보일러·탱크처럼 금속으로 둘러싸인 밀폐공간에서는 무선 신호가 닿기 어려운 경우가 많습니다. SteelLink는 이미 그 공간을 이루고 있는 철판·배관·지지 빔을 신호가 지나가는 길로 쓰는 연구입니다. 구조물 곳곳에 붙인 PZT 소자가 신호를 진동으로 바꿔 보내고 받으며, 센스제로는 여러 경로 중 어디로 보낼지 고르고 미리 대비하는 소프트웨어를 만들고 있습니다.
원리
전기를 진동으로, 진동을 다시 전기로
PZT(압전 소자)는 전기를 받으면 진동하고, 진동을 받으면 전기를 만듭니다. 이 성질로 금속 구조물을 통신 경로로 씁니다.
- 1송신데이터를 전기 신호로 바꿔 PZT에 보내면, PZT가 진동합니다.
- 2전달진동이 탄성파가 되어 금속을 따라 퍼집니다. PZT 공진 주파수는 50~300kHz 범위에서 시뮬레이션으로 선정하는 중이며, 실제 PZT로 측정해 검증할 예정입니다.
- 3수신떨어진 곳의 PZT가 진동을 다시 전기 신호로 바꾸고, 데이터로 복원합니다.
- +SteelLink가 하는 일PZT가 여러 개 붙어 있을 때, 그중 어느 경로로 보낼지 고르고 미리 대비합니다. 아래 시뮬레이션이 이 부분입니다.
시뮬레이션
어느 경로로 보낼지 미리 고릅니다
같은 현장과 같은 사건을 기존 방식과 SteelLink 방식에 똑같이 적용해 비교합니다. 가상 채널 모델로 만든 화면이며, 실측 데이터가 아닙니다.
SteelLink 통신 경로 시뮬레이터
발전 설비 밀폐공간의 철 구조물에 PZT 노드를 여러 개 붙이면, 금속을 따라 전달되는 탄성파로 데이터를 주고받을 수 있습니다. 구간마다 품질이 다르고 계속 변하기 때문에 어느 경로로 보낼지 골라야 합니다. 같은 현장과 같은 사건을 두 방식에 똑같이 적용해 결과를 비교합니다.
기존 방식 · 반응형
품질이 기준값 아래로 떨어지면 그때 다른 경로를 찾습니다.
SteelLink · 예측형
품질 추세로 열화를 미리 예측하고, 예비 경로를 확보해 둡니다.
결과 비교
초기화 이후 누적값입니다. 더 나은 쪽을 초록색으로 표시합니다.
| 항목 | 기존 방식 | SteelLink |
|---|
센스제로 관제센터 수신함
게이트웨이를 거쳐 센스제로 서버에 도착한 SOS와 통신 상태 알림입니다.
순간 잡음은 거르고, 추세를 봅니다
최근 측정값 5개의 중앙값으로 진동 같은 순간 잡음을 걸러낸 뒤, 4초간의 기울기로 6초 뒤 품질을 예측합니다. 한 번 튀었다고 경로를 찾지 않습니다.
나빠지기 전에 예비 경로를 잡아 둡니다
열화가 예측되면 지금 경로와 겹치지 않는 예비 경로를 미리 확인해 둡니다. 장애가 오기 전에 옮기거나, 끊기는 순간 바로 옮깁니다. 예비 경로는 20초가 지나면 다시 확인합니다.
긴급 신호는 두 갈래로 보냅니다
SOS는 지금 경로와 예비 경로로 동시에 보내고, 관제센터의 수신 확인(ACK)이 없으면 0.5초마다 다시 보냅니다. 같은 메시지가 두 번 도착해도 한 번만 처리합니다.
센스제로 플랫폼과 연결되는 위치
점선 상자는 하드웨어(협력 개발 중), 파란 상자는 센스제로가 만드는 소프트웨어입니다.
시뮬레이션 조건. 구간 품질은 PZT 공진 주파수 선정(50~300kHz 범위, 시뮬레이션 후 실측 검증 예정)이 끝난 뒤의 링크 품질을 가정한 값입니다. 구간별 기본 품질 0.72~0.87(거리·용접부 반영 가정), 측정 잡음 σ 0.022. 순간 진동 잡음은 15초 동안 0.5초마다 80% 확률로 임의의 한 구간에 −0.45~−0.70 스파이크를 줍니다. 열화는 16초에 걸쳐 품질이 0.04까지 떨어진 뒤 단절되고, 단절된 구간은 25초 뒤 정비 완료로 복구됩니다. 판단 기준은 저품질 0.38, 예비 경로 최소 품질 0.55, 탐색 소요 1초입니다. 두 화면은 같은 난수로 같은 잡음을 받고, 열화·단절은 각자 지금 쓰는 경로의 같은 위치 구간에 일어납니다. 채널 모델과 모든 수치는 가정이며 실제 PZT 하드웨어 측정값이 아닙니다.
자주 묻는 질문
지금 현장에 도입할 수 있나요?
아직 연구개발 단계입니다. 하드웨어를 협력 개발하고 있으며, 제품으로 제공하는 단계가 아닙니다. 연구 협력이나 시범 적용 논의는 문의로 연락 주세요.
시뮬레이터의 수치는 실제 측정값인가요?
아니요. 구간 품질, 잡음, 열화 같은 값은 모두 가정한 가상 채널 모델의 값입니다. 실제 PZT 하드웨어로 측정한 결과가 아닙니다.
어떤 주파수를 쓰나요?
PZT 공진 주파수는 50~300kHz 범위에서 시뮬레이션으로 선정하는 중이며, 실제 PZT로 측정해 검증할 예정입니다.
