선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 논문에서는 한전의 저압송전선로로 이용되는 지중저압접속함의 내부 상태를 모니터링하기 위한 방법을 제안하였다.
제안 방법
- 4GHz 전파를 발사하고 볼티드 안테나에 수신되는 수신레벨을 스펙트럼 아날라이저를 사용하여 확인하였다. 또한 지중함에 폭우가 오는 상태를 가정하여 인위적으로 난환경(難環境) 상태인 수중상태를 만들어 실험하고 비교하였다. 실험은 수중상태와 지중상태로 구분하였는데, 수중상태는 안테나 자체가 수중에 잠긴 상태를 말하며, 지중상태는 패치안테나 표면까지 물속에 잠기도록 만든 상태를 말한다.
- 본 논문에서 제안하는 안테나는 일반 시중에 구입할 수 있는 일반적인 2.4GHz 패치(patch) 안테나를 지중저압접속함 상부 뚜껑을 연결하는 볼트의 내부를 관통시켜 동축급 전선을 매립하는 형태로 설계 및 제작하여 난환경통신에 적합성을 확인하였다. 안테나 성능평가를 위하여 데이터 시트로 제공된 안테나 제조사의 사양과 난환경통신 조건에서의 특성을 비교하고 적용이 가능함을 확인하였다.
- 본 논문에서는 지중저압접속함 상부 뚜껑 하단부에 무선모듈을 장착하고 접속함 내부에 센서를 장착하여 접속함 내부의 온도, 습도, 누수정도, CO2 및 향후 지진감시를 위한 가속도 및 진동 센서를 장착하고 센서 데이터를 지그비 모듈을 통하여 특별히 고안된 볼티드 안테나를 통하여 지상으로 전송한다. 지중저압접속함반경 10m 이내 차량에서 코디네이터를 통한 시리얼 데이터를 PC로 읽어 들여 GUI를 통한 모니터링이 가능하도록 제안하였다.
- 또한 지중함에 폭우가 오는 상태를 가정하여 인위적으로 난환경(難環境) 상태인 수중상태를 만들어 실험하고 비교하였다. 실험은 수중상태와 지중상태로 구분하였는데, 수중상태는 안테나 자체가 수중에 잠긴 상태를 말하며, 지중상태는 패치안테나 표면까지 물속에 잠기도록 만든 상태를 말한다.
- 8]과 같다. 실험조건에서 안테나 시험을 위하여 전자혼 안테나를 이용하여 지그비 사용주파수 2.4GHz 전파를 발사하고 볼티드 안테나에 수신되는 수신레벨을 스펙트럼 아날라이저를 사용하여 확인하였다. 또한 지중함에 폭우가 오는 상태를 가정하여 인위적으로 난환경(難環境) 상태인 수중상태를 만들어 실험하고 비교하였다.
- 이를 위하여 지중저압접속함 내부 모니터링을 위한 온습도 센서를 장착하고, 누수에 따른 수위 측정을 위한 수위센서와 이산화탄소 측정을 위한 가스센서, 지진과 같은 지중함 자체에 가해지는 외부 진동을 알기위한 가속도 및 진동센서를 설치하였다. 이러한 센서 데이터를 전송하기 위하여 지그비 모듈을 사용하였으며, 특별히 고안된 일명 볼티드 안테나를 접속함 상부 볼트를 이용하여 지상으로 이를 전송하였다. 전송 데이터는 지상에 설치된 PC의 GUI를 통하여 데이터 수신을 확인하였다.
- 이를 위하여 지중저압접속함 내부 모니터링을 위한 온습도 센서를 장착하고, 누수에 따른 수위 측정을 위한 수위센서와 이산화탄소 측정을 위한 가스센서, 지진과 같은 지중함 자체에 가해지는 외부 진동을 알기위한 가속도 및 진동센서를 설치하였다. 이러한 센서 데이터를 전송하기 위하여 지그비 모듈을 사용하였으며, 특별히 고안된 일명 볼티드 안테나를 접속함 상부 볼트를 이용하여 지상으로 이를 전송하였다.
- 이러한 센서 데이터를 전송하기 위하여 지그비 모듈을 사용하였으며, 특별히 고안된 일명 볼티드 안테나를 접속함 상부 볼트를 이용하여 지상으로 이를 전송하였다. 전송 데이터는 지상에 설치된 PC의 GUI를 통하여 데이터 수신을 확인하였다.
- 및 향후 지진감시를 위한 가속도 및 진동 센서를 장착하고 센서 데이터를 지그비 모듈을 통하여 특별히 고안된 볼티드 안테나를 통하여 지상으로 전송한다. 지중저압접속함반경 10m 이내 차량에서 코디네이터를 통한 시리얼 데이터를 PC로 읽어 들여 GUI를 통한 모니터링이 가능하도록 제안하였다.
- 지중저압접속함으로부터 센서 데이터를 지상으로 전송하기 위한 안테나 솔루션으로 본 연구에서는 지중저압접속함 상부 판넬 고정에 이용되는 볼트를 사용한다. [Fig.
대상 데이터
- NDIR 방식이란 가스분자는 고유의 특정 파장적외선을 흡수하는 특성이 있어 이 특성을 이용하여 적외선의 흡수율을 측정하면 측정하려는 가스의 현재 농도를 계측할 수 있다. NDIR 센서의 구성은 적외선 발생기, 적외선 필터, 샘플 챔버 등으로 구성된다. 적외선 발생기는 넓은 주파수의 적외선을 발생하고 발광부 온도는 650℃~800℃를 유지하여 적외선 발생기에서 형성되는 적외선 파형을 안정시킨다.
- 또한 공통사항으로는 45Pins SMD type으로 구성되어 있고, On-Board Chip Antenna 타입, UART, ADC, Interrupt(KEY), GPIO Port를 사용하여 데이터 입출력이 가능하고, AT 명령어 지원, AT 명령어를 이용한 설정 가능, ACK Option을 이용한 데이터 수신 여부 확인 가능, 2.400∼2.4835 GHz(ISM Band) 대역 내 16개 채널(11번∼26번 채널)을 사용한다(Zigbee Alliance)
- 본 시스템에 사용된 지그비 RP-M100(MAC) 모듈은 기존 사용하던 FZ760BC와는 외관상 차이가 있을 뿐 동일한 펌웨어를 사용하며 동작 또한 동일하다. RP-100(Stack) 모듈도 있는데 Stack 버전은 지그비 2006 지원과 Mesh Network를 지원하며, MAC 버전은 IEEE 802.
- 사용된 수위센서(WJM1020B)는 정전용량방식으로 2채널이며 접촉/비접촉이 가늘고, Noise에 강하며, I2C, SPI 통신 구현이 가능한 소자이다. 또한 동작모드 시 200uA 1MHz 1.
- 사용된 지그비 모듈은 내장 안테나 타입이나 본 연구에서는 별도의 안테나 급전을 위하여 50Ω단자를 사용하였다.
- 시험에 사용된 패치안테나는 Wi-fi, 블루투스, 지그비 등 주로 ISM 밴드에 사용되는 ABRACON사의 모델명 APAKN2504-S2448-T이며 [Table 1]는 안테나 제원을 나타낸다(Abracon Patch Antenna).
성능/효과
- 본 실험에서 지중상태의 –32∼-34dB였고, 수중상태는 –63∼-65dB의 차이를 보이고 있으므로 지그비 모듈 제작사가 제공하는 사양에 충분한 전계임을 확인하였다.
- 실험결과 패치안테나만 지상에 노출된 경우를 가정하였을 때의 지중상태 수신레벨과 패치 안테나가 완전히 물에 잠긴 수중상태의 레벨 차이는 스펙트럼 아날라이저 상에서 30dB 정도의 차이가 있음을 확인하였다. 수중상태가 지중상태와의 수신레벨 차이에도 불구하고 이정도의 수신전계에서는 충분한 데이터 전송이 가능함을 확인하였다.
- 시리얼포트 설정은 Baud Rate 38400(지그비 전송모듈 동일), Data Bits 8이다. 실험결과 지그비 전송모듈로부터 전송된 데이터수신율은 100% 성공율을 보였다.
- [Table 2]는 시험 결과를 나타낸다. 실험결과 패치안테나만 지상에 노출된 경우를 가정하였을 때의 지중상태 수신레벨과 패치 안테나가 완전히 물에 잠긴 수중상태의 레벨 차이는 스펙트럼 아날라이저 상에서 30dB 정도의 차이가 있음을 확인하였다. 수중상태가 지중상태와의 수신레벨 차이에도 불구하고 이정도의 수신전계에서는 충분한 데이터 전송이 가능함을 확인하였다.
- 4GHz 패치(patch) 안테나를 지중저압접속함 상부 뚜껑을 연결하는 볼트의 내부를 관통시켜 동축급 전선을 매립하는 형태로 설계 및 제작하여 난환경통신에 적합성을 확인하였다. 안테나 성능평가를 위하여 데이터 시트로 제공된 안테나 제조사의 사양과 난환경통신 조건에서의 특성을 비교하고 적용이 가능함을 확인하였다.
- 안테나 시험 평가를 위하여 안테나 수중 시험을 실시하였으며, 스펙트럼 아날라이저로 수신레벨을 확인한 결과 자유공간 상태와 약 30dB 수신 전계차이가 있을 확인하였다. 안테나가 수중에 완전히 잠겨있음에도 불구하고 지그비 통신에서 요구하는 최저수신전계 –98dBm에는 만족하는 것으로, 난환경 통신조건임에도 불구하고 지상과의 거리 10m에서는 통신이 가능한 것으로 판단되었다.
- 안테나가 수중에 완전히 잠겨있음에도 불구하고 지그비 통신에서 요구하는 최저수신전계 –98dBm에는 만족하는 것으로, 난환경 통신조건임에도 불구하고 지상과의 거리 10m에서는 통신이 가능한 것으로 판단되었다.
후속연구
- 지중저압접속함에 대한 모니터링 시스템을 전국적으로 확장하여 네트워크화 할 경우 자연재해로 인한 여러 가지 상황에 대한 종합적인 분석이 가능할 것으로 기대되며, 본 연구에서 제안한 안테나는 지중저압접속함과 같은 난환경 통신조건에서도 비록 자유공간과 동일한 통달거리를 가지지 못할지라도 근거리 통신 안테나로서 가능한 것이 확인되어, 향후 성능이 좀 더 향상된 안테나에 대한 연구가 필요하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.