센서 정의 종류 신기술

목차

1. 센서란?

2. 센서의 정의

3. 인간의 오감

4. 센서의 종류
(1) 시각
1) 포토다이오드
2) 사용용도와 제품
(2) 청각
1)초음파 센서
2) 사용용도와 제품
(3) 촉각
1) 스트레인 게이지
2) 사용용도와 제품
(4) 온각
1) 서미스터
2) 사용용도와 제품
(5) 취각
1) 가스센서
2) 사용용도와 제품
(6) 미각
1) 이온센서
2) 사용용도와 제품

5. 신기술

본문내용

본 것을 기억하고 지속적으로 인식하는 인공신경망(Artificial neural network) 등 복잡한 컴퓨터분석 알고리즘을 사용했다. 이렇게 만들어진 전자혀를 대상으로 맛보는 능력을 검증하는 실험이 진행됐다. 염화나트륨과 구연산 등 16가지 물질이 섞여 있는 다양한 혼합물질이 사용됐는데, 그 결과 전자혀는 짠맛과 신맛, 그리고 두가지가 복합된 맛을 정량화하면서 정확히 구별했다. 연구팀은 미묘한 맛의 차이를 구별하는 능력을 평가하기 위해 포도주를 선택했는데, 포도주는 맛을 판별하는 일을 하는 소믈리에라는 직업이 있을 정도로 맛으로 구별하기가 쉽지 않다. 포도주를 맛보는 실험에는 서로 다른 포도 품종으로 만들어진 백포도주 3종과 적포도주 3종이 사용됐다. 실험결과, 전자혀는 백포도주와 적포도주를 정확히 구별하는 것은 물론 종류별 3가지 포도주를 한번의 오류도 없이 정확히 판별했다. 전자혀의 활용도는 무궁무진하다. 전자혀는 음료나 주류의 맛을 객관적으로 판별할 수 있어서 최상 품질의 음류나 주류 제품을 생산하는데 큰 도움이 되며, 가짜 양주처럼 잘못된 식품 판별에도 쓰일 수 있다. 그러나 인간과 똑같은 전자혀가 개발되기 위해서는 앞으로 해결해야 할 과제도 많다. 이번에 개발된 전자혀는 짠맛과 신맛에 한정됐는데, 단맛과 쓴맛, 감칠맛을 구별하는 일은 이보다 훨씬 복잡하다. 단맛과 쓴맛, 감칠맛은 당류나 알칼로이드, 아미노산 등 분자가 맛을 결정한다. 따라서 분자의 양을 감지하는 훨씬 복잡한 센서가 필요하다.
출처 - http://www1.kisti.re.kr/%7Etrend/Content547/chemistry05.html
▶ 미각을 분석하는 새로운 적외선 광학기구
오스트리아 비엔나공과대학 연구팀은 최근 적포도주의 품질을 정확하게 측정할 수 있는 새로운 적외선 측정기구를 개발했다. 이 새로운 측정기구는 '광학 혀'처럼 작동되며 특별히 조립된 센서를 통해 포도주 시음시 입안에서 진행되는 화학반응을 직접 관찰하고 평가할 수 있는 혁신적인 기구이다.
이 대학 화학공학 및 분석연구소(Institut fuer Chemische Technologien und Analytik)에 따르면 무엇보다 이 기구를 통해 숙성기간이 오래된 전통있는 포도주들 사이에 어떤 차이들이 있는지 알 수 있게 됐다. 결국 적포도주의 객관적인 품질평가에 이용될 수 있는 이 기구는 주관적인 미각과 객관적인 품질 사이의 관계를 밝히는 데 중요한 단서를 제공하고 있는 것이다.
적포도주의 중요한 구성성분이며 중요한 품질기준이 되는 물질은 이른바 타닌(폴리페놀)인데, 이것은 적포도주의 색깔뿐만 아니라 적포도주에 있는 전형적이며 특별한 맛의 특성, 즉 입 속에서 느껴지는 건조성(Trockenheit)이나 쓴맛(Bitterkeit) 등을 나게 하는 물질이다. 적포도주가 함유하고 있는 타닌에 따라 흔히 '촘촘한(engmaschig)' , '부드러운(seidig)', '강한(hart)', 그리고 건조한(trocken)' 등으로 표현되는 맛의 특성이 결정된다. 연구팀의 베른하르트 렌들(Bernhard Lendl) 박사는 "포도주를 시음할 때 타닌과 타액 속의 단백질 분자가 반응하여 타닌-단백질 결합을 만들며 이를 통해 미각 속의 건조하고 까슬까슬한 느낌이 인지되고 각각의 타닌구조가 입안에서의 주된 맛을 결정한다"고 설명했다.
이 원리는 이번에 새롭게 개발된 센서에 그대로 적용되었다. 즉, 입안에 존재하는 단백질 분자를 혀와 비슷하게 센서 표면 위에 고정시킨 뒤 여기에 적포도주를 묻혔다. 그러면 적포도주에 함유된 다양한 타닌들이 이 단백질 분자와 각각 상이한 강도로 반응하는데, 이 반응들을 적외선분광기로 바로 추적하는 것이다. 이 때 관찰된 단백질 분자와 타닌 사이의 반응을 표시하는 적외선 스펙트럼은 반응 정도뿐만 아니라 타닌의 특징적인 '지문' 즉 구조에 대한 정보와 타닌의 출처-나무 또는 포도씨와 포도껍질- 에 관한 단서를 제공해 준다. - ([e-mail])
[출처 : Analytik-News.de : 2002년 11월 26일]
5. 신기술
상기와 같은 다양한 센서관련 기술은 반도체 공정기술 및 재료기술이 발전함에 따라 함께 발전하고 있다. 최근 부상하는 있는 신기술에 대해 언급하자면 다음과 같다.
1) 나노기술
최근 반도체 기술이 나노 스케일에 으르게 되면서 기존에 불가능하던 기술이 현실화되고 있다. 가스 센서의 경우 기존에는 검지 한계가 수십 ppm 정도 였으나 최근 탄소 나노튜브센서가 등장하면서 수 ppb 정도의 가스를 검지 할 수 있게 되어 기존에 비해 만배 이상의 검지능을 갖게 되었다. 또한 과게에 영화로 방영되어 꿈의 기술이라고 인식되던 “나노로봇” 즉 인체의 혈관에 삽입되어 각 기관을 돌아다니면서 병을 치료하는 로봇이 나노기술의 발전에 따라 현실로 다가 오고 있다.
2) 스마트 센서
반도체 기술이 발전함에 따라 기존에 수가공에 의존하던 센서들의 제조방법이 변화하고 있다 반도체 기술을 이용함으로써 센서가 소형화 되고 있으며 수율이 증가하고 대량생산이 가능해지면서 가격이 낮아지고 있다. 그리고 소자가 소형화되면서 집적화 되어 여러 가지 기능을 한 개의 소자에 집적한 다기능 소자가 개발되고 있다. 여러 가지 센서 소자, 전자 회로, 통신 기능 및 마이크로 프로세서까지 일체화된 반도체 칩이 출현하면서 센서의 다기능화와 지능화가 이루어지고 있다. 이러한 초소형 스마트 센서의 개발은 전체 시스템을 소형화하여 휴대용 시스템을 가능하게 하였다.
3) 인공지능 센서
현대사회가 고도로 발전함에 따라 더욱 다양한 기능의 복합 센서가 요구되고 있는데 그것 중에 하나는 인공지능 시스템이다. 인공지능이란 인간의 뇌를 모방하여 스스로 정보를 학습하여 새로운 환경을 인식하여 판단할 수 있는 시스템을 말한다. 기존에 센서는 한가지 물리 화학적 변화만을 감지할 수 있도록 설계되어 있었으나 인공지능 기술을 이용하면 여러 가지 환경 변화가 동시에 발생하여도 변화의 종류와 양을 판단할 수 있게 된다. 지금까지 이러한 인공지능 기술은 문서인식, 지문인식 등에 활용되어 왔으나, 이러한 기술이 센서에 적목될 것이다.

키워드

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