2.5 x 0.9(mm)
		무게	-
		측정단위	온도(℃), 습도(%)
진동		모델명	IIS3DWBTR
		제조사	STMicroelectronics
		크기	2.5 x 3 x 0.83(mm)
		무게	14(mg)
		측정단위	중력가속도(g)
기상측기		모델명	WH-2300S
		제조사	찬주테크(주)
		크기	모니터 175 x 145 x 52(mm)
		무게	3kg 내외
		측정단위	온도: 섭씨 –40 ~ 60°C 상대습도: 10 ~ 99% 강우량: 0 ~ 9999mm 풍속: 0 ~ 50m/sec 풍향: 0 ~ 360°

• 통합 센싱 모듈의 전력을 공급하기 위한 배터리의 정보는 다음 표와 같다.

센싱모듈 전력공급 세부사항

항목	내용
전원	배터리
용량	완충시 7일 이상 사용 가능
패키징	플라스틱 박스
기타	케이블 연결 및 배터리 교체가 용이하도록 설계

건설현장의 IoT 센서 활용 등 관련 보도자료

1. IoT 센서를 활용한 스마트 건설 기술(IT dongA, 2021년 11월 18일 보도자료)
2. 서울 노후건축물의 IoT 센서를 통한 안전관리(대한전문건설신문, 2021년 6월 7일 보도자료)
3. 80여종의 IoT 센서(대한경제, 2023년 4월 18일 보도자료)
4. IoT와 AI, 건설현장의 안전과 생산성 제고(산업일보, 2022년 10월 24일 보도자료)
5. IoT 기반 스마트 거푸집 기술(HeoolDD, 2022년 10월 10일 보도자료)
6. 건설현장의 스마트기술 도입(뉴스워치, 2023년 1월 20일 보도자료)
7. 현대건설, 사전감지 안전 IoT 시스템 개발(이코리아, 2021년 4월 22일 보도자료)
8. IoT 기반 스마트 안전관리로 건설현장의 추락사고 예방(공학저널, 2021년 12월 14일 보도자료)
9. 안양시, IoT 센서 활용 노후 시설물 안전관리 시스템 구축(데일리안, 2023년 5월 2일 보도자료)

관련규정

• 스마트건설기술 활성화 지침(안)(국토교통부, 2021년 11월 고시)
• 스마트건설기술 현장 적용 가이드라인(국토교통부, 2021년 3월)

- 파일:스마트건설기술 현장 적용 가이드라인.pdf

관련용어

• 사물 인터넷
• 스마트 안전관리장비
• 모바일 기술
• 스마트밴드
• 웨어러블 카메라