http://dx.doi.org/10.5369/JSST.2015.24.5.331 pISSN 1225-5475/eISSN 2093-7563
고신뢰 무선센서네트워크를 이용한 실시간 수질 모니터링 시스템
강호용1,2·장윤선2,+
Real-time Water Monitoring System for Small Water Supply Facility using High Reliable Wireless Sensor Network
Hoyong Kang1,2 and Youn-Seon Jang2,+
Abstract
In this paper, real-time water quality monitoring system of small water supply facilities based on IEEE 802.15.4e-2012 DSME MAC and IEEE 802.15.4g-2012 PHY standard is presented, which is capable to acquire for highly reliable water quality information in the wide outdoor areas for effective water quality management of small water quality facilities is distributed in the long distance and remote areas. Previously, Long distance transmission is difficult in most water quality sensor module is using RS-485 protocol. But with this system, even in harsh outdoor environment, it is possible to establish a radio wave sensor in a wide area network, and not only water quality sensor shall be connected to the wireless system, but also wireless integrated management system shall provide more effective way of management of the numerous small water supply facilities spread throughout the community, so that the administrator can remotely monitor the data of water turbidity, pH, residual chlorine in the water-supply, water-level, and generate alarm to cope with risks.
The management of small water facilities is done by residents will be very effective to notice water quality information of small water facilities to residents.
Keywords: Small water supply facility, IoT based complex sensor module, High reliability sensor network, Real-time water monitoring
1. 서 론
소규모 상수시설은 농어촌 지역주민들의 유일한 식수 및 생 활용수원으로 사용되기 때문에 관리 및 운영에 문제가 발생하 면 해당 지역주민들의 건강이나 생활에 직접적인 영향을 미치 게 된다. 지금까지의 소규모 상수시설의 원수는 비교적 청정하 였으나, 최근에는 수질의 악화로 음용수로서 부적절한 곳이 나
타나고 있어 소규모 상수시설로부터 급수를 받는 주민들의 위 생에 대하여 보다 많은 주의 및 체계적인 관리가 요구된다[1].
현재 대부분의 소규모 상수시설이나 마을 상수도는 지하수 및 계곡수를 취수하여 저수조에 저류한 후, 대부분 염소 소독만 이 루어진 후 급수하는 공정으로 운영되고 있다. 더군다나 마을 상 수도의 43% 정도는 소독시설이 없고, 마을이장 등의 비전문적 관리 인력이 관리하고 있는 실정이다. 또한 대부분의 마을 상수 시설이 20년 이상 노후 된 채로 관리가 제대로 이루어지고 있 지 않으며, 설치 당시의 기술적인 결함, 시설의 부족과 노화, 수 원 주변의 관리 소홀 및 불완전한 정수처리 등으로 인한 급수 수질의 악화, 물 사용량 증대에 따른 수량 부족 등의 문제점을 가지고 있다[1].
따라서 수원지의 관리 및 개선도 중요한 과제이며, 실질적인 마을 상수도 시설의 관리 및 수질관리를 지속적으로 시행하여 야 하나 현재 수질관리는 마을 이장 등의 비전문가 등에 의해 고체 또는 액체 염소를 주기적으로 넣어주는 것 외에 별다른 조 치가 없는 실정이다. 현재 선진국 진입의 문턱에서 국민의 보건 과 함께 보다 높은 삶의 질을 요구하는 추세에 맞추어 소규모 수도시설의 실질적이고 효율적인 수질관리와 안전성을 보증하 기 위해서는 저렴하고 유지관리가 용이한 통합관리 시스템의 도
1한국전자통신연구원 UGS융합시스템연구팀(Electronics and
Telecommunications Research Institute, UGS Convergence System Research Team)
Electronics and Telecommunications Research Institute, 218 Gajeong-no, Yuseong-gu, Daejeon 34129, Korea
2충남대학교 전자공학과(Department of Electronics Engineering, Chungnam National University)
Chungnam National University, 99 Daehak-no, Yuseong-gu, Daejeon 34134, Korea
+Corresponding author: [email protected]
(Received: Aug. 21, 2015, Revised: Sep. 18, 2015, Accepted: Sep. 24, 2015)
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입이 필요하다. 따라서 소규모 상수시설마다 운영관리 전반에 대한 정보 및 잔류염소, 탁도, 수량, 수위 그리고 전기 전도도를 실시간으로 측정할 수 있는 자동측정기기를 부착하여 지역 통 합 관리센터로 실시간 전송하며, 지역통합관리센터의 데이터는 국가 중앙부서의 통합관리센터에서 일괄 모니터링 하는, 전국적 으로 일원화된 수질관리 시스템이 절실히 필요한 시점이다.
소규모 수도시설의 관리 미흡(소독약품 고갈, 배수조 청소미 흡, 전문기술 서비스 부재 등) 등으로 인한 소규모 수도시설의 수질관리를 위한 대책이 필요하다.
또한, 전 국민들에게 안전한 수질의 안정된 수도서비스 제공 을 위하여 정부차원에서의 소규모 상수시설에 대한 사물인터넷 (IoT; Internet of Things) 기반의 수질통합관리 시스템의 도입이 필요하다.
수많은 작은 시설들이 군이나 시 전역에 걸쳐서 퍼져있는 소 규모 상수시설들을 효과적으로 관리하기 위하여 고신뢰/광역 무 선 센서네트워크 기반 통합관리시스템이 갖추어지면 수질관리 자는 언제 어디서나 각 소규모 수도시설의 탁도, pH, 잔류염소 등의 수질자료 뿐만 아니라 수위, 유량, 소독약품 잔존량 등 관 리에 필요한 자료를 모니터링 할 수 있고 소독약품이 부족하면 경보 발생으로 즉각적인 대처가 가능해진다.
고신뢰 무선센서네트워크 기반의 통합관리시스템을 통하여, 소규모 수도시설의 수질 정보가 주민들에게 통보되고 정보 접 근이 허용된다면, 주민들에 의한 소규모 수도시설의 관리가 아 주 효과적으로 수행될 것이다.
실시간 소규모 상수시설 수질관리 플랫폼을 구축을 위하여 무 선센서망 내장형 다항목 상수 수질측정 및 유지관리용 복합센 서 모듈과 통합관리 서버 플랫폼을 고신뢰/저전력 광역 무선센 서망 시스템을 개발하였다. 이를 활용하여 수질관리 플랫폼에서 는 유·무선 통신의 Web GIS 기반을 통해 실시간으로 수질 상 태 정보를 사용자에게 제공이 가능하다.
본 연구에서는 전국에 산재된 소규모 상수시설에 대한 실시 간 모니터링 및 원격 감시가 가능한 수질 통합관리망의 구축을 위하여 고신뢰 무선센서네트워크 시스템 개발을 목표로 하였고, 고신뢰 무선센서네트워크를 초소형 복합수질센서 모듈 및 RTU(remote terminal unit) 등에 적용하여 수질정보 전송의 신 뢰성 및 설치 편의성을 높였다.
USN 기반 복합센서를 이용한 실시간 수질측정/제어 관리개발 을 위한 네트워크를 구축하여 소규모 상수시설에 시범 적용하 고, 지역환경 특성상 벽오지에 있는 시설이 지금까지 전문적인 운영 및 관리가 되고 있지 않는 문제점을 수질통합관리시스템 으로 해결하고자 한다.
본 연구에서는 전국에 산재된 소규모 상수시설의 효율적인 수 질통합관리를 위해 고신뢰 지원 센서네트워크 플랫폼 기반 실 시간 수질 모니터링 시스템을 제안한다. 본 논문은 다음과 같이 구성된다. 2장에서는 고신뢰 지원 무선센서 네트워크에 대해서 알아보고, 3장에서는 실시간 수질 모니터링 시스템의 설계 및
구조에 대해서 알아본다. 4장에서는 테스트베드 전송성능 측정 및 분석하고, 5장에서 결론을 통해 마무리 짓는다.
2. 고신뢰 지원 무선 센서 네트워크
IEEE 802에서는 최근 시장의 요구사항을 반영하기 위해 기 존의 IEEE 802.15.4 표준규격을 보완한 IEEE 802.15.4e 표준규 격을 제정하였다. 그 중 모니터링 응용 서비스를 위한 DSME (Deterministic and Synchronous Multi-channel Extension) MAC 프로토콜은 시분할 다중 채널 접근 방식의 MAC 기술로써, 기 존 표준규격의 기능적 확장뿐만 아니라, DSME MAC 프로토콜 의 특성에 의해 종래의 다중 채널 기반의 MAC 프로토콜에 비 해 산업 현장에 효율적으로 반영할 수 있는 기틀을 마련하였다.
본 장에서는 무선센서네트워크의 간략한 소개와 IEEE 802.15.4e DSME MAC 프로토콜의 기능적 특성에 대하여 기술한다.
2.1 무선 센서 네트워크 개요
무선 센서네트워크 (WSN; Wireless Sensor Network)는 기존 의 사람과 사람 사이의 통신에서 사람 대 사물, 더 나아가 사람 의 개입 없는 사물 간의 통신을 위해 도입된 네트워크이며, 중 앙 제어장치 없이 다량의 센서 노드를 분산 배치하여 스스로 네 트워크를 구성하여 운용하는 형태의 무선망이다.
무선 센서네트워크 기술은 무선 근거리 개인 통신망 (WPAN;
Wireless Personal Area Network) 전송 규격을 위한 IEEE802.15.4 표준과 이를 기반으로 상위 계층 규격을 정하여 관련 산업에 적 용하려는 ZigBee 규격이 있으며, IP(Internet Protocol) 기술을 센서네트워크에 접목하기 위한 IETF(Internet Engineering Task Force) 의 6LoWPAN (Internet Protocol version 6 over Low Power Wireless Personal Area Network), RoLL (Routing over Low power Lossy networks) 기술 등이 있다.
IEEE802.15.4 규격은 저가의 무선 라디오 칩을 구현하여 저
전력으로 무선통신이 가능한 장점 때문에 무선 센서네트워크를
이용한 저전력 응용 서비스에 가장 널리 사용되고 있는 표준 전
송 규격이다. 하지만, IEEE802.15.4 규격은 구성하는 무선 환경
에 따라 성능의 열화가 심하여 적용할 수 있는 응용 서비스가
많이 제약되는 단점을 가지고, 무선 간섭에 의해 무선 링크의
빈번한 유실이 발생할 수 있고, 이로 인해 센서 정보 전달 시간
에 제한을 가지고 있는 감시 모니터링과 같은 응용 서비스에 사
용되기 어렵다. 또한, IEEE802.15.4 MAC (매체접속제어; Media
Access Control) 규격은 통신 환경에 따른 빈번한 재전송이 이
루어지거나 특정 이벤트에 의해 노드의 통신 매체 접근이 많아
질 경우, 통신 전력의 급격한 증가로 인해 노드 수명을 단축시
킬 수 있는 단점을 갖는다. 특히, 서비스 공간의 확장을 위해 멀
티홉 통신을 구성하는 경우 센서 정보를 중계하는 중계노드에
서의 통신 전력의 최적화가 이루어지지 않아 네트워크 수명을 단축시키는 결과를 야기한다[6].
최근에는 기존 무선센서네트워크 기술의 통신거리 및 전송속 도의 한계, 장애물/간섭에 의한 통신품질 저하, 저전력화의 어려 움 등 기존 기술의 문제점을 극복하고 1 Km 이상의 통신거리, 음영지역에서 신뢰성 있는 무선 통신 등의 요구사항 등을 만족 시키기 위하여 Fig. 1과 같은 통신 규격들이 개발되었다. 또한, 무선 센서 네트워크에서 배터리 교체없이 10년 이상의 노드 동 작을 위한 저전력화, 중장거리 통신 및 최소 인프라 기술 요구 사항 등을 만족시키기 위하여 LoRa 및 Weightless 등과 같은 새 로운 통신방식들도 개발되고 있다[7,8].
IEEE802.15에서 광역 환경 감시, 유틸리티 네트워크나 공장 자동화와 같이 취약한 무선 환경을 갖는 현장을 위한 기존 IEEE 802.15.4-2006 표준기술을 개선하여 IEEE 802.15.4e,g 표준을 2012 년도에 제정하였으며, 2013년도에 IEEE 802.15.4k 표준이 제정되었다.
IEEE 802.15.4g PHY 기술은 IEEE 802.15.4 PHY에 비해 증 대된 전송거리와 다양한 전송률 그리고 다중경로 페이딩에 대 한 강건성을 높이고자 FSK, OFDM, Multi-rate DSSS (MDSSS) 를 기반으로 하는 변복조 기술로 구성되어 있다[4]. IEEE 802.15.4k PHY 기술은 옥외 환경에서 40 kbps 이하 전송속도에서 1km 이 상 전송거리와 10 이상의 배터리 수명 규격을 만족시키기 위한 표준이다[5].
기존의 IEEE 802.15.4 기반의 무선 센서 네트워크 기술은 실 내 환경에서의 저 전력을 위해 250Kbps 이하의 적은 데이터 전 송 용량, 100 m내외의 짧은 거리를 지원하는 RF 및 Modem을 특징으로 하는 물리계층, 작은 지역(Personal Area Network)에 서 운영 가능하고 작은 메모리에서 동작 가능한 MAC 및 네트 워크 기술을 위주로 기술 개발이 이루어지고 있었다. 그러나, IEEE802.15.4 기반의 무선 센서 네트워크 기술은 실내 응용 위 주의 단일 무선 채널의 경쟁 기반 MAC 기술로써 패킷 충돌 및 간섭에 의한 신뢰성 저하 문제가 존재하며 이를 해결하기 위한 시분할 매체접속 기술과 다중 채널 MAC 기술이 요구된다. 또 한 멀티홉 데이터 전송에 있어 임의의 전송 지연 시간과 패킷 손실에 따른 센싱 정보의 시의성(時宜性) 확보가 어려워 자원할 당 기술의 개선이 필요하였다.
IEEE 802.15.4e DSME (Deterministic and Synchronous Multi- channel Extension) MAC 기술은 시분할 기반의 채널 접근 방 식이다. 시분할 기반 채널 접근 방식은 패킷 충돌에 의한 재전 송을 줄여 유효 통신 전력을 최소화하는 한편, 시의성이 요구되 는 경보 및 모니터링 정보 전달을 위해 확정적 지연 시간을 보 장함으로써 전송 정보의 품질을 향상시킬 수 있는 MAC 기술 이다. 시분할 기반 채널 다이버시티 기술은 예약된 주파수 채널 시퀀스를 이용해 두 디바이스가 채널을 옮겨 다니며 프레임을 주고받는 채널호핑 방식과, 채널 상태가 정해진 수신 조건 보다 열악해질 때 새로운 채널로 변경하여 프레임을 주고 받는 적응 채널 방식으로 나뉜다[3].
IEEE802.15.4-2006 규격의 기술적 제약 조건을 극복하기 위 한 IEEE802.15.4e-2012 MAC 표준 규격의 주요 MAC 통신 규 격으로써 DSME (Deterministic Synchronous Multi-channel Extension) MAC 기술이 개발되었다[3].
2.2 고신뢰 지원 무선 센서 네트워크 기술
DSME MAC 프로토콜은 산업 자동화, 광역 환경관리 및 스 마트 그리드와 같은 서비스 영역에서의 요구 사항을 만족시키 기 위해 기존 IEEE 802.15.4-2006 표준규격을 개정한 IEEE 802.15.4e 의 MAC 프로토콜이다. 이와 같은 요구사항을 만족시 키기 위해 DSME MAC 프로토콜은 IEEE 802.15.4-2006에서 사용된 슈퍼프레임 구조를 확장한 멀티슈퍼프레임 구조를 형성 하고, 단일 채널 접근 방식에서 다중 채널 접근 방식으로 주파 수 채널 사용 범위를 확장한 채널 다이버시티 기술을 적용하였 다. 본 절에서는 무선 구간에서의 신뢰성을 만족시키기 위해 사 용된 DSME MAC의 주요 기술에 대해 알아보고자 한다.
2.2.1 멀티슈퍼프레임 (multi-superframe) 구조
DSME MAC 은 무선 링크 구간에서의 신뢰성과 데이터 프레 임 전송의 시의성을 보장하기 위해 IEEE 802.15.4 비컨 모드의 슈퍼프레임을 확장한 멀티슈퍼프레임 구조를 형성한다. 슈퍼프 레임 구조는 활성화 구간 (active period)과 비활성화 구간 (inactive period)으로 구분된다. 활성화 구간은 16개의 균등한 슈퍼프레 임 슬롯으로 구성되어 있으며, 첫 번째 슈퍼프레임 슬롯은 비컨 프레임의 방송을 위한 비컨 구간 (beacon period)이 형성된다.
비컨 구간이 종료되면 프레임 전송을 위한 CAP (Contention
Access Period) 구간과 CFP (Contention Free Period) 구간이 활
성화 구간에서 순차적으로 형성된다. CAP 구간은 경쟁 기반 채
널 접근 방식의 CSMA/CA 프로토콜을 이용하여 프레임 교환
이 이루어지고, CFP 구간은 최대 7개의 슈퍼프레임 슬롯에 해
당되는 길이만큼 형성 될 수 있으며, 이 구간에서는 예약 기반
의 채널 접근 방식을 사용하여 해당 PAN에 가입되어 있는 다
른 노드로부터 생성되는 프레임과의 충돌로부터 자유로운 프레
임 교환을 보장하기 때문에 CFP 구간의 슈퍼프레임 슬롯을 GTS
Fig. 1. Wireless Sensor Network Architecture Evolution.
(Guaranteed Time Slot) 라고 정의한다. 비컨 기반 PAN에서의 노 드는 CAP 및 CFP 동안 코디네이터 노드로 통신하여야 한다.
비컨 발생 노드 이외의 노드와의 통신은 허용되지 않는다. 따라 서, 비컨 기반 PAN에서의 네트워크 토폴로지는 스타, 트리 및 이들의 조합과 같은 계층적인 네트워크 토폴로지로 제한된다.
DSME MAC 은 무선 구간에서의 신뢰성 확보를 위해 기존의 단일 채널 접근 방식에서 다중 채널 기반의 데이터 프레임 전 송을 지원한다. IEEE 802.15.4에서 정의된 슈퍼프레임 구조는 시간에 의해서만 GTS가 구분되었기 때문에 다중 채널의 제공 이 어려웠다. 하지만 DSME MAC은 IEEE 802.15.4의 CFP 구 간에서 추가적으로 주파수 채널의 구분을 통한 프레임의 구조 변경으로 다중 채널 접근 방식의 데이터 교환을 가능하게 하였 다. 따라서 멀티슈퍼프레임의 CFP 구간은 시각 정보와 주파수 채널의 두 가지 정보를 이용하여 타임 슬롯을 구분하고, 이를 DSME-GTS 라고 정의한다.
DSME MAC의 멀티슈퍼프레임 구조는 IEEE 802.15.4의 슈 퍼프레임 구조에 존재하였던 비활성화 구간이 존재하지 않는 대 신 비컨 간격 내에 다수의 슈퍼프레임이 형성되는 구조를 보이 고 있다. 각각의 슈퍼프레임은 IEEE 802.15.4에서 정의된 슈퍼 프레임 구조에 유사하게 비컨 주기, CAP 및 CFP를 가진 다수 의 슈퍼프레임으로 구성된다. IEEE 802.15.4 MAC에서의 GTS 할당과 달리, DSME MAC을 사용하는 PAN에서 사용하지 않 는 GTS는 데이터 프레임 및 Ack 프레임을 교환하기 위하여 전 송 거리 내에 위치한 한 쌍의 노드 장치들에 의해 점유 될 수 있다. 따라서, 네트워크는 계층적인 네트워크 토폴로지에 의해 제한되지 않으며, DSME MAC을 사용하는 PAN에서 메시 그 리드 네트워크 토폴로지가 구축될 수 있다. 이 기능은 적절한 인접 노드를 선택하고 GTS 스케쥴링 함으로써 홉 수는 최소화 될 수 있기 때문에, 멀티홉 환경에서 주기적인 모니터링을 위하 여 점-대-점 지연을 실질적으로 감소시킨다.
DSME MAC 은 주기성을 갖는 데이터를 주로 취급하기 때문 에 예약 기반 채널 접근 방식을 이용하는 CFP 구간의 GTS 자 원을 통해 데이터 프레임을 전송하며, 제어 커맨드 프레임과 긴 급한 데이터의 경우 자원 예약이 요구되지 않는 CAP 구간에서 전송할 수 있다.
멀티슈퍼프레임 구조는 비콘 순서 (BO; Beacon Order), 슈퍼 프레임 순서 (SO; Superframe Order), 및 멀티슈퍼프레임 순서 (MO; Multi-Superframe Order)에 의하여 완전히 특성이 부여된 다. 슈퍼프레임 구간 (SD; Superframe Duration), 멀티슈퍼프레 임 구간(MD; Multi-superframe Duration) 및 BI(Beacon Interval) 의 값은 다음과 같이 관련된다[6].
BI = aBaseSuperframeDuration × 2
BOsymbols SD = aBaseSuperframeDuration × 2
SOsymbols
MD = aBaseSuperframeDuration × 2
MOsymbols, (1) 여기서 aBaseSuperframeDuration은 심볼 단위의 가장 작은 슈
퍼프레임 시간 구간이다. (1)에서, BI 구간 내에 2
(BO-SO)개의 슈 퍼프레임과 2
(BO-MO)개의 멀티슈퍼프레임이 존재한다. 멀티슈퍼 프레임 구조의 예가 Fig. 2에 나타내었다. BO=5, MO=4, 및 SO=3 조건에서는 BI 구간 내에 4개의 슈퍼프레임과 2개의 멀티슈퍼 프레임이 있다. CFP 내부의 그리드 표시는 사용 가능한 주파수 채널에서의 사용 가능한 DSME-GTSs 를 나타낸다.
DSME MAC 은 저 전력 통신을 위해 멀티슈퍼프레임의 첫 번 째 CAP 구간만을 활성화하는 CAP reduction 기능을 제공한다.
나머지 CAP 구간은 CFP 구간으로 대체되면서 하나의 슈퍼프 레임에 15개의 DSME-GTS가 형성된다. Fig. 3은 CAP reduction 을 적용했을 때의 멀티슈퍼프레임 구조를 나타낸다.
2.2.2 채널 다이버시티
무선 통신은 동일한 주파수 대역을 사용하는 다수의 무선기 기들에 의한 전파 방해와 채널 페이딩에 취약하다. 특히, 무선 센서네트워크는 동종의 다수의 센서 노드들이 밀집되어 있을 뿐 만 아니라, 무선센서네트워크에서 사용하는 이종의 RF 무선기 기들이 공존하기 때문에 이러한 전파 방해 요소들은 네트워크 의 성능 저하에 막대한 영향을 미친다. 채널 다이버시티는 다중 채널을 효율적으로 사용하여 무선 간섭과 채널 페이딩을 극복 하고 RF 링크의 신뢰성을 향상시키는 기술이다. DSME MAC 은 채널호핑과 채널적응 방식의 두 가지 채널 다이버시티 기술 을 제공한다.
채널호핑 방식은 채널 품질에 관계없이 데이터 전송을 위한 타임 슬롯의 주파수 채널을 강제적으로 스위칭 하는 방식이다.
특정 타임 슬롯에서 사용되는 주파수 채널은 미리 정해진 채널 호핑 시퀀스에 따라 설정 되도록 한다. 상대적으로 빠른 채널 변화가 예상되는 환경에 적합하며, 채널 스위칭을 위한 별도의 모니터링 방식을 필요로 하지 않는다.
Fig. 2. Ilustration of multi-superframe structure. (BO=5, MO=4, SO=3)
Fig. 3. Illustration of multi-superframe structure with CAP reduction.
채널적응 방식은 채널 품질이 정해진 수신 조건보다 열악해 질 경우 사용 가능한 다른 채널로 변경하여 데이터 프레임을 전 송하는 방법을 말한다. 간섭 신호 및 채널 변화가 상대적으로 느린 (>1 min) 환경에 적합하며, 채널 변화를 감시할 수 있는 별 도의 모니터링 방식을 요구한다. Fig. 4는 채널호핑 및 채널적 응 방식을 이용한 DSME-GTS 할당 상태의 예를 나타낸 것이다.
2.2.3 DSME-GTS 자원 할당
DSME MAC의 멀티슈퍼프레임 구조는 CFP 구간에서 시간 과 주파수 채널에 의해 구분된 다수의 DSME-GTS 자원으로 구 성되어 있다. 각각의 노드는 할당된 DSME-GTS를 통해 데이터 를 교환하기 때문에 인접한 노드에 의해 발생되는 트래픽에 영 향을 받지 않기 위해서는 직교성을 갖는 DSME-GTS 자원 할당 을 필요로 한다. DSME MAC은 DSME-GTS SAB (Slot Allocation Bitmap) 이라는 자원 할당 비트맵 정보를 인접한 노드와 교환하 고, 이를 참조하여 DSME-GTS를 할당한다. DSME-GTS SAB 은 각각의 DSME-GTS의 상태를 나타내며, DSME-GTS가 할당 되어 있지 않은 상태이면 0, 할당되어 있으면 1로 설정한다. 예 를 들어, 어떤 노드가 데이터 프레임을 전송하기 위해서 DMSE- GTS 을 할당 받아야 될 때, ‘00100000100000...’ 의 DSME-GTS
SAB을 갖는 경우 세 번째 DMSE-GTS와 아홉 번째 DSME-GTS 는 다른 노드에 의해 이미 할당이 되어 있는 상태를 나타내며, 그 외 0으로 표기된 DSME-GTS에만 할당이 가능하다. Fig. 5 는 채널 호핑을 이용한 채널 다이버시티 기술을 사용하는 네트 워크에서 인접한 노드 간 DSME-GTS SAB의 공유를 통한 자 원 할당 과정을 나타낸 것이다. 3-way 핸드셰이크 방식을 통한 DSME-GTS 할당 과정은 주변 노드들이 해당 과정을 청취하게 하여 히든 노드 문제를 해결할 수 있도록 한다[6].
3. 실시간 수질 모니터링 시스템
3.1 시스템 개요
본 논문에서 제안하는 소규모 상수시설 통합관리를 위한 고 신뢰/저전력 광역 센서망 기반 실시간 수질 모니터링 시스템은 고신뢰 무선노드 내장형 복합센서모듈부, 고신뢰 지원 무선통신 부, RTU 및 통합관리서버로 Fig. 6과 같이 구성된다.
복합센서모듈은 총 6개의 수질측정항목(수온, 잔류염수, pH, 탁도, 전기전도도, 질산성 질소)을 위한 수질센서모듈과 3개의 유지측정항목(수위, 수압 및 유량)을 위한 유지관리용 센서모듈 이 각각 필요하다. 수질 복합센서모듈과 유지관리 복합센서모듈 은 통합관리시스템 사이에 고신뢰 및 광역 지원 무선센서망(IEEE 802.15.4e-2012 및 IEEE 802.15.4g-2012 국제표준)을 탑재하여 기존 소규모 상수시설에서 설치 및 운용의 제약을 최소화하였다.
복합센서모듈과 수질통합관리서버를 무선 연결을 위하여, 고 신뢰 무선센서망 노드 플랫폼을 복합센서모듈 내부에 통합하여 RTU, 중계노드 및 게이트웨이를 통하여 인터넷에 연결되어 있 는 수질통합관리서버와 연결되었다.
3.2 시스템 구조 및 구현
3.2.1 고신뢰/광역 지원 무선 센서노드 플랫폼
소규모 상수시설 수질관리를 위한 센서노드는 6개의 수질센 서를 내장한 복합수질센서모듈과 2종의 유지관리용 복합센서모 Fig. 4. Channel Diversity based on TDM. (a) Channel Hoping, (b)
Channel Adaption.
Fig. 5. Example of DSME-GTS Allocation.
Fig. 6. IoT 기반 실시간 수질 모니터링 시스템 구성도
듈과 정합하기 위한 인터페이스 모듈, 수질정보를 무선전송하기 위한 IEEE 802.15.4g PHY 및 IEEE 802.15.4e MAC 기반의 노 드 제어모듈 및 안테나로 구성되며 무선통신 주파수는 실외의 열악한 전파환경에 보다 전송 특성이 우수하고 전세계에서 사 용 가능하도록 920 MHz 주파수 대역을 지원하도록 하였다. 또 한 실외에서 장시간 운용을 위해 태양열을 이용한 에너지하베 스팅 전원을 적용할 수 있도록 하였다. Table 1은 센서노드의 주요 기능 및 규격을 나타내었다.
고신뢰 지원 센서노드의 프로세서는 저전력 동작이 가능한 TI 사의 MSP430F5438을 사용하였으며, RF 모듈은 고신뢰/광역 센 서망 구축을 위하여, IEEE802.15.4g PHY 규격을 지원하고 협 대역 920 MHz 주파수 범위 내에서 최대 200 Kbps 데이터 전송 율로 동작 가능한 TI사의 센서노드 RF 트랜시버 칩인 CC1200 을 사용하였다. 센서노드는 수질센싱 데이터 처리 및 무선 송수 신 기능을 수행하는 센서노드 제어 모듈과 전원 및 다양한 인 터페이스를 제공하는 인터페이스 모듈로 분리하여 제작하였다.
센서노드 제어 모듈에는 고신뢰 지원 무선 데이터 전송을 위한 동작 프로그램이 탑재되며, 기본적으로 IEEE802.15.4 저전력 무 선 통신 규격을 만족하도록 하였다. 센서노드 제어 모듈은 인터 페이스 모듈 없이 RTU 모듈 및 수질센서 제어 모듈에 직접적 으로 탑재되어 무선 센서노드와 무선통신 기능을 수행할 수 있 다. 센서노드 인터페이스 모듈은 필요시 다양한 센서를 연결시 킬 수 있도록 인터페이스를 제공하였다. 광역/고신뢰 센서노드 구현을 위하여 920 MHz 대역의 무선 송수신 기술을 이용하여 센서노드 제어 모듈을 설계하였다. 920 MHz 대역 지원 센서노 드는 중계 노드(Router Node) 홉간 전송 거리를 확장하고 보다 고신뢰 데이터 전송을 위하여 적용할 수 있으므로 광역 수질관 리 네트워크 구성에 유리하도록 설계하였다. 920 sMHz 주파수 대역의 센서노드는 수질센서 현장 테스트베드에 구축되고 향후
지속적으로 시험 운용하면서 실용화를 위한 기술로 적용 가능하다.
고신뢰 지원 센서노드의 네트워크 구성 및 센싱 이벤트 처리 를 위한 소프트웨어 구조는 HAL(Hardware Adaptation Layer), 네트워킹 S/W, Application으로 구성되며, HAL 부분에 RF트랜 시버, 센서 모듈, MCU 정합, 기억소자 및 각종 주변장치 제어 를 위한 운용 프로그램이 위치하고, 네트워킹 S/W 부분에 네트 워크를 위한 라우팅, MAC과 센서관련 신호처리 모듈이 탑재된 다. Application 부분에는 게이트웨이 와의 통신을 위해 메시지 기반의 데이터를 처리하는 응용 프로토콜 S/W가 위치한다.
소규모 상수시설 수질관리를 위한 센서노드 플랫폼에 실외환 Table 1. Features and Specifications of Small Water Supply Facility
and Water Monitoring Sensor node
Items Features and Specifications Frequency • 920MHz band
Transmission Method • IEEE 802.15.4g-2012 PHY
• IEEE 802.15.4e-2012 MAC Data Rate • 50/100/300KHz
Network Topology • Multi-Hop Network Sensor’s • Temperature and Humidity
Power supply • Energy harvesting based Solar battery
• External power supply assisted
Main configuration
• Sensor module, RF module, MCU
• main module
• Solar panel based charging and power
• supply module
Others
• Module type board
• Extortion detection
• LED and debug port
Fig. 7. S/W Stack Architecture for DSME MAC.
Fig. 8. Sensor Node H/W Schematic Diagram.
Fig. 9. Implemented Highly Reliable Sensor Node Prototypes.
경의 열악한 전파환경을 극복하기 위하여 IEEE 802.15.4e-2012 국제표준 규격의 DSME MAC 기술 적용하였다. DSME MAC 기술은 멀티채널 사용으로 채널 간섭 및 혼잡에 따른 데이터 전 송 손실을 크게 줄여 높은 전송 신뢰성을 보장하고, 멀티홉 TDMA (Time Division Multiple Access) 방식의 매체접근제어 로 센싱 정보 전송의 시의성을 만족하고, 동기방식의 스케쥴링 기능으로 저전력 지원을 보장한다. DSME MAC S/W의 구현을 위한 구조를 Fig. 7과 같이 구현하였다.
소규모 상수시설을 위한 실시간 수질 모니터링용 무선 센서 네트워크를 위한 수질 센싱 데이터의 원격 전달을 위한 920 MHz 대역의 고신뢰 및 광역 지원 센서노드의 하드웨어 구조를 Fig.
8 에 나타내었고, Fig. 9와 같이 센서노드 및 중계노드(라우터 노 드)를 구현 및 제작하였다.
3.2.2 고신뢰/광역 지원 게이트웨이 플랫폼
고신뢰/광역 게이트웨이는 복합수질센서모듈 및 유지관리 센 서모듈 노드로부터 다양한 수질 및 유지관리 상태 정보를 수집 하는 기능을 수행하며, 수집된 정보를 유무선 통신망을 통해 소 규모 상수시설의 수질 통합관리 서버 시스템으로 전송하도록 한 다. 게이트웨이와 센서노드 간에 IEEE 802.15.4g-2012 PHY 및 IEEE 802.15.4e-2012 DSME MAC 전송규격을 따르며, 통신망 인터페이스는 TCP/IP 이더넷 접속을 지원하도록 하였다. Table 2 는 게이트웨이의 주요 기능 및 규격을 나타낸 것이다.
수질관리 센싱 데이터를 수질통합관리 서버로 전달하기 위하 여 센서노드가 구성하는 센서 네트워크와 수질통합관리 서버가 연결된 IP 코어 네트워크간에 이종망 상호연동 기능을 제공하 는 게이트웨이를 설계하였다. 고성능 저전력 특징을 가진 ARM- 11 코어 기반의 32bit MCU를 탑재하여 데이터 통합 기능을 수 행하는 게이트웨이 시제품을 제작하였다. 또한 게이트웨이에 탑 재된 싱크노드는 게이트웨이 주 프로세서와 UART를 통해 데 이터 통신을 하고, 센서노드와 동일한 형태를 사용하도록 설계 하였다. 게이트웨이와 수질통합관리서버 시스템과의 유선 통신
을 위해 TCP/IP 이더넷 케이블 연결을 지원하기 위한 네트워크 포트가 설치되었으며, 전원은 상전압을 사용하였다.
게이트웨이의 네트워크 구성 및 센싱 이벤트 처리를 위한 소 프트웨어 구조는 센서노드와 마찬가지로 HAL, Core S/W, Application 으로 구성된다. 게이트웨이 Core S/W는 이더넷과 센 서네트워크 간의 이종망 상호연동 기능이 탑재되고, 싱크노드를 통한 센서네트워크 정합 기능, 센서네트워크 프레임 분석 및 프 로토콜 변환 기능, 코어망 연동 프레임 변환 기능 및 게이트웨 이 송수신 데이터 처리 기능을 갖는 이종망 상호연동 기능을 구 현하였다. 응용계층부에는 수질통합관리서버 시스템과의 통신을 위해 메시지 기반의 데이터를 처리하는 메시지 핸들러가 위치한다.
Fig. 10은 소규모 상수시설을 위한 실시간 수질 모니터링용 게이트웨이 H/W 구조를 보인 것이며, Fig. 11는 제작된 게이트 웨이 시제품을 보인 것이다.
3.2.3 수질측정용 복합센서모듈
현재 운영되고 있는 통합관리시스템 내 측정모듈도 대부분 개 별 모듈로 구성되어 있어 관리 시스템의 규모를 축소하는데 한 계가 있으며, 장비 호환이 어려워 하나의 모듈에 문제 발생 시 전체 관리시스템을 수정하거나 문제가 된 항목을 관리 항목에 서 제외하거나 각 측정 모듈별 유지관리가 따로 진행되어야 하 Table 2. Features and Specifications of Small Water Supply Facility
and Water Monitoring Gateway
Items Features and Specifications Frequency • 920MHz band
Core Network
Interface • TCP/IP Ethernet
Power Supply • Energy harvesting based battery
• External power supply assisted
Main Configuration
• Main board, RF board, Network board
• Network board : Ethernet
• Solar panel based charging and power supply module
Others • Module type board
• LED and debug port
Fig. 10. Gateway H/W Schematic Diagram.
Fig. 11. Implemented Gateway Prototypes.
는 번거로움이 있는 상태이다. 본 연구에서는 수질측정용 개별 센서들을 일련의 방식으로 배열하여 하나의 통합 모듈을 만든 센서 어레이 기술을 적용하여 차별화 된 다항목 수질측정 모듈 을 개발하였다. 수질 측정 항목은 질산성질소(NO3), 전기전도 도(EC), 잔류염소, pH, 탁도, 그리고 온도를 복합모듈로 제작하 고, 유지관리용으로, 수위, 수압 그리고 유량을 별도로 구성하여 총 9개 항목에 대해서 측정한다.
수질 다항목 측정용 복합센서모듈과 유지관리용 복합센서모 듈은 RTU간에 고신뢰 무선센서네트워크 지원 센서노드 모듈 (IEEE 802.15.4e-2012, IEEE 802.15.4g-2012 표준 지원)을 Fig.
12 와 같이 탑재하여 기존 소규모 상수시설에서 설치 및 운용에 제약을 최소화하였다.
3.2.4 수질 통합관리 서버
지자체 관제센터 또는 원거리에서 관제 및 통제가 가능한 통 합운영시스템을 구축하였다. 통합운영시스템의 UI(user interface) 는 Fig. 13과 같이 실제 각 소규모 상수시설 지점의 계통도를 사 용자가 이해하기 쉬우며 통제가 용이하도록 제작하였고, 실시간 으로 소규모 상수시설에서 들어오는 수질 및 유지관리 센서의 정 보를 열람 및 취득할 수 있다. 통합운영 시스템의 하드웨어 구성 으로서, 게이트웨이 서버에서는 RTU와 데이터 통신을 하며, 서 버와 통신 두절시 로컬 저장 역할을 실시한다. 웹 및 데이터베이 스 서버에서는 수질 및 유지관리 센서의 데이터를 실시간 저장 하며, 웹 서비스를 제공한다. 웹 및 데이터베이스 서버의 계층 구
조는 OS는 윈도우 서버 기반이며, 데이터베이스는 MS SQL을 사용한다. 게이트웨이 서버는 Windows 7 기반이다. 또한 UI는 기존 상용화된 시스템의 문제점을 보완하고, 보다 창의성 있는 시스템을 적용시켜 사용자에게 꼭 필요한 정보만을 엄선하여 제 공하여, 상수시설 유지관리에 있어서 과도한 비용 및 시스템 유 지관리상 어려움을 완화시켰다. 웹 상의 화면구성은 공정운영감 시, 공정제어, 데이터 조회의 부분으로 크게 나누어지며, 세부적 으로 수질현황, 이력분석, 경보관리 등의 하위 필드로 구성된다.
3.2.5 RTU
RTU는 고신뢰 무선센서네트워크 지원 센서노드 모듈(IEEE 802.15.4e-2012, IEEE 802.15.4g-2012 표준 지원)을 탑재하여 수 질 측정용 복합센서모듈, 유지관리용 복합센서모듈과 무선센서 네트워크 기반의 무선통신으로 연결하였다. 센서에서 측정되는 데이터를 확보, 저장, 판단하며 주변 장치로 염소투입장치와 취 수용 관정 펌프 등이 연결되어 센서 데이터에 따라 주변 장치를 제어하여 소규모 상수 공급 시설에서 공급되는 수질을 관리한다.
RTU의 주된 기능은 현장에서 측정되는 센서 데이터를 저장하며, 이를 코어망과 연결되는 게이트웨이로 송신하는 역할이다. 또한 평소에는 상전 전원을 사용하며, 태양전지와 배터리가 장착되어 상전이 공급되지 못하는 유사시 태양전지 및 배터리로부터 전력 을 공급받아 가동되며, 센서에도 전력을 공급하여 시스템이 안정 적으로 유지되도록 하였다. 센서 데이터를 분석하여 주변 장치를 제어할 수 있는 프로세서를 탑재하여 이러한 제어 기능은 관리 자 또는 수질통합관리 서버에 의하여 설정 상태를 수정할 수 있 도록 하였다. 소규모 상수 공급 시설의 보안을 위하여 배수지 탱 크 입구에 설치한 접촉 센서와 RTU와 유선 연결하여 배수지에 침입이 있을 경우 강한 알람 기능이 수행되도록 하였다.
4. 테스트베드 전송 성능 측정 및 분석
고신뢰 및 광역 지원 무선센서네트워크를 이용한 소규모 상 수시설에 대한 실시간 수질 모니터링을 위한 실내 및 실외 테 스트베드 구축 및 시험을 수행하였다. 실시간 수질 모니터링 시 스템은 크게 수질 센싱을 위한 센서 프루브 장치, 센서 데이터 수집 및 관리를 위한 RTU 장치, 원격에서 센서 데이터를 모니 터링 할 수 있는 수질통합관리 서버, 이러한 장치들을 연결하기 위한 고신뢰 및 광역 지원 센서네트워크 무선통신 장치 등으로 구성된다. 서비스 운영 시나리오는 각 장치의 초기화 및 등록 절차, 주기적인 센서 데이터 전송 절차, 네트워크 관리를 위한 매니저먼트 절차 등을 포함한다.
4.1 TEST-BED를 위한 시스템 연동 시험
실내 Test-bed 는 기능 수정 및 추가, 성능 분석을 통하여 시 Fig. 12. Complex water quality and maintenance sensor with highly
reliable sensor node module.
Fig. 13. Web Operation Screen of Water Quality Integrated Man-
agement Server.
스템 안정성을 향상시키는 목적을 가지며, 실외 Test-bed 는 실 제 현장 적용에 따른 기능 및 성능 검증 목적을 가지고 있다.
실내 연동 시스템의 구성은 수질복합센서모듈 3대, RTU 1대, Router 1~5 대, Gateway 1대 그리고 수질통합관리 서버 1대 등 으로 구성하였다. Fig. 14는 실내 연동 시험 환경 구성을 나타낸다.
실시간 수질 모니터링 기능 검증을 위한 실내 시스템 연동 통합 시험은 수질 센서 프루브와 게이트웨이 사이에서 센싱 데이터 송수신 전송으로 제한 하였다. 시스템 연동 통합 시험 절차는 3개의 수질 센서 프루브가 등록한 후에 주기적으로(10 초) 게이트웨이까지 데이터를 다음과 같은 절차로 전송하는 시험을 하였다.
• 3개의 센서 프루브가 각각 센서노드에게 Connect.request 요청함
• 센서노드가 각각의 센서 프루브에게 ComStatus.confirm 응답함
• 3개의 센서 프루브가 RTU 에게 SensorRegister.request 요청함
• RTU 가 3개의 센서 프루브에게 SensorRegister.response 응답함
• 3개의 센서 프루브가 SensorRegister.response 수신
• 센서노드가 주기적으로(10초) 각 수질 센서 프루브에게 Data.request 요청함
• 3개의 수질 센서 프루브가 Data.indication 전송함
• RTU 가 Data.indication 수신함
• Router-1, Router-2, Router-3 가 차례대로 정해진 타임슬롯 구간에서 데이터 전송함
• Gateway 가 각 센서 프루브로부터 주기적으로(10초) 데이터 수신함
실내 시스템 연동 시험을 위한 시험 환경을 Fig. 15와 같이 구성하였다. 패킷 분석 툴을 이용한 전송 시험 결과를 Fig. 16 과 같이 보여준다.
4.2 소규모 상수시설 광역 센서망 테스트베드 구축 및 시험
소규모 상수시설에 대한 실시간 수질 모니터링을 위한 현장 테스트베드를 논산시의 협조에 의하여 Fig. 17과 같이 테스트베 드 구축 위치를 선정하였다.
IoT 기반 수질측정용 복합센서모듈과 유지관리용 센서모듈은 테스트베드 현장에 각각 배수라인과 급수라인, 그리고 배수지 상단에 설치되었다. 수질측정용 복합센서모듈은 배수관 (수요처 로 배수되는 관로)에, 유량·압력용 유지관리용 센서모듈은 급 수관(지하관정 유출되어 저장탱크로 유입되기 전)에, 수위용 유 지관리 모듈은 배수지(저장탱크) 상단에 위치하고 있다. 압력/유 량 측정 모듈은 수중 펌프를 통해 흡입된 시료가 배수지를 거 쳐 고압 압력탱크로 유입되기 전에 설치되어 펌프의 상태 및 채 취량에 대한 정보를 제공하기 위하여 설치하였다. 수위계는 배 수지의 물탱크에 설치되어 상시 수위를 모니터링 한 후 저수위 가 될 경우, 펌프와 연동하여 수중 펌프를 작동시켜 상수를 공 급하도록 설치하였다.
고신뢰 및 광역 지원 무선센서네트워크를 이용한 소규모 상 수시설에 대한 실시간 수질 모니터링 시스템을 시험 검증하기 위하여 2개 소규모 상수도 지역을 대상으로 테스트베드를 Fig.
17 과 같이 설치하였다. 각 테스트베드에 설치된 실시간 수질 모 니터링 시스템은 센서노드 3대, RTU 1대, 중계노드 3대 및 게 이트웨이 1대로 구성된다. 테스트베드 시험 조건은 10초 마다 Fig. 14. Indoor Test Environment for Wireless Sensor Network.
Fig. 15. Interworking test environment for Real-time Water Mon- itoring System.
Fig. 16. Test Results of Real-time Water Monitoring System
3 개의 패킷을 전송하는 것으로 정상 운용 조건에 비하여 약 60 배 가혹한 조건이고, 5홉의 멀티홉 토폴로지 환경으로 구성된다.
시험은 네트워크 형성 및 종단간(수질센서노드 <->서버) 데이터 전송 시험에 대하여 수행하였다. 종단간 데이터 전송 시험에서 3 개월간 연속 시험할 경우에 약 95%의 전송성공율을 나타내었 고, 5홉의 멀티홉 조건에서 매우 양호한 것으로 판단된다. Fig.
19와 같이 하루 동안 시험에서는 5홉 조건에서 종단간 전송성 공율이 100%가 나오는 것을 확인하였다.
본 연구에서 개발한 고신뢰 지원 센서노드 탑재형 복합센서 모듈을 Fig. 18과 같이 테스트베드 현장에 설치하여 복합센서모 듈에서 센싱 데이터가 고신뢰 지원 무선 센서네트워크를 통하
여 수질통합관리 서버 시스템과 연결되어 테스트베드를 1년간 운영하였다.
복합수질센서모듈 및 유지관리센서모듈이 수질통합관리 서버 와 Fig. 20과 같이 실시간 연동되는 것을 확인하였다. 수질통합 관리 서버 운영화면의 Data View 화면에서 정상적으로 센서와 연동되는 데이터는 초록색 신호로 확인할 수 있도록 하였다.
Data View 화면에서 RTU 및 센서 프루브들의 정보와 현재 상 태 값들을 관리하기 쉽게 되어 있다. 따라서, 선택된 소규모 시 설에 해당하는 센서들의 취합 정보 및 각 센서노드들에 대한 정 보들을 확인할 수 있는 화면을 구성하였고 연동 기능이 매우 양 호하게 동작하는 것을 확인하였다
수질통합관리서버 운용을 통하여 IoT 기반 복합수질센서모 듈은 먹는물 기준 형식승인 기준을 만족함을 확인하였다. IoT 기반 복합수질센서모듈은 현장의 소규모 수도시설 수질통합관 리서버와 맞춤형으로 적용이 가능하며 기존의 유사제품과 달 리 국산화 되어 가격경쟁에서도 충분히 우위를 확보하고 있다.
Fig. 17. Test-Bed locations and Test-Bed node Installation status.
Fig. 18. Deployment of water quality integrated sensor with wireless sensor node module.
Fig. 19. Test Results of Wireless Link Transmission for Nodes
Fig. 20. Real-time interworking signal of operation screen in Water
Quality Integrated Management Server.
5. 결 론
본 논문에서는 테스트베드를 구축 및 운영을 통하여 고신뢰 지원 무선센서네트워크 플랫폼 기반의 실시간 수질 모니터링 기 술을 제안하였다.
본 연구에서 개발된 실시간 수질 모니터링 시스템은 센서부, 무선통신부 및 모니터링부로 나뉘어져 있다. 센서부는 잔류염소, pH, 탁도, 전기전도도, 수온 그리고 질산성질소 등 총 6개의 수 질분석 항목과 수압, 수위 및 유량 등 3개의 유지관리 모듈로 나뉘어져 있다. 모니터링부는 사용자에게 꼭 필요한 정보만을 제공하고, 판단이 용이하도록 웹과 모바일로 수질 기준 초과 또 는 유지관리 모듈 상태에 대한 경보를 제공하여 문제 발생 시 관리자가 신속히 대처 가능하도록 구성하였다. 무선통신부는 IEEE 802.15.4e-2012 DSME MAC 및 IEEE 802.15.4g-2012 PHY 기술 기반의 고신뢰 지원 무선센서네트워크 플랫폼을 통 하여 전파환경이 열악한 야외 환경에서도 고신뢰 센싱 데이터 의 송수신이 가능하게 되었다. IoT 기반 실시간 수질 모니터링 시스템 기술은 유선망 또는 이동통신망 기술 기반에 비하여 설 치, 유지보수 및 비용에 있어서 많은 이점을 제공한다.
수많은 작은 시설들이 군이나 시 전역에 걸쳐서 퍼져있는 소 규모 상수시설들을 효과적으로 관리하기 위하여 고신뢰 광역 무 선센서네트워크 플랫폼 기반의 실시간 수질 모니터링 시스템이 갖추어지면 담당자는 사무실에서 각 소규모 수도시설의 탁도, pH, 잔류염소 등의 수질자료 뿐만 아니라 수위, 유량, 소독약품 잔존량 등 관리에 필요한 자료를 모니터링 할 수 있고 소독약 품이 부족하면 경보 발생으로 즉각적인 대처가 가능해 지고 건 강한 물 공급이 가능하게 되어 국민 건강에 기여할 것으로 판 단된다. 또한, 고신뢰 지원 무선센서네트워크 기반의 실시간 수 질 모니터링 시스템의 도입을 통하여, 소규모 수도시설의 수질 정보가 주민들에게 통보되고, 정보 접근이 허용된다면, 주민들 에 의한 소규모 수도시설의 관리가 아주 효과적으로 수행될 것이다.
감사의 글
본 연구는 환경부/한국환경산업기술원의 글로벌탑환경기술개 발사업[GT-11-F-02-003-3, 원격 무선 송수신기 및 데이터 처리 기술개발]과 ETRI 내부 연구과제[15RC1310, 유해화학물질 감 시 고신뢰 센서네트워크 기술개발]의 일환으로 수행하였음. 소 규모 상수시설 통합관리용 저전력 중거리 광역센서망 및 복합 센서 모듈 개발 사업을 함께 수행하신 한국수자원공사(Kwater) 및 ㈜과학기술분석센타의 관계자 분께도 감사 드립니다.
REFERENCES
