하루 평균 90%를 실내에서 생활하는 현대인들을 위해 온도, 습도, 미세먼지 등을 제어하여 쾌적한 실내 환경으로 제어해 주는 시스템이다. 불쾌지수가 온도와 습도 중 영향이 큰 성분을 찾는 실험에서는 온도를 21도로 고정 했을 시 습도가 1% 변하는 경우 불쾌지수 0.1이 증가하였고 습도를 40%로 고정하고 온도가 1도 변할시 불쾌지수가 1.2씩 변하는 실험결과를 도출하였다. 이로부터 온도가 영향력이 크다는 것을 알아냈다. LED 실내등과 릴레이 소켓을 메인 제어 시스템에 무선통신을 사용하기 위한 블루투스의 통신한계 측정실험에서 장애물이 없을 시 최대 70m 통신 가능 했으며 벽이나 철근과 같은 고분자 장애물이 있는 경우 통과하여 통시할 수 있는 장애물이 최대 2개였고, 고분자 장애물 하나를 사이에 두고 통신 할 수 있는 거리는 최대 10m임을 확인하였다.
하루 평균 90%를 실내에서 생활하는 현대인들을 위해 온도, 습도, 미세먼지 등을 제어하여 쾌적한 실내 환경으로 제어해 주는 시스템이다. 불쾌지수가 온도와 습도 중 영향이 큰 성분을 찾는 실험에서는 온도를 21도로 고정 했을 시 습도가 1% 변하는 경우 불쾌지수 0.1이 증가하였고 습도를 40%로 고정하고 온도가 1도 변할시 불쾌지수가 1.2씩 변하는 실험결과를 도출하였다. 이로부터 온도가 영향력이 크다는 것을 알아냈다. LED 실내등과 릴레이 소켓을 메인 제어 시스템에 무선통신을 사용하기 위한 블루투스의 통신한계 측정실험에서 장애물이 없을 시 최대 70m 통신 가능 했으며 벽이나 철근과 같은 고분자 장애물이 있는 경우 통과하여 통시할 수 있는 장애물이 최대 2개였고, 고분자 장애물 하나를 사이에 두고 통신 할 수 있는 거리는 최대 10m임을 확인하였다.
It is a system that controls temperature, humidity and fine-dust to make interior environment more comfortable for modern people who spend 90% of the time in indoor. In an experiment of finding which one of temperature and humidity influence more to discomfort index, for a fixed temperature of 21, d...
It is a system that controls temperature, humidity and fine-dust to make interior environment more comfortable for modern people who spend 90% of the time in indoor. In an experiment of finding which one of temperature and humidity influence more to discomfort index, for a fixed temperature of 21, discomfort index increased by 0.1 with a 1 change of humidity, and for a fixed humidity of 40, discomfort index increased by 1.2 with a 1 change of temperature. As a result, it was found that the temperature is more influential than the humidity to discomfort index. In an experiment of measuring communicational limitation of Bluetooth, the communication was possible for at most 30 meters without obstacles. With high obstacles like walls or steel bars, it was able to penetrate at most 2 obstacles and maximum distance which it can communicate was 10 meters for just one high molecule obstacle.
It is a system that controls temperature, humidity and fine-dust to make interior environment more comfortable for modern people who spend 90% of the time in indoor. In an experiment of finding which one of temperature and humidity influence more to discomfort index, for a fixed temperature of 21, discomfort index increased by 0.1 with a 1 change of humidity, and for a fixed humidity of 40, discomfort index increased by 1.2 with a 1 change of temperature. As a result, it was found that the temperature is more influential than the humidity to discomfort index. In an experiment of measuring communicational limitation of Bluetooth, the communication was possible for at most 30 meters without obstacles. With high obstacles like walls or steel bars, it was able to penetrate at most 2 obstacles and maximum distance which it can communicate was 10 meters for just one high molecule obstacle.
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문제 정의
제작한 시스템은 아두이노 우노를 사용하여 온도,습도, 미세먼지 센서로 측정한 후 사용자가 설정한 환경을 기반으로 릴레이 소켓에 명령을 내려 가전제품을 자동으로 ON/OFF 제어를 한다. 또한 LED 실내등과 애플리케이션과 통신을 하여 온도, 습도, 미세먼지 뿐만 아니라 온도와 습도로 불쾌지수를 계산하여 사용자에게 알려준다.
본 논문에서 다루는 불쾌지수가 온도나 습도 중 어느 것에 영향을 더 받는지 측정실험을 하였다.
본 논문에서 요즘 이슈가 되고 있는 미세먼지와 온도와 습도를 직관적인 수치로 나타낼 수 있는 불쾌지수에 대해 중점을 두었다. 제작한 작품은 불쾌지수와 미세먼지를 실시간으로 측정하고 제어하고 사람들에게 편의성을 제공하기 위해 사물 간을 유무선 네트워크로 연결하여 정보를 공유하는 기술인 사물인터넷을 기반으로 한 시스템을 구현하였다[4].
본 연구에서 시스템의 성능을 파악코자 실내에서 사용하는 경우 전파는 철이나 콘크리트 같은 고분자물질을 통과하기가 어려움으로서 실제로 블루투스를 이용한 무선 통신의 한계치를 알아보기 위한 실험을 진행하였다[10].
제안 방법
MCU로 아두이노 우노를 사용하였으며 슬레이브 블루투스를 장착하여 메인 시스템과 통신을 가능하게 만들었다.
2씩 변화하는 것을 확인하였음으로 온도가 습도보다 영향이 크다는 결과를 도출하였다. 또한 고분자 장애물이 있을 시의 무선통신 거리 한계 측정 실험을 진행하였다. 벽을 최대 2개 통과하면서 약6M정도의 거리까지 통신가능 하였으며 벽 하나를 통과하여 최대 10M까지 통신 가능 하다는 것을 알 수 있었다.
제작한 작품은 불쾌지수와 미세먼지를 실시간으로 측정하고 제어하고 사람들에게 편의성을 제공하기 위해 사물 간을 유무선 네트워크로 연결하여 정보를 공유하는 기술인 사물인터넷을 기반으로 한 시스템을 구현하였다[4]. 무선 통신은 10m정도의 근거리 통신을 사용 할 수 있는 블루투스 통신[5]을 사용하여 메인 시스템과 릴레이 소켓, LED 실내등을 연결하여 사용자가 설정한 환경에 자동으로 상호작용하여 동작하게 구현하였다.
벽이 하나 있을 시 최대 통신거리를 측정하는 실험도 진행하였다.
불쾌지수가 습도에 따라 얼마만큼 변하는지 온도를 고정해 놓고 습도에 변화를 주어 실험값을 측정하여 진행하였다.
그림4는 본 작품의 시스템 알고리즘이다. 센서로 온도와 습도, 미세먼지를 측정 한 후 측정값과 설정값을 비교하여 오브젝트를 동작 유무를 결정하며 무한 반복하게 시스템을 제작하였다. 측정값을 LED실내등과 디스플레이, 애플리케이션에 실시간으로 전송하여 표시한다.
습도를 고정해놓고 온도에 변화를 주어 불쾌지수의 변화를 살펴보는 실험을 하였다
그림3은 LED 실내등 외형이다. 온도, 습도 미세먼지, 불쾌지수를 시각화하기 위해 제작하였다. 쾌적할시 초록 경고는 파랑 위험은 빨강으로 표현하며 모드를 설정하여 모드 1은 온도, 습도 미세먼지, 2는 불쾌지수, 미세먼지 3은 불쾌지수 4는 미세먼지를 표현하고 LED에 표현해준다.
제작한 시스템은 아두이노 우노를 사용하여 온도,습도, 미세먼지 센서로 측정한 후 사용자가 설정한 환경을 기반으로 릴레이 소켓에 명령을 내려 가전제품을 자동으로 ON/OFF 제어를 한다. 또한 LED 실내등과 애플리케이션과 통신을 하여 온도, 습도, 미세먼지 뿐만 아니라 온도와 습도로 불쾌지수를 계산하여 사용자에게 알려준다.
본 논문에서 요즘 이슈가 되고 있는 미세먼지와 온도와 습도를 직관적인 수치로 나타낼 수 있는 불쾌지수에 대해 중점을 두었다. 제작한 작품은 불쾌지수와 미세먼지를 실시간으로 측정하고 제어하고 사람들에게 편의성을 제공하기 위해 사물 간을 유무선 네트워크로 연결하여 정보를 공유하는 기술인 사물인터넷을 기반으로 한 시스템을 구현하였다[4]. 무선 통신은 10m정도의 근거리 통신을 사용 할 수 있는 블루투스 통신[5]을 사용하여 메인 시스템과 릴레이 소켓, LED 실내등을 연결하여 사용자가 설정한 환경에 자동으로 상호작용하여 동작하게 구현하였다.
대상 데이터
4단자 5V릴레이 모듈을 사용하여 4구 소켓에 연결하였다. MCU로 아두이노 우노를 사용하였으며 슬레이브 블루투스가 장착되어 있어 메인 시스템에서 명령을 받아 자동으로 ON/OFF를 한다.
그림1은 메인 시스템의 외형이다. MCU로는 아두이노 우노를 사용하였으며 온도-습도, 미세먼지 센서가 장착되어 실내 환경 정보를 수집한다. 마스터 블루투스가 장착되어 LED실내등, 릴레이 소켓, 애플리케이션과 통신을 한다.
이론/모형
산출방법으로 1957년 미국의 E. C. Thom에 의해 고안된 식을 사용한다[8].
성능/효과
또한 고분자 장애물이 있을 시의 무선통신 거리 한계 측정 실험을 진행하였다. 벽을 최대 2개 통과하면서 약6M정도의 거리까지 통신가능 하였으며 벽 하나를 통과하여 최대 10M까지 통신 가능 하다는 것을 알 수 있었다. 위의 실험 결과로 실내에서도 같은 층일 시 충분히 사용 가능하다는 결론을 내었다.
불쾌지수의 온도와 습도변화 시 크게 영향을 주는 요인이 무엇인지 조사하는 실험을 통해서 습도가 1%씩 변화할시 불쾌지수 0.1이 변화하였고 온도가 1도씩 변화 할 때마다 불쾌지수가 1.2씩 변화하는 것을 확인하였음으로 온도가 습도보다 영향이 크다는 결과를 도출하였다. 또한 고분자 장애물이 있을 시의 무선통신 거리 한계 측정 실험을 진행하였다.
습도를 40%으로 고정시킨 후 온도를 23도부터 46도 까지 변화시켰을 시 불쾌지수의 변화를 측정한 값을 확인한 결과 불쾌지수는 초기 68.318부터 96.056까지 변화하는 것을 확인하였다. 위의 실험결과로 불쾌지수는 습도의 영향도 보다는 온도에 민감한 영향을 받는다는 결론을 도출하였다.
온도를 21도로 고정 후 습도를 40%부터 72%까지 변화시켰을 시 불쾌지수의 변화를 300초 동안 측정한 갑을 확인 한 결과 64.61부터 67.98까지 약 3증가한것으로 확인되었다.
벽을 최대 2개 통과하면서 약6M정도의 거리까지 통신가능 하였으며 벽 하나를 통과하여 최대 10M까지 통신 가능 하다는 것을 알 수 있었다. 위의 실험 결과로 실내에서도 같은 층일 시 충분히 사용 가능하다는 결론을 내었다.
056까지 변화하는 것을 확인하였다. 위의 실험결과로 불쾌지수는 습도의 영향도 보다는 온도에 민감한 영향을 받는다는 결론을 도출하였다.
표를 살펴보면 3층까지 통신이 가능하다는 것을 확인 할 수 있다. 층 사이의 거리가 약 3m라면 고분자 장애물 2개와 약 6m정도가 통신 가능하다는 결과값을 도출시켰다.
후속연구
이러한 결과로부터 구현한 시스템은 일반인들이나 약자들에게 원하는 환경을 직접 조작하여 조금 더 나은 건강한 환경을 만들어 줄 수 있을 것이다. 추가로 사용자가 수동으로 제어하는 등 조금 더 보완하면서 추가 기능을 넣는다면 인간의 삶을 윤택하고 안락하게 바꿔줄 수 있을 것으로 기대한다
이러한 결과로부터 구현한 시스템은 일반인들이나 약자들에게 원하는 환경을 직접 조작하여 조금 더 나은 건강한 환경을 만들어 줄 수 있을 것이다. 추가로 사용자가 수동으로 제어하는 등 조금 더 보완하면서 추가 기능을 넣는다면 인간의 삶을 윤택하고 안락하게 바꿔줄 수 있을 것으로 기대한다
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
불쾌지수란 무엇인가?
불쾌지수란 기온과 습도의 조합으로 사람이 느끼는 온도를 객관적인 수치로 공식화하여 나타낸 것이다. 하지만 바람이나 복사열등의 조건은 포함되지 않기 때문에 한계가 뚜렷한 개념이다.
미세먼지는 어떻게 나뉘는가?
미세먼지는 지름이 10㎛ 보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5㎛ 보다 작은 초미세먼지(PM2.5)로 나뉜다. 미세먼지의 성분으로는 일반적으로 공기 중에서 반응하여 형성된 황산염(58.
미세먼지 측정 방법 중 광산란법의 장단점은 무엇인가?
5㎛보다 작은 미세먼지를 채취 하여 질량으로 측정하는 중량 농도법, 베타선의 질량이 클수록 베타선이 더 많이 흡수되는 원리를 이용하여 필터에 있는 베타선양 측정하여 미세먼지 농도를 구하는 베타선 흡수법, 빛의 사란을 이용하는 광산란법이 있다. 중량농도법과 베타선 흡수법은 매우 정확한 측정방법 이지만 실시간으로 측정이 불가능 하고 광산란법은 실시간 측정이 가능하고 소형화가 가능하여 휴대하기 용이하지만 입자분리가 어렵고 오차율이 높은 편이다[7].
참고문헌 (10)
Y. Lee, Y. Choi, and J. Choi, "Convergence Evaluation of Indoor Air Measurement in Medical Institution," J. of the Korea Convergence Society, vol. 8, no. 1, Jan. 2017, pp. 71-76.
J. Wyang, "Fine dust management that threatens citizen's health Focus on mid-term measures," BUSAN Development Forum, vol. 282, Dec. May, 2015.
J. Kim, M. Kim, and J. Kim, "Crime Prediction Model based on Meteorological Changes and Discomfort Index," Fusion Security J., vol. 14, no. 6, Oct. 2014, pp. 89-95.
D. Ryu, "Development of Open IoT platform based on Open Source Hardware & Cloud Service," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 11, no. 5, May 2016, pp. 1065-1070.
G. Kim, "Intelligent Self Learning System for Keyboard Instrument using a Smartphone," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 9, no. 9, Sept. 2014, pp. 999-1004.
D. Yu, "A Study on the Effects of Fine Particles to Satellite Signal," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 7, no. 1, Feb. 2012, pp 125-134.
M. Kim, "A study on diffusion and distribution of PM10 in metropolitan subway tunnel," J. of Korean Society for Urban Railway, vol. 4, no. 4, Dec. 2016, pp. 577-581
H Kim, "On the Properties of Distribution of Discomfort Index in Korea," J. of Nakdong River Environmental Research Institute, vol. 4, Dec. 1999, pp. 181-192.
S. Lee, "Future Prediction of Heat and Discomfort Indices based on two RCP Scenarios," Atmosphere, vol. 23, no. 2, Jun, 2013, pp.221-229
S. kim, "Smart Buildings Diagnosis Management and Radio Communications," Review of Architecture and Building Science, vol. 60, no. 11, Oct. 2016, pp. 39-42.
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