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1. 동작원리
실내를 입체적으로 감지하기 위해 가장 많이 사용하고 있는 것이 PIR 센서이다. PIR 센서는 수동형으로 물체에서 나오는 열선을 감지하는 방식이다. 그러나 박스나 파티션 등으로 이동하는 물체(또는 침입자)를 가리게 되면 PIR 센서는 감지하지 못한다. 이런 문제점을 보완할 수 있는 센서가 능동형인 마이크로웨이브(microwave, MW) 센서이다. MW 센서는 PIR 센서와는 달리 <그림 1>과 같이 능동형으로 전파를 내 보내는 발신부(transmitter)와 반사되어 돌아오는 전파를 감지하는 수신부(receiver) 2개의 안테나로 이루어져 있으며, 레이더의 원리로 침입자를 감지하는 원리이다. 이런 이유로 MW 센서를 레이더 센서라고도 한다. 전파의 특성상 금속을 제외한 대부분의 물체는 투과하는 특성을 가지고 있기 때문에 침입자가 은닉할 수 있는 방법이 없다. MW 센서는 일반적으로 길고 평평한 주변 지역을 감지하기 위해 사용된다. 이 센서는 동작원리상 능동형이며, 발신부와 수신부가 노출되어 있는 노출형이며, 감지영역이 3차원인 입체형이며, 설치 형태가 시야형인 특성을 가진 센서이다.
그림 1. 마이크로웨이브 센서의 개념도
마이크로웨이브는 전자기파 중에서 주파수가 0.3 ㎓ ~ 300 ㎓ 영역에 해당하는 전자파를 의미한다. 파장으로 보았을 때 1 m ~ 10 ㎝ 영역의 파를 데시미터(decimeter)파, 1 ㎝ ~ 1 ㎜를 밀리미터(millimeter)파라 한다. 첨두어 “micro-”는 파장이 micrometer 영역이라는 뜻이 아니고, 일반적인 라디오 방송 주파수에 사용되는 파에 비해 상대적으로 작다는 의미로 사용된다. 다른 전자기파와 구분하여 마이크로웨이브의 파장 및 주파수 영역은 <표 1>과 같다. 즉, 마이크로웨이브는 라디오파와 적외선 사이에 존재하는 전자기파이다.
이름 | 파장 | 주파수 (Hz) | 광자 에너지 (eV) |
감마선 | 0.02㎚ 이하 | 15E㎐ 이상 | 62.1keV 이상 |
X선 | 0.01㎚ - 10㎚ | 30E㎐ - 50P㎐ | 124keV - 124eV |
자외선 | 10㎚ - 400㎚ | 30P㎐ - 750㎔ | 124eV - 3eV |
가시광선 | 390㎚ - 750㎚ | 770㎔ - 400㎔ | 3.2eV – 1.7eV |
적외선 | 750㎚ - 1㎜ | 400㎔ - 300㎓ | 1.7eV – 1.24meV |
마이크로웨이브 | 1㎜ - 1m | 300㎓ - 300㎒ | 1.24meV – 1.24μeV |
라디오파 | 1㎜ - 30,000㎞ | 300㎓ - 10㎑ | 1.24μeV – 12.4feV |
보안용으로 사용이 가능한 전파대역은 통신용과 방송용과의 간섭 문제를 피하기 위해 FCC(미국연방통신위원회)에서 사용이 가능한 주파수와 출력을 규정하고 있다. FCC 규정에 의하면 ①902~928 MHz, ②2.435~2.465 GHz, ③5.785~5.815 GHz, ④10.50~10.55 GHz, ⑤24.075~24.175 GHz 등이 허용되어 있으며, 안테나로부터 3 m 떨어진 지점에서 각각의 출력이 ①, ②, ③ 대역의 경우 1.6 ㎷/m, ④, ⑤ 대역의 경우 25.0 ㎷/m로 제한되어 있다. 한국에서도 침입 탐지용으로 사용이 가능한 주파수는 미국 FCC 규격과 거의 유사하다. 국내는 라디오파와 전자기파는 방송 및 통신용도로 널리 사용되고 있으며, 두 영역대를 합친 무선 주파수 스펙트럼 대역을 <표 2>와 같이 구분하여 엄격히 법적으로 규제를 하고 있다.
밴드 이름 | 약어 | 주파수 범위 | 주요 용도 |
Very low frequency | VLF | 3~30㎑ | 표준시간 주파수방송 |
Low frequency | LF | 30~300㎑ | 선박 및 항공기 유도비콘 |
Medium frequency | MF | 300㎑~3㎒ | AM방송, SOS신호 |
High frequency | HF | 3~30㎒ | 국제방송, 아마츄어무선 |
Very high frequency | VHF | 30~300㎒ | FM방송, VHF TV |
Ultra high frequency | UHF | 0.3~3㎓ | UHF TV, 이동통신, GPS, 택시무선통신 |
Super high frequency | SHF | 3~30㎓ | 시외/국제전화, TV 위성중계, 각종 레이더 |
Extra high frequency | EHF | 30~300㎓ | 우주통신, 미사일유도 |
MW 센서 모듈에는 출력안테나에서 전파를 내 보내어 움직이는 물체에서 반사되어 온 전파를 입력안테나에서 받아서 신호증폭을 거쳐 파형의 변이 여부를 판단하여 침입자를 판단하는 원리이다. MW 센서는 분리형(bistatic)와 일체형(monostatic)의 두 가지 형태로 사용한다. 분리형은 발신부와 수신부를 서로 마주보게 설치하여 이 사이로 지나가는 침입자를 감지하는 방식으로 주로 실외용으로 사용된다. 일체형은 발신부와 수신부가 하나의 몸체 내에 있어 발신부에서 발산된 전파가 배경에 의해 반사된 전파를 다시 수신부에서 감지하여 반사되어 온 전파의 변화를 보고 침입자를 감지하는 방식으로 주로 실내용으로 사용된다.
분리형은 <그림 3>과 같이 한 쪽에 발신부, 반대편에 수신부를 설치하여 운영하는 방식이다. 한쪽 발신부 안테나를 통해 변조된 저전력 전파에너지가 발산되고, 맞은편 수신부 안테나에서 지면 또는 근처 물체 등에서 반사된 전파에너지를 수신한다. 발신부와 수신부 사이에 전파에너지가 지나는 부분이 감지 영역에 해당된다. 감지 영역 내에 움직이는 물체가 있으면 수신부에서의 신호에 미세한 변화가 생기는데, 이런 변화의 정도를 보고 침입자 여부를 판단한다. 환경적인 변화로 인한 점진적인 신호 변화량이 생기는 것은 자동이득조절 회로에서 보상을 해 준다. 감지 영역의 크기와 형태는 안테나의 형태, 사용 주파수, 그리고 수신부와 발신부 사이의 거리 등에 의해 결정된다. 일반적으로 감지 영역은 3차원의 형태를 가지며, 가장 가운데 부분에서 가장 넓은 감지 영역을 가지며, 감지 영역의 끝부분에서 가장 작은 감지 영역을 가진다.
그림 3. 분리형 마이크로웨이브 센서의 감지 영역
일체형은 <그림 4>와 같이 하나의 몸체 내에 수신부와 발신부가 같이 있는 형태이다. MW의 에너지 형태에 따라 진폭 변조형(amplitude modulated, AM)과 주파수 변조형(frequency modulated, FM)의 두 가지 모드가 있다. AM 모드는 분리형과 유사한 방식으로 수신된 신호의 순수 벡터합의 변화를 측정하는 방식이고, FM 모드는 펄스 도플러 전이(Doppler shift) 효과에 기반을 둔 동작 방식으로 거리 정보를 알 수 있다. 일부 펄스 도플러 MW 센서는 불필요한 오보를 최소화하기 위해 센서 방향 또는 센서로부터 멀어지는 움직임만 감지하도록 설정할 수 있다. 일반적으로 일체형 MW 센서의 유효한 감지 범위는 분리형보다는 상당히 짧다. 따라서 일체형은 분리형으로 적용할 수 없는 응용 분야에 사용될 수 있으며, 일반적으로 실내의 복도나 출입구의 움직임 감지 센서로 주로 사용한다.
그림 4. 일체형 마이크로웨이브 센서의 감지 영역
실내용 MW 센서의 감지 길이는 대략 9 ~ 30 m 정도이다. 감지 영역은 바람이 잔뜩 주입된 고무 풍선 모양의 3차원이다. MW 송수신용으로 사용되는 안테나에는 <그림 5>와 같이 여러 종류가 있다. 실내용 일체형 MW 센서의 감지 영역의 형태는 안테나의 디자인에 의해 주로 결정되는데, 주로 혼 타입을 사용한다. 혼 타입 안테나는 그림과 같이 도파관(waveguide) 형태의 안테나이며, 도파관 끝 부분이 사각형 또는 원형의 깔때기처럼 벌어진 형상을 하고 있다. 안테나의 개구면의 크기는 파장에 비례하는 특성이 있다. 그래서 낮은 주파수에서는 크기가 너무 커서 사용이 어렵고 무거워지기 때문에 통상적으로 GHz 단위 이상에서 주로 사용하는 안테나 형상이다. 특성이 균일하고 이득이 높은 것이 특징이다.
그림 5. 마이크로웨이브 송수신용 목적의 다양한 안테나 형태
2. 오보 요인
MW 센서는 대부분의 기후 조건에서는 오보 없이 동작을 잘한다. 그러나 수 초만에 폭우가 내린다든가 하는 특수한 기후 조건에서는 오보를 발생할 수도 있다. 일반적인 비가 내리는 상황에서는 내부에 있는 자동이득조절 회로에 의해 센서는 비에 의한 출력 감소를 고려해서 오보를 발생시키지 않는다. <그림 7>과 같이 MW 센서를 실외용으로 사용할 때, 젖거나 얼어붙은 조각들(낙엽, 종이, 판지 지푸라기 등)이 감지 영역 내로 날아다니게 되면 오보가 생길 수 있다. 그러나 이런 조각들이 젖은 상태가 아니고 마른 상태의 경우에는 거의 오보가 발생하지 않는다. 그 이유는 마이크로웨이브는 수분에 반사를 잘 하는 특성이 있기 때문이다. 감지 영역 사이에 큰 물웅덩이가 있어 물표면이 바람에 의해 출렁거릴 경우 오보가 생성될 수 있다. 또한 토끼 크기 정도 이상의 동물이나 새 떼가 감지 영역으로 날아다닌 경우에도 오보가 발생할 수 있다. 강한 번개나 강력한 전자기파가 주위에 있으면 오보가 발생할 수도 있다. 마지막으로 MW 센서의 감지 영역 내에 펜스와 같은 금속성 구조물이 바람에 흔들리는 경우에도 오보가 발생할 수 있다.
그림 7. 실외용 마이크로웨이브 센서의 오보 가능성
MW 센서를 실내용으로 사용하는 경우, 특히 주의해야 할 사항은 <그림 8>과 같은 경우이다. MW 센서는 금속재료로 된 벽이 아닌 대부분의 재료로 만든 벽은 투과하는 특성이 있다. 투과특성으로 인해 감지하고자 하는 특정영역을 정확히 설정할 수가 없어 감지영역 밖에서 움직이는 사람까지 감지할 수 있는 단점이 있다. 다만 금속성 재질의 캐비닛이 있으면 그 이후의 영역은 MW가 도달하지 않아 사각 지역이 존재할 수도 있다. 만약 이런 캐비닛이 실내에 있다면, 캐비닛에 의해 침입자가 실내를 자유롭게 움직일 수 있으므로 캐비닛 배치에도 신경을 써야 한다.
그림 8. 실내용 마이크로웨이브 센서의 오보 유형
이와 같이 벽을 투과하는 특성 때문에 아직 실내 침입탐지용으로 단독으로는 사용하지 않고 있다. RF 센서 단독으로 사용하기 위해서는 감지거리를 조절할 수 있는 기능이 탑재되어 감지하고자 하는 영역에 맞게끔 감지거리를 조절해서 사용하는 기능이 있어야 한다. 그러나 아직 이렇게 하기 위해서는 기존 PIR 센서 대비 가격이 높아 실용성이 매우 떨어진다. 비록 감지거리 조절기능이 탑재된다고 하여도 전파는 눈에 보이지 않기 때문에 현실적으로 감지거리를 정확히 조절한다는 것은 매우 어렵다.
실내용 MW 센서는 환풍기, 쥐와 같은 소동물, 애완 동물 등에 의해 오보가 발생할 수 있다. 환풍기가 감지 영역 내에 있지 않더라도 오보 요인이 될 수 있다. 환풍기의 팬이 환기 덕트 내에 설치되어 있으면, 금속성 재질의 팬 날개에 마이크로웨이브가 반사되어 덕트 내부로 산란하게 되면 MW 센서의 수신부로 신호가 전달될 수 있기 때문이다. MW 센서의 마이크로웨이브가 도달하는 영역의 벽에 플라스틱 배관이 설치되어 있는 경우, 배관을 통해 물이 흐르게 되면 오보가 발생할 수 있다. MW 센서의 감지 영역 내에 형광등이 있으면 오보가 발생할 수 있다. 형광등 내에 있는 가스는 이온화될 때 마이크로웨이브 에너지를 반사할 수 있으며, 전원선 주파수에 의해 가스가 이온화하면서 깜빡거리는 현상에 의해 MW 센서에서 오보가 생성될 수 있다. 이런 형광등이 센서 근처에 있다면, 금속성 보호망으로 형광등을 가리는 조치가 필요하다. 이렇게 하여 형광등 근처로 가는 마이크로웨이브 에너지를 금속성 보호망에서 모두 반사하도록 하여 오보원을 없앨 수 있다.
만약 동일한 실내에 여러 개의 MW 센서를 설치하는 경우, MW 센서에서 나오는 전자기파들이 서로 간섭을 하여 오보를 생성할 가능성이 있다. 이런 상황에서는 MW 센서에 주파수 선택 기능이 있는 센서를 사용하여, 서로 다른 주파수로 설정하여 서로 간섭을 일으키지 않도록 설정해서 사용해야 한다. MW 센서의 감지 영역 내에 금속성 물체(예를 들면 파일 캐비닛, 휴지통, 전기 박스함 등)가 있으면, 이런 금속성 물체에 의한 반사로 인해 감지 영역이 더 넓어질 가능성이 매우 높다. 이런 경우에 원하지 않는 구역까지 감지를 하게 되면 오보가 발생할 가능성이 있다. 따라서 이런 금속성 물체가 있다면 감지 영역 밖으로 옮기든지, 다른 재질의 물체로 대체를 하든지 해야 한다.
6.3.3. 센서 특성 및 설치 기준
실외용 분리형 MW 센서는 다음과 같은 특징이 있다.
(ⅰ) MW 센서는 입체형 센서이며, 넓은 감지 패턴을 가진다.
(ⅱ) 마이크로웨이브는 눈에 보이지 않기 때문에 침입자는 센서의 감지 영역을 파악할 수 없다. 좀 더 큰 감지 영역을 만들기 위해 MW 센서를 겹쳐서 사용할 수 있다.
(ⅲ) MW 센서는 대부분의 기후 조건에 대해 잘 동작한다. 그러나 MW 센서는 폭설이나 매우 짙은 안개가 내리거나 폭설이 내리는 경우, 마이크로웨이브가 수분성 입자들에 의해 난반사가 일어나기 때문에 감지 거리가 줄어들 가능성이 있다.
(ⅳ) MW 센서는 길고, 좁고, 편평한 지역에 최적의 센서이다.
(ⅴ) MW 센서는 안테나가 외부 이물질로 차단이 되지 않는 한, 눈이 오더라도 감지 특성에 변화가 거의 없다.
(ⅵ) MW 센서는 발신부와 수신부 바로 앞에서 기어가게 되면 감지를 못할 가능성이 있다. 따라서 이런 가능성이 있는 경우에는 또 다른 센서로 이에 대비해야 한다.
(ⅶ) MW 센서는 배수가 잘 되지 않으면, 폭우가 내리는 경우 고여 있는 물에 의해 오보가 발생할 가능성이 있다.
(ⅷ) MW 센서가 감지하는 영역의 바닥에 <그림 9>와 같이 구덩이가 있거나 하면 그쪽으로 침입하는 침입자는 감지를 하지 못한다. 따라서 지면은 평편하고 쉽게 땅을 팔 수 없도록 단단하게 유지해야 한다.
그림 9. 마이크로웨이브 센서의 사용 가능한 지면과 불가능한 지면
(ⅸ) MW 센서는 철망으로 된 금속성 펜스와는 최소한 6 m 정도 떨어진 위치에 설치해야 한다. 그렇지 않으면, 철망이 바람에 의해 흔들리게 되면 이로 인해 오보가 발생할 수 있다.
(ⅹ) 무선 통신이 빈번히 일어나는 공항 활주로 근처에서는 MW 센서가 무력화 될 가능성이 있으므로, 이런 위치에는 광학식인 AIR 센서를 설치하는 것이 좋다.
(ⅺ) 모든 전원선과 신호선은 보호 구역 내에 설치해야 하며, 쉽게 절단을 할 수 없도록 도관(conduit)을 사용하여 설치하는 것이 좋다.
실외용 분리형 MW 센서의 설치시 다음과 같은 사항을 주의해야 한다.
(ⅰ) 발신부와 수신부 사이의 거리를 120 m 이상 떨어지지 않는 위치에 설치하는 것이 좋다.
(ⅱ) 펜스를 주위로 외곽에 MW 센서를 설치하게 되면, 한 세트를 설치한 후 다른 세트의 MW 센서를 설치할 때 AIR 센서와 마찬가지로 교차 설치를 하여 겹쳐서 설치를 해야 한다. 그래야만 빈 공백이 생기지 않는다. <그림 10>과 같이 AIR 센서와는 달리 발신부와 수신부의 위치를 크게 고려하지 않아도 된다. 그림에서 M은 발신부 또는 수신부 중의 하나임을 나타낸다. 이렇게 교차하는 경우에는 교차되는 센서의 마이크로웨이브 주파수를 달리하는 것이 좋다. 제조사와 모델마다 약간의 차이는 있지만, 서로 교차되는 영역은 약 10 m 정도가 적당하다. 이런 거리가 필요한 이유는 발신부와 수신부 가까이에서 기어가는 경우에는 무감지가 가능성이 있기 때문에, 이를 방지하기 위해 약 10 m 정도를 서로 겹쳐서 설치하는 것이 좋다. MW 센서를 코너에 설치하는 경우에도 <그림 11>과 같이 기어가는 침입자를 감지하기 위해서 서로 겹치도록 설치해야 한다.
그림 10. 마이크로웨이브 센서의 교차 설치법
그림 11. 코너에 감지영역을 겹쳐서 설치한 사례
(ⅲ) 만약 이중 펜스 사이에 MW 센서를 설치한다면, 두 가지 이유로 펜스 사이의 거리는 충분히 확보해야 한다. 만약 펜스 사이의 거리가 충분하지 않게 되면 한쪽 펜스 위에 올라가서 점프를 하여 MW 센서의 감지 영역을 뛰어 넘어갈 수 있기 때문이다. 다른 한 가지 이유는 이웃한 금속성 펜스가 바람에 흔들리게 되면 MW 센서의 수신부에 신호의 변화량이 생겨 오보가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 MW 센서 제조사로부터 마이크로웨이브 빔 패턴의 도면을 받아, 설치 현장과 도면을 비교하여 문제가 없는지 검토를 해야 한다.
(ⅳ) MW 센서를 <그림 12>와 같이 이중 삼중으로 적층으로 설치하게 되면 감지 영역의 높이 또는 폭을 확대할 수 있게 되어, 감지 능력을 향상시킬 수 있다. 이러한 적층 기술로 지면을 기어가는 행위를 잘 탐지할 수 있으며, 점프를 하여 감지 영역을 뛰어 넘는 행위를 방지할 수 있다. 적층 방식으로 사용할 경우에는 센서마다 주파수를 서로 달리하여 센서 상호간의 간섭을 회피해야 한다.
그림 12. 마이크로웨이브 센서의 높이 방향 적층 사례
실내용 일체형 MW 센서는 다음과 같은 특징이 있다.
(ⅰ) MW 센서는 센서 방향으로 진입하는 침입자를 가장 효과적으로 감지할 수 있는 센서이며, 특히 천정, 특수 보관 장소, 복도 등에 설치하여 실내 공간을 입체적으로 감지할 수 있다. 이렇게 설치하여 문이나 벽을 향해 진입하는 침입자를 조기에 탐지할 수 있다. 만약 감지해야 할 영역이 잘 정의되어 있다면 일체형 MW 센서는 적절한 센서이다.
(ⅱ) PIR 센서와 연동하여 사용하면 감지 능력을 향상시킬 수 있다. MW 센서와는 달리 PIR 센서는 감지 영역의 접선 방향으로 움직이는 침입자를 잘 감지하는 반면, MW 센서는 반경방향으로 움직이는 침입자를 잘 감지한다. 이와 같이 두 가지 센서로 사용하게 되면 오보를 정확하게 평가할 수 있고, 무감지 가능성도 낮출 수 있다.
(ⅲ) 마이크로웨이브 빔의 특성상 물체의 표면이 금속성이 아닌 경우에는 투과하는 특성이 있다. 이런 특성 때문에 MW 센서는 감지 영역 밖에 있는 지역에서 움직임을 감지할 수 있고, 또한 감지가 되어야 할 곳에서 움직임을 감지하지 못할 수도 있다. 예를 들면, 큰 금속성 파일 캐비닛이 감지 영역 내에 있으면, 캐비닛의 뒷부분은 마이크로웨이브가 도달하지 못하여 사각지대가 존재할 수 있다. 이런 사각지대 내를 침입자가 움직이게 되면 MW 센서는 감지를 하지 못해 무감지 가능성이 있다. 또한 마이크로웨이브 빔은 벽을 잘 투과하기 때문에, 감지 영역 밖에 있는 움직임에 대해 감지를 하게 되어 오보가 생성될 수 있다.
(ⅳ) MW 센서는 움직임을 감지하는 데에는 매우 민감한 센서이기 때문에 오보도 많이 발생한다. 히터, 공조, 공기청정기 등의 팬에 의해 생성된 공기 흐름으로 움직이는 물체가 있다면 오보의 원인이 될 수 있다. 심지어 형광등의 깜빡임에 의해서도 오보가 생길 수 있다.
(ⅴ) MW 센서는 X 밴드 대역의 고주파 전자기파를 사용하기 때문에 이 대역과 인접한 영역의 다른 고주파 전자기파가 근처에 있으면 침입자를 감지하는 민감도를 떨어뜨릴 가능성이 있다. 따라서 강한 전자기파가 나오는 실내 공간에서는 MW 센서가 정상적으로 동작하는데 방해가 될 수 있으므로, 이런 전자기파를 사용하지 않게 하거나 차폐 등을 통해서 회피를 해야 한다. 자가 발생 신호 반사는 센서의 부적절한 위치 또는 설치로 인해 생성되는 일반적인 문제다. 센서를 벽 안에 내장하지 않고 외부와 평행하게 배치하면 이런 문제는 피할 수 있다.
(ⅵ) 침입자가 매우 천천히 움직이게 되면 MW 센서는 감지하지 않을 수도 있다. 그러나 실제 상황에서 감지되지 않을 정도로 천천히 움직이는 것은 매우 어렵다. 감지되지 않을 정도의 속도 제한은 모델별, 제조사별로 다르다. 일반적인 MW 센서는 초당 2.5 cm 이하의 속도로 움직이더라도 대부분 감지를 한다. 따라서 무감지될 정도로 천천히 움직이는 것은 실제로 매우 어렵다.
(ⅶ) 센서를 향하거나 센서로부터 멀어지는 효과적인 움직임이 없는 완벽한 접선 방향으로의 원주 운동은 도플러 전이 효과를 발생시키지 않으므로 감지되지 않는다. 그러나 실제로는 센서에 감지되지 않고 접선 방향으로 움직인다는 것은 매우 어렵다.
(ⅷ) <그림 13>에 있는 3개의 그래프는 시험자가 걷기 방향에 따른 MW 센서의 감지 패턴 형상과 크기의 차이를 나타낸 것이다. 좌측 그래프는 센서를 향해서 걷는 행위에 대한 감지 결과로 가장 큰 감지 면적을 나타내며, 우측 그래프는 센서가 바라보는 면과 수직한 방향으로 걷는 행위에 대한 감지 결과이며, 중앙의 그래프는 센서가 바라보는 면과 평행한 방향으로 걷는 행위에 대한 감지 결과로 가장 작은 감지 면적을 나타낸다. 이런 방향성에 따른 결과는 도플러 전이 효과의 원리로 설명이 가능하다.
그림 13. 진입 방향에 따른 걷기 감지 시험 결과 사례
MW 센서는 이상적으로는 천장 근처 또는 천장에 단단하게 고정이 가능한 브라켓을 사용하여 설치하는 것이 좋다. 그러나 실제 설치 위치는 감지 영역과 목적을 고려해서 천장, 코너, 벽 등에 설치한다. 설치시 센서의 성능에 영향을 미칠 수 있는 금속성 캐비닛, 팬, 에어컨 등이 감지 영역 내에 있는지 확인해야 한다. 마이크로웨이브 빔을 원하는 감지 형태로 만들 수 없기 때문에 위치와 감지 방향에 주의를 해야 한다.
4. 성능 시험
(a) 실외용 분리형 MW 센서
최소 35 kg 몸무게 이상의 침입자가 발신부와 수신부 사이의 감지 영역을 통과하는 침입자는 감지를 해야 한다. 걷거나, 뛰거나, 기어가거나, 점프 하거나 등의 침입 행위에 대해 감지를 해야 한다.
(가) 기어가는 시험
기어가는 시험은 최소 30회 실시한다. 이것은 95% 신뢰 수준에서 최소 90%의 감지 확률을 확인하기 위한 횟수이다. 길이 방향으로 30곳의 위치에서 시험을 하며, 특히 두 개의 MW 센서가 겹치는 영역에 대해 집중적으로 실시한다. 기어가는 시험을 일일이 사람이 할 수 없기 때문에 이를 대체할 수 있는 시험 장비를 이용하여 시험한다. 몸무게가 35 kg인 사람을 대신할 수 있는 지름이 약 30 cm인 알루미늄 구를 위치별로 굴려가면서 시험한다. 이런 알루미늄 구는 사람이 기어서 가는 단면적과 같은 효과가 있다. 구를 한쪽에서 천천히 잡아당기면서 센서의 감지 여부를 위치별로 시험한다. 구를 사용하면 구를 때 구의 단면적이 변하지 않기 때문에 마이크로웨이브의 반사율은 항상 동일하게 유지할 수 있다는 장점이 있다. 만약 알루미늄 구가 감지 영역 내에서 감지 영역의 중심선을 넘어서까지 잡아당겨도 감지가 되지 않으면, 센서의 설정값 변경이 필요하다. 구로 시험할 수 없는 지역은 사람이 직접 기어가면서 감지 성능 시험을 수행한다.
알루미늄 구는 비금속성 물질의 깔개 위에 올려놓고 시험을 한다. 깔개의 두께를 얇게 하여 구의 높이가 변하지 않도록 한다. 깔개는 보통 썰매를 사용하지만 가끔 바퀴가 달린 것을 사용하면 구가 찌그러지는 것을 막을 수 있다. 시험을 진행하다보면 구의 표면이 찌그러질 수도 있으므로, 이렇게 되면 구의 산란 단면적이 증가하게 되어 시럼에 오차가 발생할 수 있다. 그러므로 바퀴가 달린 썰매를 사용하면 이런 문제점을 해결할 수 있다. 구를 잡아당기는 끈은 비금속성 재료로 된 끈을 사용해야 하며, 충분히 구를 잡아당길 정도의 길이를 확보한 상태에서 시험을 진행하는 것이 좋다.
(나) 기타 시험
일반적인 침입 행위(걷기, 달리기, 점프, 기어 올라가기 등)들의 조합으로 시행하는 기타 성능 시험은 각 감지 영역마다 길이 방향으로 최소 30회 실시한다. 걷기 시험은 안테나 정렬 오류를 식별하기 위해 센서의 감지 패턴을 유추하는 데 유용하다. 점프 시험은 센서의 감지 높이가 적절한지 확인하기에 좋은 방법이다. 점프는 근처 물체를 이용하거나 다른 도구를 이용해서 실시한다. 일부 마이크로파 센서는 일부 유형의 오보 발생원을 제거하기 위해 고속 차단 기능을 갖추고 있기 때문에 달리기 시험을 실시해서 감지 여부 시험을 실시한다.
(b) 실내용 일체형 MW 센서
성능 시험 이전에 다음과 같은 사항을 먼저 확인한다.
(ⅰ) 제조업체에서 제공하는 사양과 권장 감지 가능성이 시스템에 맞는지 확인한다.
(ⅱ) 감지 영역 내에 사각지대가 있는지 확인한다.
(ⅲ) 전원선과 신호선이 감지 영역 내에 있는지 확인한다.
(ⅳ) 템퍼 지시 알람과 신호선 감시 알람이 주장치에서 제대로 받는지 확인한다.
상기 사항을 확인한 후, 초기 시험 능력, 장비 감도 설정 또는 전압 출력에 대해 시간에 따른 장비 기능의 저하를 비교할 수 있도록 기록한다. 걷기 시험을 센서가 감지하는 전 영역에 대해 실시하고, 이전 시험 결과와 비교하여 성능의 변화가 있는지 확인한다.
(가) 반경 방향 걷기 시험
반경 방향(radial path) 걷기는 센서가 가장 감지를 잘하는 시험 방향이다. 순서는 다음과 같다.
(ⅰ) 제조사에서 제안한 가장 먼 감지 거리에서부터 시작하여 반경 방향(센서를 향하는 방향)으로 초당 30 cm의 속도로 걷는다.
(ⅱ) 감지 알람이 발생하면 멈추고 위치를 표시한다.
(ⅲ) 다시 원래의 자리로 되돌아가서 30초를 기다린 후, 동일한 경로로 동일한 시험을 실시한다. 95% 신뢰 수준에서 90% 감지확률을 확보하기 위해 30회 시험을 실시한다.
(ⅳ) 다른 위치에서 다시 동일한 방법으로 30회 실시한다.
(나) 접선 방향 걷기 시험
접선 방향(tangential path) 걷기는 세서 입장에서 잘 감지되지 않는 시험 방향이며, 시험 순서는 반경 방향 걷기 시험과 동일한 방법으로 방향만 접선 방향으로 걸으면서 감지 여부 시험을 30회 실시한다.
(다) 천천히 걷기 시험
천천히 걷기 시험은 초당 15 cm 이하의 속도로 시험을 수행한다. MW 센서와 같은 대부분의 입체형 센서는 감지 가능성이 감소하는 속도가 있으므로 감지 가능성이 발생하는 속도를 확인하고 기록한다.
[출처] 마이크로웨이브 센서|작성자 센서로세계로미래로
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