4차 산업혁명, 사물 인터넷, 초지능화와 초연결성, 그리고 사회의 스마트화로 시대는 발전하고 있습니다. 우리의 일상도 웨어러블 기기, 증강 혹은 가상 현실, 스마트 홈과 스마트 리빙으로 보다 나아지고 있죠. 스마트 홈에서는 용어 그대로 집 혹은 집의 요소들이 스스로 판단하고 생각하고 결정합니다. 이는 우리의 일상을 더욱 쾌적하고 보다 안전, 건강하게 유지하기 위한 스마트 리빙과도 연결되지요.
지금의 주택, 혹은 가까운 미래의 주택에서 기능은 더욱 다양해집니다. HVAC(Heating, Ventilation, Air Conditioning, 즉 난방, 통풍, 공기조화)의 최적 조절로 실내는 더 안락해지고, 태양광 패널은 에너지 공급원으로 자리를 잡아가고, 이외에도 풍력 등의 추가 에너지원, 그리고 에너지를 효율적으로 관리하기 위한 스마트 그리드(smart grid), 스마트 미터링(smart metering) 기술은 더 발달합니다. 화재 경보나 침입자 알림과 같이 안전과 보안 기능은 더욱 강화되고, 외부의 조명이나 살수기(sprinkler) 등의 기능은 한층 더 지능화가 되겠죠. 냉장고나 세탁기와 같은 가전 기기, 전기 자동차나 드론 등의 탈것, 운송 수단, 그리고 온라인 학습, 건강 체크, 그리고 게임이나 오락 등 집이 보유하고 있는 기능들은 점점 더 수준이 높아지며 다양화될 것입니다.
스마트 홈의 성능을 살펴보면, 연결성, 통신, 원격 제어, 자동화, 지능화, 쾌적함, 안전과 보완, 에너지 절약 등의 키워드들을 생각할 수 있습니다. 그리고 각각의 기능을 수행하는 소프트웨어와 하드웨어들, 기기들, 여기에 부착된 센서들이 있죠. 이들은 실로 다양하고 친절한 서비스를 제공합니다.
예를 들어, 용도와 시간대에 맞도록 밝기와 색상을 조절하여 주는 감성 조명, 밖의 날씨를 일러주는 스마트 옷장, 특별히 좋아하는 프로나 연예인의 등장을 알려주는 TV, 음식물들의 목록과 유통 기한을 표시하는 냉장고, 건강 정보를 가지고 간섭하고 잔소리하는 운동 기구와 체중계 등등 스마트 홈 안에는 스마트 리빙이 있습니다. 산책을 나가도 건강과 운동량을 감지하는 센서와 통신 모듈이 곁에서 보살펴 주기도 하죠.
스마트 홈의 기본 컨셉은 크라우드를 통하여 외부에서 집을 상황을 인식하고, 기능을 제어하는 것이죠. 즉, 스마트폰의 어플이나 웹브라우저 등으로 상황을 인식하거나 명령을 전달하여 집의 내외부의 쾌적함과 안전, 보안을 유지합니다. 이 경우에는 센서와 액튜에이터 모두가 집안에 설치된 상황이 되겠죠.
외부로부터의 입력뿐만아니라 실내, 혹은 집의 내외부에서 발생되는 여러 신호들, 즉 전력이나 물 등의 에너지 관련 신호, 인체의 건강 상태 모니터링을 위한 신호, 가스 누출이나 침입과 같은 안전과 보안 관련 신호들, 온습도, 조명 등 실내 쾌적함과 관련된 신호들이 다양한 센서들로부터 측정되어 외부로 전달되기도 합니다. 이러한 사용자와 스마트 홈간의 연동 관계는 크라우드 서비스를 통하여서 여러 사이트들의 직간접적인 지원을 받을 수 있으며, 이를 통하여 보다 코ㅐ적하고 안전한 생활이 가능해지죠.
스마트 홈과 스마트 리빙 관련 기능들을 묶어보면, 에너지 관련(energy), 보안과 안전 관련(security, safety), 보건 및 의료 관련(healthcare, wellness), 쾌적함과 휴식 관련(consumer, entertainment)과 같이 네가지 분야로 나누어집니다. 이러한 스마트 홈, 그리고 사물 인터넷을 위해 사용되는 센서들 또한 네개 그룹으로 구분하여 설명을 이어갑니다.
여기에 사용되는 센서들은 주로 기계 및 자기적인 신호, 광학적 신호, 음향 신호, 그리고 전기화학적 신호들을 측정합니다. 기계 자기적인 신호로는 가속도와 각속도, 지구 자기장(방위) 등으로 이는 주로 움직임과 방향을 감지하며 운동이나 게임과 같은 엔터테인먼트 기기에 사용되겠죠. 광학적인 신호들로는 영상, 밝기와 색, 적외선과 자외선, 근접 센서 등을 들 수 있는데, 조명이나 침입 감시용 보안, 가상 및 증강 현실을 이용한 게이밍 등에 적용됩니다. 음향 센서는 마이크로폰과 초음파 센서 등을 꼽을 수 있으며, 의사 전달이나 침입 감사용으로 활용될 수 있죠. 그리고 전기화학적 센서는 온습도, 가스, 바이오 신호 감지용으로 실내의 쾌적함이나 건강 관리 등을 위하여 필요합니다.
이와 같이 다양한 센서들은 스마트 홈과 리징의 주요 네가지 기능, 즉 에너지 관련, 보완과 안전 관련, 보건 및 의료 관련, 쾌적함과 휴식 관련 용도에 따라 구분하여 나열할 수 있습니다. 스마트 센서와 이를 탑재한 기기들의 사물 인터넷 기능이 융합되면 스마트 에너지, 스마트 안전, 스마트 보건의료, 그리고 스마트 엔터테인먼트로 대표되는 스마트 홈의 모델을 확립할 수 있죠.
센서의 감시 신호 영역과 스마트 홈의 기능을 각각의 축으로 하여 표시하여 보면 각 기능별로 필요로 하는 센서들의 종류와 특성을 파악할 수 있습니다. 이로부터 알 수 있듯이 스마트 홈 및 리빙의 실현을 위해서는 분야별로 다양한 센서들이 필요하며, 이들 중 적지 않은 센서들은 성능 개선과 함께 사용 환경에 맞도록 꾸준히 개발되어야 합니다.
비단 스마트 홈, 스마트 리빙용 센서들뿐만 아니라 사물 인터넷에 쓰이는 센서들은 앞서 설명하였듯이 소형화, 복합화, 지능화가 이루어진 집적 센서이어야 합니다. 아울러 이러한 센서들과 함께 신호처리부와 통신부까지 함께 구성된 스마트 센서 모듈로서 활용이 됩니다.
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