지구 온난화로 인해 온실가스 배출에 대한 규제가 강화되고 있는데, 온실가스의 주된 성분은 이산화탄소($CO_2$)이다. 건축 분야에서 $CO_2$ 발생량을 줄이기 위해서 저탄소 장수명화가 진행되고 있고 건축자재에 RFID(: Radio Frequency Identification)를 사용하여 자재관리 시스템을 구축하는 사례가 증가하고 있다. 기존의 RFID를 활용한 건축자재 관리 시스템은 건물의 신축단계에서 건설자재가 어디에 얼마만큼 사용되는지에 대한 연구와 실험이 대부분 이었고, 건물의 신축과 해체 시 재활용할 수 있는 자재에 대한 상태관리 시스템은 개발된 사례가 없다. 본 논문에서는 건물의 신축 혹은 해체 시 건설자재의 상태를 효과적으로 관리할 수 있는 RFID 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 900MHz 대역의 RFID를 사용하며 건축 자재 표면 또는 내부에 RFID 태그를 부착한다. 시스템의 구조는 RFID 리더부, 통신부, 저장부로 구성된다.
지구 온난화로 인해 온실가스 배출에 대한 규제가 강화되고 있는데, 온실가스의 주된 성분은 이산화탄소($CO_2$)이다. 건축 분야에서 $CO_2$ 발생량을 줄이기 위해서 저탄소 장수명화가 진행되고 있고 건축자재에 RFID(: Radio Frequency Identification)를 사용하여 자재관리 시스템을 구축하는 사례가 증가하고 있다. 기존의 RFID를 활용한 건축자재 관리 시스템은 건물의 신축단계에서 건설자재가 어디에 얼마만큼 사용되는지에 대한 연구와 실험이 대부분 이었고, 건물의 신축과 해체 시 재활용할 수 있는 자재에 대한 상태관리 시스템은 개발된 사례가 없다. 본 논문에서는 건물의 신축 혹은 해체 시 건설자재의 상태를 효과적으로 관리할 수 있는 RFID 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 900MHz 대역의 RFID를 사용하며 건축 자재 표면 또는 내부에 RFID 태그를 부착한다. 시스템의 구조는 RFID 리더부, 통신부, 저장부로 구성된다.
Due to the global warming, the restriction for emitting the green-house gas is strengthened and a main ingredient of the green-house gas is carbon dioxide ($CO_2$). In order to reduce the amount of $CO_2$, the low-carbon and long-life of the construction and the construction ma...
Due to the global warming, the restriction for emitting the green-house gas is strengthened and a main ingredient of the green-house gas is carbon dioxide ($CO_2$). In order to reduce the amount of $CO_2$, the low-carbon and long-life of the construction and the construction materials management system based on the radio frequency identification (RFID) technique have been actively studied in the construction field. The conventional construction management system based on RFID only focuses on the study and experiment for managing the used amount and location of the construction materials in the construction stage, but it does not consider the study for the status management system for the recycling materials in the construction stage or the building deactivation. In this paper, we propose the effective RFID system for managing the status of the construction materials during the construction stage or the building deactivation. Employing RFID with the frequency of 900MHz, the proposed system consists of the reader unit, communication unit, and memory unit, and its tags are attached in the surface or inside of the construction materials.
Due to the global warming, the restriction for emitting the green-house gas is strengthened and a main ingredient of the green-house gas is carbon dioxide ($CO_2$). In order to reduce the amount of $CO_2$, the low-carbon and long-life of the construction and the construction materials management system based on the radio frequency identification (RFID) technique have been actively studied in the construction field. The conventional construction management system based on RFID only focuses on the study and experiment for managing the used amount and location of the construction materials in the construction stage, but it does not consider the study for the status management system for the recycling materials in the construction stage or the building deactivation. In this paper, we propose the effective RFID system for managing the status of the construction materials during the construction stage or the building deactivation. Employing RFID with the frequency of 900MHz, the proposed system consists of the reader unit, communication unit, and memory unit, and its tags are attached in the surface or inside of the construction materials.
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문제 정의
기존의 건축 분야에서 RFID를 활용한 연구 및 현장실험은 대부분 건물 신축 시 부재의 위치와 양을 관리하는데 초점을 맞추었고, 건물의 해체 시 재사용할 수 있는 부재의 상태관리에 대한 연구는 전무한 실정이다. 본 장에서는 건설자재용 RFID에 적합한 주파수를 선정하고, 건축물의 조립과 해체 시 건설자재의 효율적인 재활용을 위해 건설자재의 상태 및 위치 정보를 관리할 수 있는 건설자재용 RFID 시스템을 제안한다.
신축 건물의 건축자재 태그 아이디와 같은 기본적인 정보만 인식하는 기존의 RFID를 이용한 건축자재 관리 시스템과는 다르게, 본 논문에서는 건물의 신축과 해체 시 자재의 재사용을 효율적으로 관리하는데 적합한 RFID 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 RFID 정보를 인식하고, 자재의 상태에 대한 다량의 정보를 리더기에서 주 컴퓨터에 장착되어 있는 데이터베이스로 전송하여 저장할 수 있어 건축자재 재사용에 적합하도록 설계되어 있다.
기존의 RFID를 이용한 자재관리 시스템은 건물이 신규로 지어지는 상황을 위한 자재 관리 시스템이고, 건물의 신축과 해체 시 발생하는 자재의 상태 관리 시스템은 전무한 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 일정거리에서 인식이 가능한 RFID 리더를 구현하여, 부재의 상태를 데이터베이스에 무선으로 전송하고 저장하는 효율적인 건설자재 관리 RFID 시스템을 제안한다.
제안 방법
본 논문에서 제안된 RFID 시스템은 UHF RFID 태그의 인식을 위한 UHF RFID 리더, 시스템 통합제어를 위한 MCU(Micro Control Unit)[11], 정보 전송을 위한 RF 장비 등으로 이루어진 RFID 리더부와 태그의 정보를 RF통신으로 수신받기 위한 RF장비, 정보 제어를 위한 MCU, 태그의 정보를 저장할 수 있는 데이터베이스가 포함된 저장부로 구성되어 있다. 그림 1은 RFID 시스템의 전체적인 흐름도를 나타내고, 그림 2와 3은 제안된 RFID 시스템의 리더부와 저장부의 구조를 나타낸다.
본 논문에서 제안된 건축자재 관리를 위한 RFID 시스템은 각종 부재에 삽입 혹은 부착되어 있는 RFID 태그의 정보를 일정 거리에서 인식하고 인식된 태그의 정보를 무선으로 전송하여 주 시스템에 장착되어 있는 데이터베이스에 저장한다. 태그는 콘크리트나 다양한 부재 표면 또는 내부에 부착되므로 직접적인 접촉에 의한 태그 정보 인식이 불가능하여 일정 거리에서의 인식이 필요하다.
본 논문에서는 건축 환경의 특성상 재질의 영향을 적게 받는 RFID가 필요하지만, 많은 데이터를 처리하는 작업 특성상 빠른 읽기 속도와 장거리 인식이 가능한 UHF 대역의 RFID를 사용한다.
본 논문에서는 건축자재 관리를 위한 RFID 시스템을 구축하기 위해 RFID 리더모듈, MCU, 무선통신모듈, 위치추정모듈을 포함한 리더부를 구성하였고, 무선통신모듈, MCU, 데이터베이스를 포함하는 저장부를 구성하였다. 그림 8은 구현된 RFID 리더부이고 그림 9는 구현된 저장부이다.
구현된 RFID 시스템 실험은 조선대학교 전자정보공과대학 적응신호처리 실험실에서 수행되었다. 실험실 기둥과 벽면에 RFID 태그를 부착시키고 구현된 RFID 리더기로 태그 정보를 정상적으로 인식하고 저장하는지에 대한 실험을 수행하였다. 그림 10은 구현된 RFID 리더부로 부착된 각각의 태그들을 인식하고, 인식된 태그의 ID를 데이터베이스 로그에 기록 한 것이다.
신축 건물의 건축자재 태그 아이디와 같은 기본적인 정보만 인식하는 기존의 RFID를 이용한 건축자재 관리 시스템과는 다르게, 본 논문에서는 건물의 신축과 해체 시 자재의 재사용을 효율적으로 관리하는데 적합한 RFID 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 RFID 정보를 인식하고, 자재의 상태에 대한 다량의 정보를 리더기에서 주 컴퓨터에 장착되어 있는 데이터베이스로 전송하여 저장할 수 있어 건축자재 재사용에 적합하도록 설계되어 있다. 이 시스템은 태그 정보 인식과 데이터 전송을 위한 RFID 리더부와 데이터 수신 및 데이터 저장을 위한 데이터베이스를 포함하는 저장부로 구성되어 있다.
대상 데이터
그림 8은 구현된 RFID 리더부이고 그림 9는 구현된 저장부이다. 구현된 RFID 시스템 실험은 조선대학교 전자정보공과대학 적응신호처리 실험실에서 수행되었다. 실험실 기둥과 벽면에 RFID 태그를 부착시키고 구현된 RFID 리더기로 태그 정보를 정상적으로 인식하고 저장하는지에 대한 실험을 수행하였다.
태그는 콘크리트나 다양한 부재 표면 또는 내부에 부착되므로 직접적인 접촉에 의한 태그 정보 인식이 불가능하여 일정 거리에서의 인식이 필요하다. 따라서 일정거리에서 데이터 인식이 가능한 UHF 대역인 900MHz RFID 태그를 사용한다.
이 시스템은 태그 정보 인식과 데이터 전송을 위한 RFID 리더부와 데이터 수신 및 데이터 저장을 위한 데이터베이스를 포함하는 저장부로 구성되어 있다. 제안된 시스템의 데이터베이스는 Text 형식 파일의 데이터 로그이다. 자재의 이력을 추적하기 위해서는 Text 형식 파일의 데이터 로그를 검색해야 하는 문제가 있다.
후속연구
추후에는 자동으로 인터넷 데이터베이스에 자재에 이식되어 있는 태그 ID와 상태를 업로드하는 연구가 진행될 것이다. 본 논문에서 제안된 RFID 시스템을 활용함으로서, 건물의 해체 및 조립 시 건설자재의 보다 효율적인 재사용 관리가 이루어질 수 있을 것으로 판단된다.
자재의 이력을 추적하기 위해서는 Text 형식 파일의 데이터 로그를 검색해야 하는 문제가 있다. 추후에는 자동으로 인터넷 데이터베이스에 자재에 이식되어 있는 태그 ID와 상태를 업로드하는 연구가 진행될 것이다. 본 논문에서 제안된 RFID 시스템을 활용함으로서, 건물의 해체 및 조립 시 건설자재의 보다 효율적인 재사용 관리가 이루어질 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
RFID 시스템에서 RF주파수로 사용하고 있는 것은?
RFID 시스템에서 RF주파수는 저주파(LF : low frequency)로 125kHz, 고주파(HF : high frequency)는 13.56MHz, 극초단파(UHF : ultra high frequency)로는 900MHz가 사용되고 있다. 각 주파수대역의 특징은 표 2에 정리되어 있다[9].
건축자재 관리를 위한 RFID 시스템은 정보를 어떻게 저장하는가?
본 논문에서 제안된 건축자재 관리를 위한 RFID 시스템은 각종 부재에 삽입 혹은 부착되어 있는 RFID 태그의 정보를 일정 거리에서 인식하고 인식된 태그의 정보를 무선으로 전송하여 주 시스템에 장착되어 있는 데이터베이스에 저장한다. 태그는 콘크리트나 다양한 부재 표면 또는 내부에 부착되므로 직접적인 접촉에 의한 태그 정보 인식이 불가능하여 일정 거리에서의 인식이 필요하다.
건축분야에 RFID 기술을 적용한 사례는?
RFID 기술이 여러 분야에서 다양하게 활용되고 있으며, 건축분야에도 RFID 기술을 적용한 사례가 증가하고 있다. 해외의 경우 미국 카네기 멜론대학에서 RFID를 이용한 자재관리 시스템을 제시하였고, Bechtle사의 Red Hills 건설현장 실험에서 RFID를 활용하여 자재의 위치추적과 관리를 수행한 결과 30% 능률 향상을 확인할 수 있었다[4]. 국내의 경우 커튼 월, 마감자재, 철골, 콘크리트 등 주요 자재에 RFID를 활용한 연구 및 현장실험 사례가 있다[5-7]. 표 1은 RFID를 적용한 국내 자재관리 선행연구들을 요약해 놓은 것이다[8].
참고문헌 (11)
G. Cha, B. Son, and W. Hong, "A study on $CO_2$ Emissions of Construction Wastes by Types from Demolition Phase of Buildings to Final Disposal Phase of Construction Wastes Generated from Urban Renaissance Project Area," J. of the Architectural Institute of Korea, vol. 26, no. 7, 2010, pp. 311-320.
M. Shin and J. Lee, "A Study on the Efficient RFID Tag Identification considering Performance Information of Individual Nodes in a Grid Environment," J. of the Korea Institute of Electronics Communications Sciences, vol. 6, no. 5, 2011, pp. 797-802.
J. Shin and S. Hwang, "Design of RFID Packaging for Construction Materials," J. of the Korea Institute of Electronics Communications Sciences, vol. 8, no. 6, 2013, pp. 923-931.
J. Han, S. Kwon, and M. Cho, "Development of Material Management System and Field Tests Using RFID Technology on High-Rise Building Construction," J. of the Architectural Institute of Korea, vol. 22, no. 10, 2006, pp. 121-128.
M. Jang, S. Yoon, S. Chin, and Y. Kim "Implementing Radio Frequency Identification in the Curtain Wall Process Management," Conf. of the Architectural Institute of Korea, Seoul, Korea, Apr. 2004, pp. 491-494.
C. Park, O. Kwon, and S. Yun, "New SNR Estimation Algorithm using Preamble and Performance Analysis," Conf. of the Korea Institute of Building Construction, Seoul, Korea, Apr. 2007, pp. 93-96.
S. Park, J. Lee, J. Song, and K. Oh, "RFID Technology Application in Construction Material Management Process," Conf. of the Architectural Institute of Korea, Gwangju, Korea, Oct. 2008, pp. 593-596.
J. Lee, J. Song, and K. Oh, "A Study on Developing a Context - Aware Scenario for the RFID Applicatoin of the Information Magagement on the Construction Materials," J. of the Architectural Institute of Korea, vol. 25, no. 3, 2009, pp. 111-118.
S. Kwon, "Application examples to the construction site with the technology trends of RFID technology," Conf. of the Korea Institute of Building Construction, Seoul, Korea, Dec. 2004, pp. 50-56.
P. Li, Y. Zhang, Y. Shin, and H. Shin, "A Study on RFID technology and application of China," J. of the Korea Institute of Electronics Communications Sciences, vol. 6, no. 2, 2011, pp. 330-336
J. Ko, E. Jeon, B. Cho, and S. Hong "Photovoltaic System for the efficient management and performance analysis of MCU implementation," Conf. of the Korea Institute of Electronics Communications Sciences, Busan, Korea, June 2011, pp. 409-411.
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