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핵심기술
IoT연동 가능 공기질 모니터링용 50mW급 복합환경 센서 모듈 개발

최종목표
실내환경 유해요인 측정이 가능한 IoT 연동가능 스마트폰용 50mW급 복합환경 센서모듈 개발을 통해 사용자 주위의 쾌적한 공기질 관리가 가능하게 하는 것임

o 주요 기능
· 스마트폰용 저소모전력형 광학식 CO2 센서 (측정범위<10,000ppm)
· 저전력형 반도체식 AQS (Air Quality Sensor, Ethanol: 1~100ppm)
· 다중센싱(온·습도) 신호처리, 구동 알고리즘 및

핵심기술
IoT연동 가능 공기질 모니터링용 50mW급 복합환경 센서 모듈 개발

최종목표
실내환경 유해요인 측정이 가능한 IoT 연동가능 스마트폰용 50mW급 복합환경 센서모듈 개발을 통해 사용자 주위의 쾌적한 공기질 관리가 가능하게 하는 것임

o 주요 기능
· 스마트폰용 저소모전력형 광학식 CO2 센서 (측정범위<10,000ppm)
· 저전력형 반도체식 AQS (Air Quality Sensor, Ethanol: 1~100ppm)
· 다중센싱(온·습도) 신호처리, 구동 알고리즘 및 IoT연동 앱
o 주요 성능치
· 스마트폰 탑재 가능한 공기질 모니터링용 복합환경 센서 모듈: 4종 센싱 (CO2, AQS, 온도, 및 습도)
- 복합환경 센서모듈 동작 소비전력: 50mW이하
- 복합환경 센서모듈 부피: 30 x 70 x 20 mm3이하
- 센서모듈 인터페이스: USB 2.0이상 및 Bluetooth

개발내용 및 결과
◦스마트폰 탑재가능/IoT연동 가능 저전력 20mW급 광학식 CO2 센서 기술 개발
- 비분산 적외선(NDIR) 광 흡수셀(Optical cavity) 기술개발
- LED 광원 구동회로 및 저전력 구동 알고리즘 개발
- 적외선 광검출기 센서신호 처리 기술 개발
◦저소모전력형 반도체식 AQS 센서(칩 크기: 1mm2) 기술 개발
- 공기질 감지 나노 파우더 소재 기능화 및 극소면적 도포 기술 개발
- 고신뢰성 마이크로 히터 설계 및 제작 기술 개발
(CMOS-MEMS기반 6인치 웨이퍼 공정)
- 마이크로 히터 특성 및 신뢰성 분석 기술 개발
- 멤스(Micro-Electro Mechanical System, MEMS)형 센서 제작 (<4mm2) 및 특성 평가
- 15mW급 저전력 AQS센서 신뢰성 확보(Ethanol: 1~100ppm) 기술 개발
◦ IoT용 다중센싱 신호처리 및 구동 알고리즘 개발
- 4종 복합환경 센서모듈 동작 알고리즘 개발
- 스마트폰 장착 가능 저전력 복합환경 센서모듈 다중 신호 처리회로 개발
- 온습도 정보 기반 보정 알고리즘 개발
◦ 복합환경 센서(CO2, AQS, 온도, 및 습도) 모듈 패키징 기술 및 IoT 연동 기술 개발
- 패키징 기술 개발 [부피: 30 mm x 70 mm x 20 mm(h)]
- 50mW급 복합센서 모듈 시제품 개발 및 앱(app) 기반 연동 테스트 (USB & Bluetooth)

기술개발배경
◦ 공기질 산업은 공기질 측정분야, 공기청정분야, 공기질 개선분야, 공기질 관리 분야 등 모든 방면에서 성장하고 있으며, 최근에는 사물인터넷(IoT) 기반의 실내 공기질 측정 제품까지 등장하면서, 공기질을 항상 관리할 필요성을 느끼는 소비자가 늘어나고 있음(수요 확대)
◦ 계측장비 수준의 유해요소를 측정하기 위해서는 고가의 가스센서를 활용하여야 하지만 현재 시장에 출시되어 있는 공기질 모니터링 장치 또는 공기질 관리를 위해 설치된 공기청정기 등에 사용된 센서는 측정범위나 정확도, 정밀도가 낮기 때문에 여러 유해요인에 함께 반응하는 등 신뢰하기 어려운 현실(휴대용 장비의 필요성)
◦ 본 연구개발을 통하여, 다양한 실내 유해요소를 실시간으로 간편하게 측정할 수 있는 복합측정센서를 개발하고, 측정값 정보를 제공하고 공기질 관리를 위한 활용이 가능하도록 하는 서비스 개발(보급형 기기 수요성)

핵심개발기술의 의의
◦ 쾌적한 실내 환경을 만들어갈 수 있게 될 것이고, 개발된 측정기기 및 복합측정센서는 다양한 공기질 산업분야에 활용되어 환경 및 삶의 질이 개선될 것으로 전망
◦ 초소형 특성은 센서를 탑재한 응용제품들의 소형화에 따라 지속적으로 작은 크기를 요구하고 있고 주요 센서 전문 회사들이 경쟁적으로 작은 사이즈를 출시하고 있으며 소형화가 되기 위해서는 모든 부품의 소형화가 뒷받침되어야 하고 아울러 성능이 따라주어야 기존 일반크기를 대체할 수 있음
◦ CMOS-MEMS기반 보급형 반도체식 VOCs(Volatile organic compounds) 측정에 대한 요구사항이 높아짐에 따라 가스센서 시장 전체에서 이 센서가 차지하는 시장의 비중이 지속적으로 증가할 것이며 기존의 가격적인 문제와 수명의 문제가 해결될 경우 폭발적으로 증가 할 것이므로 이에 대한 기술 개발은 매우 중요함
◦ 저가형 센서 또한 상기 저전력, 초소형, 고정확 성능과도 상반된 요구조건이며, 센서 전문회사들의 가장 큰 고민점이므로, 이러한 기능적 장점을 갖추고 가격경쟁력을 갖추는 것이 기술력과 능력의 차이가 될 것임

적용분야
◦ 실시간 공기질 진단 서비스 사용을 위한 휴대폰 기반 진단장비로 활용
- 다중이용시설 및 개인 생활 환경에 대하여 초기 공기질 서비스를 실시하여 측정/수집된 데이터를 분석하여 공기질을 진단하여 주고, 쾌적한 환경을 위한 솔루션을 제안하기 위한 장치로 활용
- 생활 환경의 유해요인은 생활패턴에 따라 달라지며, 1~2시간의 단기간 측정 결과가 아닌 수일간의 공기질 측정 및 수집된 데이터를 통한 결과분석을 바탕으로 최적의 솔루션을 적용할 수 있음
◦ IoT 를 활용한 실내/외 공기질 관리 연동서비스 활용
- 실내/외 공기질 데이터를 수집하여 IoT 기술을 활용한 연동으로 최적의 관리가 가능한 서비스 이용

(출처 : 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 13
• 국문 요약문 ... 17
• 목차 ... 18
• 표목차 ... 19
• 그림목차 ... 20
• 제 1 장 서론 ... 22
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 22
• 제 2 절 국내･외 관련 기술 시장의 현황 ... 36
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적･경제적 파급효과 ... 44
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 49
• 제 1 절 최종목표 및 평가 방법 ... 49
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 56
• 제 3 장 결과 및 향후계획 ... 58
• 제 1 절 연구개발 결과 ... 58
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 (각 기관/기업별 역할 및 추진 내역) ... 88
• 제 3 절 시장현황 및 사업화 전망 ... 89
• 제 4 절 사업비 사용현황 ... 93
• 제 5 절 연구개발결과의 활용계획 ... 96
• 끝페이지 ... 97