연재 순서 : ①역각 센서 기반의 제조 효율화
②역각 센서 기반의 스마트 커넥티드 실현
사물인터넷(IoT)의 변혁이 본격화되고 있다. IoT(Internet of Things) 혹은 IIoT(Industrial Internet of Things)라는 용어는 직접적인 인간의 상호 작용없이도 서로 효과적으로 통신하는 스마트 장치의 웹 기반 네트워크라고 풀이된다.
IoT 세계의 장치에는 온도: 동작 또는 힘의 변화와 같은 환경을 지속적으로 모니터링하는 감지 기술이 내장된다. 설계 관점에서 보면, 이는 새로운 도전 과제를 의미한다. IoT 세계에서의 제품과 장치들은 필요할 때 동작해야 하므로, 장치나 제품이 동작할 때 이외의 상황까지 고려한 설계가 요구되기 때문이다.
스마트 커넥티드란 무엇인가
오늘날 스마트라는 용어는 데이터를 수집하고 피드백을 적용하는 감지 기술이 포함된 제품이나 기기, 혹은 시스템을 설명하는데 사용되고 있다. 기술의 발전에 힘입어 더 자동화되고 기능면에서 인간의 개입을 덜 필요로 하는 기기가 스마트 제품이라고 지칭되는 것이다.
따라서 일반적으로 사람이 실행해야 하는 반복적인 작업을 간소화하는 동적인 웹 기반 통신 시스템을 필요로 하며, 이를 기반으로 추측을 제거하고 주어진 프로세스의 일관성을 유지함으로써 스마트 커넥티드 기기는 가치를 제공하게 된다.
특히 힘의 감지는 장치가 스마트 연결 장치가 되는 데 중요한 역할을 수행한다. 어떤 터치이든 저마다의 이야기를 갖는데, 힘 센서는 이 데이터를 실행 가능한 응답으로 변환시키기 때문이다.
예컨대 FlexiForce 센서와 같은 얇고 유연한 역각 센서tactile force sensor는 제품을 스마트 커넥티드 애플리케이션에서 최적화되도록 준비시킨다. 주위의 세계를 보거나 들을 때 사용되는 다른 센서들과 달리 역각 센서는 장치의 촉감이 되어 환경의 변화를 포착하고 응답을 생성시킴으로써 스마트 기기로 만드는 것이다.
다음의 여섯 가지는 FlexiForce 센서가 IoT 프로세스를 구동하는데 필요한 터치 감각을 제공한 사례다. 이러한 개념의 대부분은 기존의 임베디드 FlexiForce 애플리케이션을 포함한다.
FlexiForce 센서는 환자의 빠르고 안전한 회복을 도울 수 있다. 재활 치료 기기에 센서를 탑재하여 환자를 지속적으로 모니터링함으로써 치료 지침이 제대로 이행되고 있는지를 확인하거나 치료 지침을 올바르게 이행할 수 있도록 하는 데 도움을 줄 수 있는 것이다.
예를 들어 심각한 부상은 환자에게 일상적인 습관을 조정하도록 요구한다. 다른 합병증의 위험을 줄이기 위해 이동 방법을 제한하거나 변경하도록 요구되기도 하는데, 이는 목발과 같은 보조 도구를 필요로 하는 환자는 이동 시 신체의 다른 부위에 스트레스를 줄 수 있기 때문이다.
접촉 부분에 FlexiForce 센서를 탑재한 IoT 목발은 장비를 사용하는 방법에 대한 실시간 정보를 포함한 데이터 신호를 의사에게 전송하여 이동 시 가해지는 신체의 스트레스를 분석할 수 있게 한다. 이를 기반으로 의사는 환자에게 통증, 혹은 다른 잠재적 위험을 제거할 수 있는 움직임을 제안할 수 있다. 그리고 이러한 제안은 환자의 방문 없이 원격으로 가능하여 보다 효과적인 재활 치료를 구현할 수 있게 한다.
※ 유사 애플리케이션 : 휠체어·침대·의자 모니터링 등
의료 기술의 발전에 힘입어 현재 65세 이상의 노인층이 증가하고 있다. 고령화 시대에 IoT 기기는 노인들이 더 많은 독립적인 생활을 영위할 수 있도록 한다. 노인들의 일상적인 생활과 관련된 자료들이 가족 혹은 친지들에게 전달되어 사고의 위험을 피하면서 독립 생활이 가능하게 되는 것이다.
치매 노인의 경우, 가족·친지에게 특별한 주의를 요구한다. 그렇지만 24시간 내내 완벽한 돌봄은 어려울 수 있다. IoT 기기는 이를 보완할 수 있게 할 수 있다. FlexiForce 센서가 장착된 침대를 활용하여 환자가 일정 시간 동안 침대를 비울 때 특정 연락처, 혹은 관계 기관에 알릴 수 있게 한다면 치매 환자가 위험에 노출될 수 있는 가능성을 크게 줄일 수 있다.
※ 유사 애플리케이션 : 도어 매트·차량 시트 등
재고 관리는 적지 않은 시간을 소요하게 되는 작업이다. 하지만 특정 공급망 프로세스에 접촉 감각을 포함시키면 정확성과 고객 만족을 보장하는 중요한 정보를 제공할 수 있다.
FlexiForce 센서를 내장한 선반을 활용하면 힘과 무게의 변화를 감지함으로써 제품의 재고를 빠르게 파악할 수 있다. 이를 통하여 제조사는 재고 관리에 드는 시간을 줄이면서 보유 부품의 재고 소진 이전에 추가 주문하는 등 효과적인 재고 관리를 이뤄낼 수 있다.
※ 유사 애플리케이션 : 생산 라인 제어 시스템·스마트 제품 패키징·도난 관리
경기가 진행될 때 선수들은 잠재적인 건강상의 영향을 거의 고려하지 않고 신체를 한계까지 몰아붙인다. 이는 멋진 플레이의 기반이 되지만, 장기간의 부상 등을 불러일으켜 결국은 큰 손실로 연결될 수 있다. 선수의 신발 등에 감지 센서를 탑재시킴으로써 현장에서 선수의 중요한 정보를 파악할 수 있다.
특히 팀 스포츠에서 선수의 안전은 감독의 책임인데, IoT 기능을 지닌 스마트 신발 등을 통하여 선수의 상태를 파악하여 교체함으로써 신체적 과부하를 막을 수 있게 된다. 역각 센서로 수집한 데이터를 기반으로 IoT 애플리케이션이 코칭 스태프에게 선수의 과부하를 전달함으로써 안전을 위한 휴식을 제안할 수 있는 것이다. 이는 축구나 하키와 같이 무더운 날 야외에서 격렬한 경기를 진행해야 하는 경우, 선수의 부상이나 불의의 사고를 방지하는 데 유용하다.
※ 유사 애플리케이션 : 스포츠 헬멧·보호 장갑 등
고위험 직종에서는 안전이 매우 중요하다. 안전 장치에 감각을 넣게 되면, 안전성을 크게 높일 수 있다. 심각한 충격이 감지될 경우, 즉시 응급 시스템에 알리고, 비상 절차를 시작함으로써 더 큰 사고로 연결되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
예를 들어 위험 지역에서의 군인은 매분, 매초가 위험에 노출된다. 이 때 방탄모나 군복에 힘 감지 기술을 내장시켜 위험한 충격 발생 시 응급팀에 연락되도록 함으로써 위험을 낮출 수 있게 된다.
FlexiForce 센서가 장착되고 가속도계와 동기화된 군용 헬멧은 특정 충격이 힘 임계 값을 초과할 때 의료팀에 해당 인물을 즉시 치료하도록 연락한다. 이를 통해 1분, 1초의 시간이 중요한 응급환자에 신속하게 대처할 수 있게 함으로써 소중한 생명을 지킬 수 있게 된다.
※ 유사 애플리케이션 : 자동차 안전 시스템·제조 로봇 제어 및 안전 시스템
직원들의 이동 작업이 빈번한 기업들의 경우, 인력과 장비의 상태를 파악하는 것이 중요하다. 산업용 차량에 접촉 감각을 확보함으로써 직원의 생산성을 보다 명확하게 파악하거나 안전 수칙 준수에 대한 검증 가능한 데이터를 확보할 수 있다.
지게차 작업의 경우가 대표적이다. 지게차 사고의 대부분은 안전 규정을 지키지 않거나 오작동함으로써 발생하게 된다. 지게차 시트에 FlexiForce 센서를 내장하면, 차량을 사용하는 사람과 차량을 사용하는 방법에 대한 데이터를 수집함으로써 안전성 향상에 기여할 수 있다. IoT 애플리케이션이 센서에 의해 트리거 된 경고를 수신하고, 작업 프로세스를 개선하여 안전도를 높일 수 있는 것이다.
※ 유사 애플리케이션 : 공구 및 자산 관리·교통 애플리케이션의 운전자 및 승객 모니터링 등
