MEMS 센서 네트워크에 의한 10%의 에너지절약 효과 실증

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-02-06

- 그린 MEMS 센서로 스마트사회를 실현 - NEDO와 기술연구조합 NMEMS기술연구기구는 무선통신 기능, 자립전원기능, 초저소비전력 기능을 탑재한 혁신적인 그린 MEMS(미소전기기계시스템) 센서를 개발하고, 이 센서를 이용한 센서 네트워크 시스템을 구축하여 선진적인 에너지관리의 에너지절약 효과에 대해 실증실험을 수행한 결과, 10% 이상의 에너지절약 효과를 확인하였다. 스마트사회의 실현을 위해 사회 인프라, 농업, 건강의료분야 등에의 응용이 기대된다. 종래 기기를 효율 향상 및 단열에 의해 에너지를 절약할 수 있는 ICT를 이용한 유지관리에 의한 선진적인 에너지절약 방법이 주목을 받고 있다. 단 이 방법은 많은 센서를 배치한 센서 네트워크를 구축하는 것이 중요하지만, 지금까지는 센서의 크기 및 배터리 교환 등의 제약에 의해 그 보급이 진행되지 않았다. NEDO와 기술연구조합 NMEMS 기술연구기구는 2011년부터 그린 센서 네트워크 시스템 기술개발 프로젝트에서 센서 네트워크에 사용되는 센서 디바이스의 공통적인 과제인 무선통신 기능, 자립전원기능 및 초저소비전력 기능을 탑재한 혁신적인 그린 MEMS 센서의 개발과 개발한 센서를 이용한 네트워크 시스템의 구축 및 그 도입에 의한 선진적인 에너지관리의 에너지절약 효과에 관해 실증실험을 수행하였다. 그 결과, 센서 자신의 그린화, 에너지절약화(초소비전력화, 소형화)라는 새로운 콘셉트로 에너지절약형 센싱, 에너지절약형 통신방식, 미소압력변화를 트리거로서 동작하는 이벤트 드리븐(Event Driven) 구동, 플렉시블 전원 등의 요소기술을 통합한 센서를 개발하였다. 구체적으로는 무선통신 기능, 자립전원 기능 및 초저소비전력 기능을 탑재한 (1) 전류, 자계센서, (2) 먼지량 센서, (3) 가스(이산화탄소, 휘발성유기화합물) 농도 센서, (4) 적외선 앨리 센서이다. 또한 이러한 센서를 이용한 센서 네트워크 시스템을 점포, 사무실 및 제조현장 등에 구축하여 환경계측 및 에너지 소비량 등의 파악 및 에너지 소비량의 제어에 의해 10% 이상의 에너지절약 효과를 실증실험에 의해 확인하였다. 이번에 개발한 센서 및 실증실험 내용은 다음과 같다. (1) 그린 MEMS 센서의 개발 자립전원(발전량 150uW)으로 구동, 무선통신하는 그린 MEMS 센서(소비전력 100uW) 중에서 전류, 자계, 먼지, 적외선 앨리 센서를 순차적으로 실증현장에 투입하여 편의점, 사무실, 공장 등 실증환경에서 에너지절약 가시화를 위한 원격 자동 데이터 수집 도구로서 실용화할 수 있을 것으로 생각된다. 가스 농도센서도 현재 실증현장에 투입하여 기능 검증을 진행하고 있다. (2) 센서 네트워크시스템 실증실험에 의한 가시화 및 최적화의 에너지절약 효과 그린 MEMS 센서를 이용한 에너지절약 실증실험으로서 편의점 약 2,000개 점포에 무선 전류센서, 무선환경(온습도) 센서, 집신기(concentrator)를 설치하여 설비기구의 상태, 설치환경, 워크인(walk-in) 도어의 개폐상황 등을 가시화 및 개선함으로써 10%의 에너지절약 효과가 얻어진다는 것을 실증하였다. 이 삭감량은 일반가정 약 8천 세대의 소비전력에 해당한다. 또한 중소규모(500m2 미만)의 사무실에 자립전원으로 구동, 무선송신하는 적외선 앨리 센서, 집신기를 설치하여 층 전체의 온도분포, 사람 위치의 가시화에 기초한 에너지절약 지시(공조, 환기, 창문 개폐)의 실시에 의해 10% 이상의 에너지절약 효과가 얻어진다는 것을 실증하였다. (그림 1) 프로젝트의 전체상 (그림 2) 개발한 그린 MEMS 센서 (그림 3) 그린 센서를 이용한 편의점의 에너지절약 모니터링 시스템 1100586294.jpg 2100586297.jpg 3100586298.jpg http://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_100351.html