공유 개인형 이동장치 전용 스마트 안전모 보관함을 위한 에너지 자립형 IoT 제어 구조 설계

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper proposes an energy-autonomous IoT control architecture designed for smart safety helmet storage boxes dedicated to shared Personal Mobility (PM) devices. Despite the rapid expansion of the shared PM market, low helmet usage rates remain a critical safety concern, primarily driven by hygiene issues and the inconvenience of portability. To address these challenges, this study presents an integrated IoT system that combines hygiene management with remote monitoring capabilities. Considering outdoor deployment environments, an energy harvesting system was developed utilizing a 2W solar panel and a lithium-ion battery. Furthermore, hygiene concerns are mitigated through the implementation of a UV LED sterilization and ventilation system. The control architecture is engineered with a focus on integrated monitoring and user convenience. The energy monitoring subsystem tracks real-time battery levels and solar charging efficiency to ensure stable device operation. Simultaneously, the administrator platform maximizes operational efficiency by visualizing real-time sensor data, including helmet presence, device location, and sterilization status. Additionally, a dedicated user application significantly enhances accessibility by providing features such as nearby storage location searches, helmet hygiene status verification, and remote unlocking. By integrating hardware control with software monitoring through a sustainable design, this study encourages helmet usage among shared PM users. The proposed system aims to ensure user safety while providing operators with a low-cost, high-efficiency integrated management solution. Keywords: Shared Personal Mobility, Smart Safety Helmet Storage, Energy Autonomy, Energy Monitoring, User Application, Remote Control

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 제1절 연구의 배경 및 필요성 1
• 1. 공유 개인형 이동장치 시장의 성장과 안전 문제 1
• 2. 규제 환경과 안전모 착용 의무화 2
• 3. 연구의 목적 5
• 제2장 스마트 안전모 보관함의 에너지 자립형 IoT 제어 구조 설계 6
• 제1절 스마트 안전모 보관함 6
• 1. 스마트 안전모 보관함 정의 6
• 2. 스마트 안전모 보관함 설계 고려사항 6
• 제2절 에너지 자립형 IoT 시스템 8
• 1. 에너지 자립형 정의 8
• 2. 에너지 하베스팅 기술 비교 8
• 3. 태양광 기술 선정 및 효율성 분석 9
• 제3절 시스템 전체 구성도 10
• 1. 시스템 아키텍처 10
• 2. 시스템 데이터 흐름 및 인터페이스 11
• 제3장 스마트 안전모 보관함의 HW 설계 12
• 제1절 주요 구성 부품 및 사양 12
• 1. 기구 및 환경 설계 12
• 2. 통신 모듈 19
• 3. 센서 및 액추에이터 20
• 4. 프로토타입 제작 20
• 제2절 에너지 자립형 전원 시스템 설계 21
• 1. 전원 공급과 충전 시스템 설계 21
• 2. 태양광 패널 용량 선정 22
• 3. 배터리 용량 및 지속 시간 설계 22
• 제4장 스마트 안전모 보관함의 SW 설계 24
• 제1절 임베디드 펌웨어 설계 24
• 1. 통신 프로토콜 설계 24
• 2. 스마트 안전모 보관함 동작 순서도 26
• 3. 시퀀스 다이어그램 27
• 제2절 서버 및 데이터베이스 설계 29
• 1. 서버 설계 29
• 2. 데이터베이스 설계 29
• 제3절 관리자 모니터링 시스템 설계 32
• 1. 관리자 모니터링 시스템 정의 32
• 2. 주요 기능 33
• 3. UI 설계 34
• 제4절 사용자 애플리케이션 설계 36
• 1. 사용자 애플리케이션의 주요 기능 36
• 2. 사용자 애플리케이션 설계 환경 37
• 3. UI 설계 38
• 제5장 결론 및 향후 과제 43
• 제1절 결론 43
• 제2절 향후 과제 44
• 참고문헌 45