실내 공기 질 측정을 위한 IOT 기반 모니터링 시스템 설계 및 구현

Abstract

봄철 황사로 대표되는 과거의 공지 질 저해 요소들은 주로 계절적 요인이나 일시적인 현상으로 단기간에 해소되어 국민 다수의 생존권을 위협하거나 경제적인 문제로 인한 피해를 주지 않았다. 하지만, 미세먼지로 대표되는 공기 질 악화 요인들이 4~5년전부터 급격하게 늘어나기 시작했고 과거에는 볼 수 없었던 심각 단계의 수준의 공기 오염 현상이 자주 발생하게 되었다.

이에따라 정부는 공기 질 악화 상황의 심각성을 인지하고 2019년 02월 15일에 ‘미세먼지 법’을 신설했고 이를 통해 공기 질 개선을 위한 해법을 찾아가는 과정에 있다. 하지만 정부와 사회의 노력은 대부분 외부 공기 질 개선에 초점이 맞추어져 있다. 그러나 국민 다수는 일과 중 약)50% 이상의 시간을 실내에서 생활하고 있고 머무르는 시간에 비례하여 피해를 입는 사례가 늘고 있어 국민적 관심이 높아지고 있는 상황이다.

정부도 국민적인 관심을 반영하여 2018년 10월 18일에 ‘실내 공기 질’관리법을 시행했고 이를 통해 다중이용설을 운영하는 단체의 경우 연 1~2회 의무적으로 실내 공기 질을 측정하여 공표 하도록 하고 있다. 하지만 실내 공기 질 측정을 위해 소요되는 비용과 노력이 용이하지 못하여 다수의 시설은 측정을 포기하고 있는 실정이다. 이 연구는 이와 같이 공기 질 정보의 파악조차 어려운 실내 공기 질 상황을 효과적이고 합리적 비용으로 측정하여 결과를 국민 다수에게 공개함으로 삶의 질 향상을 높이는데 도움을 주고자 하는데 목적이 있다.

공기 질 측정이 가능한 IOT시스템을 구성하여 공기 질을 측정하고 수집된 정보와 공공데이터와의 비교를 통해 수집 경로와 데이터의 신뢰성을 확인해 보는 연구를 진행 하였다.

IOT시스템 설계에서 플랫폼 변수에 따른 데이터 변화를 이해하기 위해 아두이노, 라즈베리파이 두 종류의 플랫폼을 활용했고 센서의 종류도 아날로그, 디지털센서를 혼용함으로 센서 데이터 종류에 따라 수집되는 데이터의 안정성과 플랫폼에서의 호환성을 확인해 볼 수 있었다.

그리고 데이터 수집을 위한 서버 위치를 베어메탈 서버(Bare Metal Server) 퍼블릭 클라우드(Public Cloud)로 다변화 하여 대용량 데이터 수집의 경로와 향후 대용량 데이터 누적 시 합리적인 처리 경로도 이해해 볼 수 있었다.

끝으로 시스템에서 발생하는 데이터의 신뢰성을 높이기 위해 공공데이터의 좌표지점에서 약) 200M 거리의 두개의 위치를 지정해서 장소의 제약으로 발생할 수 있는 환경 변수를 검증했으며 공공데이터와의 데이터 차이를 최소화 하는 노력을 통해 공기 질 정보를 최적화 하여 수집하는 경로를 이해할 수 있게 되었다.

이 과정에서 차이가 발생한 데이터의 간극을 좁히기 위해 시간을 변수로 한 실험을 진행했고 데이터 수집의 정확성을 높이기 위한 방안을 확인할 수 있었다.