전파를 통해 동력을 공급받는 온도센서

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-12-16

네덜란드 아인트호벤 공과대학(Eindhoven University of Technology)의 연구진은 매우 특별한 방식으로 동력을 공급 받는 소형 무선 온도 센서(Wireless Temperature Sensor)를 개발하였다. 이들이 동력을 공급받는 특별한 방식이라는 바로 전파를 이용하는 것이다. 전파를 이용한다는 것은 한 개의 연결선도 필요하지 않으며, 배터리를 교체하지 않아도 된다는 의미이기도 하다. 이러한 센서는 스마트 건물을 위해 중요한 개발 단계라 할 수 있다. 또한 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다. 미래 스마트 건물은 각 거주자의 필요에 대응하는 센서로 이루어질 것이며 지속가능하여야 한다. 예를 들어 사람이 방에 있을 때만 스위치가 켜지는 난방이나 조명 장치의 경우 센서가 무선이면서 배터리가 필요 없어야만 가능하다. 그렇지 않으면 큰 건물 내에 설치된 센서의 배터리를 매일 교환해야만 한다. 아인트호벤 공과대학의 Hao Gao는 박사학위 논문을 통해 2평방밀리미터의 면적과 모래 하나의 무게인 1.6mg의 센서에 대해 소개하였다. 현재 버전의 센서가 가능한 범위는 2.5cm이다. 연구진은 1년 이내에 이 범위를 1m까지 확장하고 궁극적으로는 5m까지 확대할 계획이다. 이 센서는 특별하게 개발된 라우터(Router)를 갖고 있다. 그리고 라우터에 있는 안테나를 이용하여 동력을 공급한 센서에 전파를 내보낸다. 이러한 에너지 전송은 정확히 목표로 하는 센서에서만 이루어지기 때문에 라우터는 매우 적은 전기를 소비한다. 그리고 센서 자체적으로 소비하는 에너지 양도 극도로 작다. 또한 센서는 페인트, 플라스터(Plaster), 콘크리트 층의 바로 아래에서 작동이 가능하다. 아인트호벤 공과대학 Peter Baltus 교수는 이러한 연구는 센서를 건물에 쉽게 통합할 수 있도록 해 준다고 설명하였다. 센서는 라우터에서 보내지는 에너지를 포획하는 안테나가 있다. 이 에너지를 저장하였다가 충분한 양을 확보하게 되면 스위치를 켜고 온도를 측정한 다음 라우터에 신호를 보내도록 되어 있다. 이 신호는 측정 온도에 따라 약간씩 다른 주파수를 갖고 있다. 라우터는 이렇게 다른 주파수를 읽어낸 후 온도를 추론한다. 같은 기술은 움직임, 빛, 습도 등을 감지하는 다른 종류의 센서에도 적용이 가능하다. Baltus 교수는 지불 시스템으로부터 무선식별까지 응용분야는 무궁무진하다고 밝혔다. 이들은 비용면에서도 큰 문제가 없다. 대량 생산을 통해 센서 비용을 약 20센트까지 낮출 수 있을 것으로 보고 있다. 이 센서는 65nm CMOS 기술을 기반으로 한다. PREMISS라고 불리는 이번 프로젝트는 STW 기술재단(STW Technology Foundation)의 지원을 받고 있다. Hao Gao의 논문 제목은 ‘`Fully Integrated Ultra-Low Power mm-Wave Wireless Sensor Design Methods`이다. http://www.energyharvestingjournal.com/articles/8790/the-worlds-tiniest-temperature-sensor-is-powered-by-radio-waves?rsst2id=5%2C82%2C84