수동 센서란?

저자: 이애
출처: Ulink Media

수동 센서란?

수동 센서는 에너지 변환 센서라고도 합니다. 사물 인터넷처럼 외부 전원 공급이 필요하지 않습니다. 즉, 외부 전원 공급이 필요 없고 외부 센서를 통해 에너지를 얻을 수 있는 센서입니다.

센서는 감지하는 물리적 양에 따라 터치 센서, 이미지 센서, 온도 센서, 모션 센서, 위치 센서, 가스 센서, 광 센서, 압력 센서로 구분할 수 있다는 것은 누구나 알고 있습니다. 수동 센서의 경우, 센서가 감지하는 빛 에너지, 전자기파, 온도, 인체 운동 에너지, 진동원은 잠재적 에너지원입니다.

수동 센서는 광섬유 수동 센서, 표면 탄성파 수동 센서, 에너지 소재 기반 수동 센서의 세 가지 범주로 나눌 수 있다고 알려져 있습니다.

• 광섬유 센서

광섬유 센서는 1970년대 중반에 개발된 광섬유의 특성을 기반으로 한 센서입니다. 측정된 상태를 측정 가능한 광 신호로 변환하는 장치입니다. 광원, 센서, 광 검출기, 신호 처리 회로, 그리고 광섬유로 구성됩니다.

고감도, 강력한 전자파 간섭 저항성, 우수한 전기 절연성, 뛰어난 환경 적응성, 원격 측정, 낮은 전력 소모 등의 특징을 갖추고 있으며, 사물 인터넷(IoT) 분야에서 점차 발전하고 있습니다. 예를 들어, 광섬유 수중 청음기는 광섬유를 감지 소자로 사용하는 일종의 음향 센서이며, 광섬유 온도 센서도 이에 해당합니다.

• 표면 탄성파 센서

표면 탄성파(SAW) 센서는 표면 탄성파 소자를 감지 소자로 사용하는 센서입니다. 측정된 정보는 표면 탄성파 소자에서 표면 탄성파의 속도 또는 주파수 변화에 의해 반사되어 전기 신호로 변환되어 출력됩니다. 다양한 센서를 탑재한 복합 센서입니다. 주로 표면 탄성파 압력 센서, 표면 탄성파 온도 센서, 표면 탄성파 생물 유전자 센서, 표면 탄성파 화학 가스 센서, 지능형 센서 등이 포함됩니다.

고감도 수동 광섬유 센서는 거리 측정이 가능하고 전력 소모가 낮은 특성을 지닙니다. 수동 표면 탄성파 센서는 후이 주파수 변화를 이용하여 속도 변화를 예측하므로 외부 측정에 대한 변화 확인이 매우 정밀합니다. 또한, 소형, 경량, 저전력 소모라는 특성을 통해 우수한 열적 및 기계적 특성을 얻을 수 있습니다. 무선 소형 센서의 새로운 시대를 열었습니다. 이 센서는 변전소, 철도, 항공우주 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

• 에너지 소재 기반 수동 센서

에너지 소재 기반 수동 센서는 이름에서 알 수 있듯이, 빛 에너지, 열 에너지, 기계 에너지 등 일상생활에서 흔히 볼 수 있는 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 에너지 소재 기반 수동 센서는 넓은 대역, 강력한 간섭 방지 기능, 측정 대상에 대한 간섭 최소화, 높은 감도 등의 장점을 가지고 있으며, 고전압, 낙뢰, 강한 복사선 강도, 고출력 마이크로파 등 전자기파 측정 분야에서 널리 사용됩니다.

수동 센서와 다른 기술의 결합

사물 인터넷 분야에서 수동 센서의 사용이 점점 더 확대되고 있으며, 다양한 종류의 수동 센서가 출시되었습니다. 예를 들어, NFC, RFID는 물론 Wi-Fi, 블루투스, UWB, 5G 등 무선 기술과 결합된 센서가 등장했습니다. 수동 모드에서 센서는 안테나를 통해 주변 환경의 무선 신호로부터 에너지를 얻고, 센서 데이터는 비휘발성 메모리에 저장되어 전원 공급이 중단될 때에도 유지됩니다.

RFID 기술 기반 무선 수동형 섬유 변형률 센서는 RFID 기술과 섬유 소재를 결합하여 변형률 감지 기능을 갖춘 장비를 구성합니다. RFID 섬유 변형률 센서는 수동형 UHF RFID 태그 기술의 통신 및 유도 방식을 채택하고, 전자기 에너지로 작동하며, 소형화 및 유연성을 갖추고 있어 웨어러블 기기의 잠재적인 선택지가 되고 있습니다.

마지막에

수동 사물 인터넷(Passive Internet of Things)은 사물 인터넷의 미래 발전 방향입니다. 수동 사물 인터넷의 연결 고리로서, 센서에 대한 요구 사항은 더 이상 소형화 및 저전력 소모에 국한되지 않습니다. 수동 사물 인터넷 또한 더욱 발전시킬 가치가 있는 발전 방향입니다. 수동 센서 기술의 지속적인 성숙과 혁신을 통해 수동 센서 기술의 적용 범위는 더욱 확대될 것입니다.