1. 오감별 센서 종류
“오감”이란 인간의 감각인 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각을 말하며, 이에 대응하는 센서를 구분할 수 있습니다. 각 감각에 해당하는 센서 종류를 정리하면 다음과 같습니다.
| 오감 | 센서 종류 | 측정 원리 | 예시 |
|---|---|---|---|
| 시각 | 광학 센서, 이미지 센서, 적외선 센서 | 빛의 강도, 파장, 반사율 측정 | CCD/CMOS 카메라, LiDAR, IR 센서 |
| 청각 | 음향 센서, 마이크로폰, 초음파 센서 | 음파 압력 변화 측정 | MEMS 마이크로폰, 초음파 거리 센서 |
| 후각 | 가스 센서, 화학 센서, 전기화학 센서 | 특정 화학물질 농도 측정 | MOS(금속 산화물 반도체) 가스 센서, 전기화학 CO 센서 |
| 미각 | 화학 센서, 전기화학 센서 | 특정 이온/화합물 농도 측정 | 전해질 센서, 전도도 센서 |
| 촉각 | 압력 센서, 힘 센서, 진동 센서, 스트레인 게이지 | 힘, 압력, 변형 측정 | 피에조 저항식 센서, 정전용량식 터치 센서 |
1-1. 시각 센서
- CCD/CMOS 이미지 센서: 광자를 전기 신호로 변환하여 디지털 이미지 생성.
- 적외선(IR) 센서: 적외선 방출체에서 오는 열 에너지를 감지.
- LiDAR: 레이저 빛을 발사하고 반사 시간을 측정해 거리 및 3차원 형상 측정.
1-2. 청각 센서
- 마이크로폰: 공기 압력 변화를 전기 신호로 변환.
- 초음파 센서: 고주파 음파를 방출, 반사파를 분석해 거리 측정.
1-3. 후각 센서
- MOS 센서: 반도체 표면에서 가스가 흡착될 때 저항 변화 감지.
- 전기화학 센서: 특정 가스가 전극에서 산화·환원 반응을 할 때 발생하는 전류 측정.
1-4. 미각 센서
- 이온 선택 전극(ISE): 특정 이온 농도를 측정.
- 전자 혀(e-tongue): 복합 전극을 이용해 여러 화학 성분을 동시에 감지.
1-5. 촉각 센서
- 압력 센서: 하중이나 접촉 압력 측정.
- 스트레인 게이지: 기계적 변형을 전기저항 변화로 변환.
- 정전용량식 터치 센서: 전기장 변화를 감지하여 접촉 여부 판단.
2. 정보 전송 방법
센서에서 얻은 정보를 전송하는 방법은 크게 아날로그 방식과 디지털 방식으로 구분할 수 있습니다.
| 구분 | 방식 | 특징 | 예시 |
|---|---|---|---|
| 아날로그 전송 | 전압, 전류, 주파수 | 센서 신호를 그대로 전송, 노이즈에 취약, 장거리 전송 어려움 | 0–10V, 4–20mA 신호 |
| 디지털 전송 | 직렬/병렬 통신, 무선 통신 | 노이즈 강인, 장거리 전송 가능, 센서 데이터 처리 용이 | I2C, SPI, UART, CAN, Modbus, BLE, LoRa, Zigbee |
2-1. 유선 전송
-
전류 루프 (4–20mA): 산업용 센서 표준, 장거리 전송 가능.
-
전압 출력 (0–10V): 간단하지만 긴 케이블에서는 전압 강하 문제 발생.
-
직렬 통신:
- I2C: 짧은 거리, 마스터-슬레이브 구조.
- SPI: 빠른 속도, 마스터-슬레이브 구조, 다중 장치 가능.
- UART/RS-232/RS-485: 간단한 직렬 통신, RS-485는 산업용 장거리 통신에 적합.
2-2. 무선 전송
- BLE (Bluetooth Low Energy): 저전력, 센서 네트워크 구성 가능.
- Zigbee: 저전력, 메시 네트워크 지원.
- LoRa / NB-IoT: 장거리 저전력 전송, 원격 센서 데이터 수집용.
- Wi-Fi: 고속 데이터 전송 가능, 전력 소모 큼.
3. 종합적 관점
- 센서 선택은 측정 대상, 정확도, 반응 속도, 환경 조건에 따라 결정.
- 전송 방식 선택은 전송 거리, 전력, 데이터 양, 신뢰성, 비용을 기준으로 결정.
- 고급 시스템에서는 **멀티센서 융합(Fusion)**과 **엣지 처리(Edge Processing)**를 통해 실시간 성능과 신뢰성을 높임.
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