유비쿼터스 건설구조물을 위한 USN 센서노드의 효율성 검증 및 지능화 연구

Abstract

최근 정보산업과 이동통신 기술이 발전함에 따라 주변에 있는 모든 물체에 컴퓨터를 내장하여 서로 네트워크로 연결하고 상호간에 협조와 타협을 해 가면서 인간의 삶에 보이지 않게 컴퓨팅을 제공한다는 유비쿼터스 컴퓨팅(Ubiquitous Computing)을 개념으로 하여, RF(Radio Frequency)를 이용해 전달하는 무선센서 네트워크 기술 USN(Ubiquitous Sensor Network)을 토목․ 건축구조물에 적용하는 기술이 전 세계적으로 시도되고 있다. 이에 본 논문에서는 유비쿼터스 첨단 정보기술에 발맞추어 새로운 유비쿼터스 컴퓨팅 기술 및 네트워킹 기술을 활용하여, 건설분야에 도입하기 위한 기초실험 및 현장 적용실험을 하였다. 기초실험으로 건설분야의 주재료인 철근과 콘크리트가 무선통신에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 수직 수평방향의 통신투과 깊이를 측정하고, Antenna의 방사 Pattern과 방향성, RF의 세기에 따른 전파통신의 영향을 분석하였다. 또한, Spectrum Analyzer를 이용하여 전파의 세기를 측정하고, 주파수 파장 길이에 따른 전파의 감쇄를 분석함으로써 무선센서 네트워킹 기술의 토목분야 적용가능성에 대하여 평가하였다. 위 실험의 결과를 종합하여 볼 때, 무근콘크리트의 경우 45cm의 투과 깊이를 보였고, 5cm의 간격으로 배근한 철근콘크리트는 37cm, 15cm간격은 45cm의 투과 깊이를 보였다. 철근 배근 15cm이상이 되면 무선통신에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 또한, 실제 건설구조물중 서해대교에 무선센서 네트워크를 구축하여 기존 서해대교 유선센서의 계측 값과의 비교를 통해 계측 값의 신뢰성을 평가하였다. 주탑의 온도, 가속도를 측정한 결과 서해대교의 유선센서의 계측 값과 유사한 형상을 나타내었다. 결과적으로 USN 센서노드를 이용한 건설구조물 무선센서네트워크 적용이 가능한 것으로 판단되었다.