철도차량 무선 센서 노드 개발을 위한 자가발전 모듈의 요구조건 분석

초록

현재까지 철도시스템의 모니터링은 유선(wire) 센서의 사용이 일반적이며, 최근 들어 철도차량 대차 및 주행 장치 등에서 동작을 하는 부품이나 접근이 어려운 장소 등의 설치와 장소의 제약에 따라 점차 무선(wireless) 센서를 이용한 모니터링 시스템에 대한 요구가 확대되고 있다. 하지만 설치와 장소의 제약이 적은 무선 센서의 경우에도 모니터링 시스템으로 사용하기 위해서는 전원에 대한 문제를 해결해야 한다. 현재의 기술상 배터리의 에너지 밀도 증가율은 실제 사용하고자 하는 분야의 요구를 충족하지 못하기 때문에, 철도시스템에 대한 실시간 혹은 장기간의 모니터링의 경우에는 주기적인 배터리 교환이 필요하다. 따라서 한정된 자원에서 지속적인 에너지 소모가 이루어지는 배터리 교환은 추가적인 유지보수 업무 등을 발생시킨다. 따라서 철도시스템의 실시간 감지기술을 위해서는 철도차량 운행 시 발생하는 주변 에너지의 재활용을 통해 친환경적이며, 반영구적인 작동성능의 `자가발전 (Energy Harvesting)’구동 모니터링 기술 개발이 필요하며(2)(3), 본 연구에서는 철도차량 실시간 감지 기술을 위하여 철도차량에 자가발전을 이용하여 무선 센서 노드를 적용하기 위한 요구조건을 분석하였다.