무선 센서 네트워크를 이용한 통신철탑 관리 시스템에 관한 연구

Abstract

최근 전 세계적으로 기상이변으로 인한 재해가 커지고 있고 예고되고 있다. 특히, 동아시아의 위치한 우리나라는 아열대성 기후로 점차 변화하고 있고 이 변화로 잦은 태풍과 폭풍, 폭우 등으로 인한 많은 인명과 재산 피해가 커지고 있는 실정이며 앞으로 2100년까지 평균 일강우량은 15%, 해수면 상승은 30cm가 증가되고 적설량은 30% 감소가 된다고 전문가들은 예상하고 있다. 이에 우리나라 정부에서도 자연재해 대책법으로 내풍설계기준을 제정하도록 규정하고 있다. 따라서, 이 논문에서 통신철탑구조물에도 정밀한 유지관리가 필요하고 잘 사용할 수 있도록 하기 위해서 통신철탑 관리시스템 설치를 제안하고자 한다. 본 논문에서는 최근 센서 기술의 발달에 따라 WSN(Wireless Sensor Network)에서 풍향, 풍속, 기울기 등을 기반으로 하는 서비스를 제공할 수 있는 제품들이 생산되고 있어 이 제품을 이용해 측정하였으며 설치 장소로는 SKT, KT, LGT 3사 공동으로 사용 중인 여의도공원기지국을 선정하여 풍향풍속센서와 자이로센서를 통신철탑에 취부하고, 회로도 및 컨트롤러보드는 ATMEL사의 ATMEGA128 모델을 사용하여 제작하였으며 작동된 센서의 데이터를 수집한 후 CDMA모뎀을 이용한 패킷통신을 통해 7분 간격으로 데이터를 입수하고 분석하였다. 분석한 풍향풍속 측정값은 기상청 지상관측자료와 실제 기지국에 설치한 센서의 데이터값을 비교한 결과 근소한 차이가 있었으나 이는 설치위치가 서로 다르기 때문에 발생한 것으로 보여지며 기울기 측정값은 3D 구조설계 시뮬레이션 이론값과 실지 측정값을 비교한 결과 구조설계 이론값이 평균 20% 크게 나타났으나 풍향풍속센서와 기울기센서의 기능은 정상적으로 작동하였다고 본다. 그동안 통신철탑 안전진단은 육안 및 설계 계산상으로만 판단하였으나 이 시스템을 이용하면 정확한 측정으로 사전 피해 예방을 할 수 있을 뿐만 아니라 관리 측면에서도 효과적이라 하겠다. 또한, 통신철탑을 주기적으로 안전진단 하는 것 보다 한번 설치로 설계용역비도 절감될 수 있어 비용면에서도 매우 경제적이다. 이번 연구실험을 통해 과학적이고 효율적인 구조물을 유지관리 할 수 있다는 것을 입증하였고 이 시스템을 이용하므로서 안정된 통신 서비스를 이용자에게 제공할 수 있을 뿐만 아니라 피해 또한 줄이는데도 기여할 것으로 기대되어진다.