창문 개폐장치를 활용한 미세먼지 모니터링 시스템 설계 및 구현

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 미세먼지 때문에 생기는 피해를 줄이기 위해 창문 개폐장치를 활용한 미세먼지 모니터링 시스템을 설계하고 구현하였다.
창문 개폐장치를 활용한 미세먼지 모니터링 시스템은 먼지센서가 먼지를 측정하고, 설정한 값에 따라 창문이 개폐하는 시스템이다. 또한 근거리 무선통신 기술인 블루투스 통신을 이용하여 태블릿PC의 애플리케이션에서 측정값 확인이 가능하다.
미세먼지 모니터링 시스템의 효율적인 설계를 위해 미세먼지센서에 대한 연구화 최적화된 센서 디바이스 플랫폼을 구현하기 위해 아두이노, 라즈베리파이나와 같은 플랫폼에 대해서 설계 및 측정하였다.
본 논문에서 창문 개폐장치를 활용한 미세먼지 모니터링 시스템 설계는 아두이노를 활용하여 만들었으며, 모터와 압력센서를 이용하여 창문을 개폐하도록 하여, 실시간으로 모니터링 하고 개폐 할 수 있도록 스마트 시스템을 구현하였다.
본 논문에서는 3단계로 구분하여 설계 하였으며, 미세먼지 측정값이 20ug/㎥미만일 경우는 초록 LED와 함께 창문이 열리도록 하고, 20ug/㎥이상 30ug/㎥미만인 값은 고정이며, 30ug/㎥이상인 경우에는 닫히도록 설계하였다.
측정한 결과 미세먼지 값이 7.38ug/㎥일 경우 창문의 열림을 확인할 수 있었으며, 70.13ug/㎥일 경우에는 창문의 닫힘을 확인 할 수 있었다.
본 논문에서는 현재 최대 관심사인 미세먼지의 가정 내 환경의 개선을 위해 설계하였으며, 설계된 시스템의 측정값을 측정한 결과 오차 없이 동작함을 확인 할 수 있었다.
향후, 미세먼지 모니터링 시스템을 더욱 향상시키기 위해 센서 디바이스 플랫폼의 다양화, 근거리 무선 통신의 거리 개선을 위한 SUN, WiFi 통신을 적용할 수 있도록 연구 할 것이다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차 Ⅰ
• 그림목차 Ⅲ
• 표 목 차 Ⅴ
• 국문초록 Ⅵ
• 제 1장 서 론 1
• 제 2장 선행연구 3
• 2.1 미세먼지 3
• 2.2 통신기술방식 7
• 2.2.1 NFC 7
• 2.2.2 지그비(Zigbee) 9
• 2.2.3 Wi-Fi 10
• 2.2.4 블루투스 11
• 2.3 센서(Sensor) 18
• 2.3.1 가스센서 18
• 2.3.2 미세먼지센서 23
• 2.4 센서 디바이스 플랫폼 26
• 2.4.1 아두이노 26
• 2.4.2 라즈베리 34
• 2.4.3 인텔 갈릴레오 보드 39
• 2.4.4 비글보드 40
• 제 3장 미세먼지 모니터링 시스템 구성 및 설계 43
• 3.1 미세먼지 모니터링 시스템 구성 43
• 3.2 미세먼지 모니터링 시스템 설계 44
• 3.2.1 아두이노 연결 45
• 3.2.2 LED 연결 45
• 3.2.3 LCD 모듈 연결 46
• 3.2.4 블루투스 모듈 연결 47
• 3.2.5 미세먼지센서 연결 48
• 3.2.6 모터 연결 49
• 제 4장 미세먼지 모니터링 시스템 구현 및 제작 51
• 4.1 미세먼지 모니터링 시스템 구현 51
• 4.1.1 LED 구현 51
• 4.1.2 LCD모듈과 먼지센서 구현 52
• 4.1.3 블루투스 모듈 구현 53
• 4.1.4 애플리케이션 구현 54
• 4.2 미세먼지 모니터링 시스템 제작 56
• 제 5장 미세먼지 모니터링 시스템 측정 및 결과 60
• 5.1 측정 동작 조건 설정 60
• 5.2 미세먼지 모니터링 시스템 측정 62
• 5.2.1 미세먼지 모니터링 시스템 동작 확인 62
• 5.2.2 미세먼지 모니터링 시스템 측정 결과 66
• 제 6장 결 론 68
• 참고문헌 69
• Abstract 71