[IoT]빅데이터 기반 실내 공기 질 개선을 위한 최적화 알고리즘 개발

IoT가 대중적으로 사용되고 있는 시대입니다. 요즘 신축 아파트에서는 생활패턴에 맞게 전등이 켜지고, 가스밸브가 잠궈지고, 엘리베이터를 예약해서 이용할 수 있습니다.

또한 가정에서 사용하는 생활가전 및 전자제품 등도 IoT 를 통해 내/외부에서 자동 제어하고 작동할 수 있게 되었죠~

더 나아가 디바이스의 센서와 빅데이터 분석을 통한 미세먼지, 온도 및 습도에 대한 데이터의 측정이 가능하여 자동으로 실내환경을 쾌적하게 유지할 수도 있습니다.

 

코오롱베니트는 스마트한 미세먼지 대응을 위해 공기 질에 따라 환기가 되고 공기청정기가 자동 작동 되는 실내 최적의 환경 구현 모델을 구축하기 위한 분석 프로젝트를 수행 하였습니다.

 

 

 

프로젝트의 주요 분석 포인트는 다음과 같습니다.

  • 실내 대기 오염과 상관성 높은 환경 요소를 추정
  • 최적의 실내 공기질 유지를 위한 공기환기량 및 환기시간 추정 

먼저 집안의 내부 공기의 오염을 감지하고 환기가 되는 일련의 과정에 대한 시나리오를 구성한뒤 이를 바탕으로 최적 실내 환기 시간을 추정하기 위한 변수를 탐색하고 예측범위를 설정하였습니다.

 

전체적인 분석 프레임워크 (Analytics Framework) Data AnalysisMathematical Modeling 으로 구성되며 Data Analysis는 정보추출과 데이터 정제 및 가공을, Mathematical Modeling은 수학적 모델링을 통한 로직 도출을 실행합니다.

[Analytics Framework Process]

 

 1 먼저 정보분석 단계에서는 주제 분석에 필요한 정보와 데이터를 수집하고, 문헌정보를 통해 문제 해결에 필요한 최신 분석 알고리즘을 검색합니다. 수집된 정보를 통해 주제 분석에서 요구되는 많은 변수를 검토하고 평가한 뒤, 관련 데이터를 확보하고 분석 가능성을 고려하여 변수를 최종 선정하게 됩니다.

 

 2 데이터 모델 분석 단계는 홈 IoT Sample Data에 대한 분포도 분석을 함으로서 주어진 데이터의 특성을 파악하고 적합한 모델을 선정 합니다. 선정한 모델에 홈 IoT 샘플링 DataSet과 개방 API를 통해 수집한 기상청 데이터를 조합하여 분석에 필요한 DataSet을 구축합니다.

 

다음 Mathematical Modeling Frame 단계는,

 

 3 최적의 실내 공기질 유지를 위한 모델 결과 도출을 위한 수학적 해석 과정으로 오염되지 않은 공기 질을 보장할 수 있는 최적 실내 환기 시간을 추정합니다. 집안의 내부 공기의 오염을 감지하고 환기가 되는 일련이 과정에 대한 시나리오 구성 후 최적 실내 환기 시간을 추정하기 위한 변수 탐색 및 예측범위를 설정 합니다.

이 과정에서 다양한 센서로부터 수집된 데이터 및 외부 기상데이터와의 상관도 분석을 통해 현재 실내 공기 질에 영향을 주는 요인변수를 도출하게 됩니다.

 

 4  마지막으로 기존 모델링에 사용자 설정데이터를 추가하여 개인화 모델을 도출하고 최적 실내환기 시간을 추정하기 위해 추가변수를 탐색하고 예측범위를 설정합니다. 설정 값을 그룹으로 설계하여 사용자에 따른 유연한 로직 개발 및 최적화를 진행하여 사용자 개개인의 맞춤 서비스를 제공 할 수 있습니다.

 

위 프로세스에 따라 데이터의 계량적인 분석을 기반으로 현재 실내공기 질에 영향을 주는 대기환경 요소를 추정하고, 공기 오염을 개선하기 위한 내부 공기의 최적 환기 시간 예측이 가능합니다.

모든 변수를 시간 단위에서 분단위로, 가변 장소 기준의 전국 단위로 확대하여 각 변수의 데이터를 수정하고 홈 IoT 인터페이스에 연동 하여 서비스가 완성 되었습니다.

 

이렇게 개발된 로직은 모델링 하여 건설중인 아파트나 기축된 단지에 즉시 적용이 가능합니다. 특히 기존 건축물은 설계에 대한 변경 및 추가적인 하드웨어나 시스템의 변경 없이 로직만 사용하여 미세먼지에 대한 자동 관리 기능을 간편하게 추가 할 수 있습니다.

 

 

또한 개발된 알고리즘을 기반으로 홈 IoT 뿐만 아니라 날씨나 미세먼지 관리 기능이 접목된 타 공간 서비스 및 헬스 케어 등과 연계하여 다양한 방식의 서비스 지원이 가능합니다.

  • 유느 2020.07.02 16:34 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    저희집도 홈 IoT를 이용하여 잘 활용중인데, 환기 기능은 있지만 데이터가 직접적으로 보이지않고 직접 환기버튼을 눌러야해서 잘 사용은 하지않고있습니다 . 환경에 따라 자동으로 환기가 되고 공기의 질이 개선되면 정말 유용하겠네요.

  • 함바 2020.07.02 16:38 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    IoT 앞으로 많이 이용 될 것 같은데 보안이 중요할것 같네요
    LGU+ 카메라 옆집 연결 된 사례를 보면 ㅜㅜ

  • Infinite 2020.07.02 17:12 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    IoT의 활용성은 그야말로 무궁무진합니다. 앞으로 쓰임새가 큰 솔루션 개발 기대합니다.

  • 제이등 2020.07.02 18:13 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    홈 IoT 대중화가 가속화되는것은 바람직하지만 빅데이터로 개인생활관련된 정보들이 수집되기에 무엇보다 보안이 가장 우선시 되는 방향에서 발전되면 좋을것같습니다

  • verte0279 2020.07.03 11:12 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    IoT에 대해 알려주셔서 감사합니다

  • point 2020.07.03 14:56 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    IoT에 대한 내용이 재미있네요. 감사합니다.

  • 익명 2020.09.29 10:01 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    비밀댓글입니다

  • 펜펜 2020.09.29 10:39 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    하루빨리 모든 아파트에 적용되었으면 좋겠습니다.
    실내온도에 대한 개인화는 이해가 되는데, 실내공기질에 대한 개인화는 어떤 패턴이 될지 궁금합니다.

  • Reoo 2020.10.08 10:52 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    좋은정보 감사합니다. ^^

  • 희야 2020.10.15 15:05 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    홈 IoT로 간편하고 쉽게 제어할 수 있어 넘 편리하고 좋더라고요.
    환경과 관련된 IoT 서비스가 많이 나왔으면 좋겠네요!
    유익한 글 재미있게 잘 봤습니다.^^

  • 제이인아 2020.10.15 18:00 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    공기 질에 따라 환기가 되고 공기청정기가 자동 작동되는 스마트한 미세먼지 대응을 위한 코오롱베니트의 분석프로젝트가 성공적인듯 하네요 이 로직이 지금 건설중이거나 이미 건설된 아파트 단지에 즉시 적용이 가능하다고 우리집에도 적용되면 좋겠다는 생각을 해봅니다^^

  • 이선호 2020.10.15 19:12 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    홈 loT가 간편하게 사용할수 있으니 확실히 대중적으로 다가가고 있다는게 느껴집니다 그만큼 활용도가 높으니 찾는이들도 많다는 증거겠죠 하지만 개인정보가 수집되기에 보안문제만 해결된다면 더없이 좋겠어요^^

  • 오세규 2020.10.16 11:37 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    좋은 정보 감사합니다.

  • 강정순 2020.10.19 14:11 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    IoT가 모든 가정에 설치되면 좋겠어요~

  • 화창한오후 2020.10.19 14:46 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    홈 IoT 기술이 날로 발전하고 있어 관심이 많았는데요. 빅데이터 기반으로 실내 공기 오염을 감지하고, 공기 질 개선이 가능하다니 정말 신기하네요. 앞으로 변화하게 될 우리의 삶이 정말 기대됩니다. 유용한 정보 감사드려요~

  • 개구라소녀 2020.10.19 19:28 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    홈IOT가 대중적으로 실현될날이 얼마 남지 않은것 같군요. 저도 쾌적한 환경에서 살고싶어요^^

  • 사랑하는 예원아 2020.10.19 21:15 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    홈IoT가 대중적으로 사용되고 있고
    점점 기술 또한 발전하는거 같아요
    요즘은 환경이 안 좋아서 실내 공기에 더더욱 신경을
    쓰는 사람들이 많은데 공기질에 따라 환기가 되고
    공기청정기가 자동 작동되면 확실히 생활이 더 편할거 같네요
    저희집도 적용하고픈 마음 가득~ㅎㅎ
    많은 곳에서 이용하길 바랄께요~!

  • 물병자리 2020.10.20 10:31 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    홈loT 기술덕분에 퇴근후의 시간도 줄이고 더 좋은환경에서 지낼수있겠네요. 아이들 키우는집도 훨씬 안전하게 살수있겠네요.

  • 새론 2020.10.20 21:15 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기


    미세먼지가 다시금 고개를 들고 실내공기질 관리가 힘들어졌는데요
    코오롱베니트의 실내 최적환경 구현 모델 구축을 위한 분석 프로젝트가 실효적일 것 같아요
    코오롱베니트가 만들어갈 홈 IoT의 진화가 기대됩니다