KR101656072B1 - 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템 및 이를 이용한 다감각 서비스 방법 - Google Patents

유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템 및 이를 이용한 다감각 서비스 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 보육활동을 수면, 학습, 놀이, 식사/휴식으로 분류한 후, 각 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향을 보육공간 내에 연출하기 위한 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템은 상기 보육공간 내의 유아들 및 교사의 음성을 감지한 후, 감지된 상기 유아들의 음성을 적어도 하나 이상의 주파수 대역으로 분류하고, 분류된 상기 주파수 대역의 피크레벨을 변환하여 제1 디지털 신호로 출력하며, 감지된 상기 교사의 음성신호의 피크레벨을 변환하여 제2 디지털 신호로 출력하는 입력부(100); 상기 보육공간 내에 상기 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 소리를 제공하는 출력부(300); 상기 제1 디지털 신호, 제2 디지털 신호 및 시간에 따라 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드로 동작되며, 각 동작모드에 따라 상기 출력부에서 출력되는 상기 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향을 제어하는 다감각 서비스 서버(200); 상기 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보가 테이블 형태로 저장된 데이터베이스(400); 및 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 따른 상기 출력부(300)의 상태정보를 적어도 하나 이상의 인터페이스를 통해 사용자에게 표시 및 각 동작모드에 해당하는 상기 상황별 조도, 색온도, 색상 및 소리 정보를 제어하는 사용자 인터페이스(500)를 포함한다.

Description

유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템 및 이를 이용한 다감각 서비스 방법{Multi-Sensory System for the Improvement of Concentration in the Child Care Environment of Infant and Multi-Sensory Method using The Same}
본 발명은 보육시설 내에 구비되는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템 및 이를 이용한 다감각 서비스 방법에 관한 것이다.
근 현대사회의 가족체제 변화로 인해 미혼모, 한부모 가족, 맞벌이 부부 등이 증가하면서 유아 보육 수요에 따른 보육시설이 급증하고 있다.
시설 내 환경은 유아의 신체적 보호뿐만 아니라 심리적, 정서적 안정감에 영향을 미치는 중요한 요소이므로 양질의 보육 환경에 대한 요구 또한 증가하고 있는 추세이다.
현재 국내의 유아보육환경 조사결과에 따르면 보육 대상에 해당하는 인원수 대비 매우 공간이 협소하며 유아의 성장발달에 영향을 미치는 조명 환경이나 음향 서비스 방식 등이 열악하여 유아의 시력을 저하시키고 불안함을 초래하는 등 다양한 문제점을 가지고 있다.
예를 들어 조명 환경은 유아의 보육 활동 유형과 관계없이 항시 동일한 밝기만이 제공되고 있으며 음향 서비스는 시설 내 발생하는 다양한 예외 상황에 따라 능동적인 제어가 불가능한 문제를 가지고 있어 유아의 심리적, 정서적 안정감에 부정적 영향을 미친다.
따라서 유아의 활동 상황에 따라 두 가지 이상의 감각을 자극하기 위한 서비스를 동시 제공하여 감각의 통합과 상호작용으로 정보 전달 효과뿐만 아니라 편안함을 향상시키기 위한 기술 개발이 필요하다.
이에 본 발명에서는 만 3~5세의 유아를 대상으로 각 연령에 따라 신체 발달 단계를 고려하여 ‘놀이’, ‘수면’, ‘학습’, ‘식사 및 휴식’을 포함한 4가지 보육 활동 유형을 상황 정보로 정의한 후, 각 상황에 따라 적합한 다감각(시각,청각) 서비스를 제공함으로써 유아의 편안함과 집중력을 향상시킬 수 있는 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템 및 이를 이용한 다감각 서비스 방법을 제공하고자 한다.
1. 정연희(2009). 영·유아 보육시설의 색채 적용에 관한 연구. 석사학위논문. 상명대학교 대학원. 2. 이주희(2010). 보육시설에 적합한 조명환경에 대한 연구 : 조도를 중심으로. 석사학위논문. 한양대학교 대학원. 3. 육길나, 최경, "멀티미디어를 활용한 통합적 음악 감상 활동이 유아의 음악 지능과 정서 지능에 미치는 영향", 어린이미디어연구, 11권2호, 한국어린이미디어학회, 2012. 4. 김보성, 민윤기, 범린, "다중 정보 제시 상황에서 공간, 시각, 청각 정보의 정보 양상 우세성 관계 : 디스플레이와 제어장치 설계를 위한 함의", 한국심리학회지 인지 및 생물, 20권2호, 한국심리학회, 2008. 5. 진용하, 오성권, 김현기, "퍼지 관계 기반 추론을 이용한 LED 감성 조명 시스템 설계", 한국지능시스템학회 학술발표 논문집, 20권2호, 한국지능시스템학회, 2010. 6. 강설순, 성지현, "명화와 음악 감상을 통합한 유아 동작교육 프로그램 개발", 유아교육연구, 32권5호, 한국유아교육학회, 2012. 7. 박경규(2003.). 델타음악에 의한 수면 뇌파 유도효과의 임상적인 평가. 석사학위논문. 제주대학교 대학원.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 만 3 ~ 5세의 유아를 대상으로 편안한 보육 환경 제공을 위해 활동 유형 및 각 상황 변화에 따른 다감각 서비스를 제공할 수 있는 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템 및 이를 이용한 다감각 서비스 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템은 보육활동을 수면, 학습, 놀이, 식사/휴식으로 분류한 후, 각 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향을 보육공간 내에 연출하기 위한 다감각 서비스 시스템으로, 상기 보육공간 내의 유아들 및 교사의 음성을 감지한 후, 감지된 상기 유아들의 음성을 적어도 하나 이상의 주파수 대역으로 분류하고, 분류된 상기 주파수 대역의 피크레벨을 변환하여 제1 디지털 신호로 출력하며, 감지된 상기 교사의 음성신호의 피크레벨을 변환하여 제2 디지털 신호로 출력하는 입력부(100); 상기 보육공간 내에 상기 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 소리를 제공하는 출력부(300); 상기 제1 디지털 신호, 제2 디지털 신호 및 시간에 따라 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드로 동작되며, 각 동작모드에 따라 상기 출력부에서 출력되는 상기 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향을 제어하는 다감각 동작서버(200); 상기 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보가 테이블 형태로 저장된 데이터베이스(400); 및 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 따른 상기 출력부(300)의 상태정보를 적어도 하나 이상의 인터페이스를 통해 사용자에게 표시 및 각 동작모드에 해당하는 상기 상황별 조도, 색온도, 색상 및 소리 정보를 제어하는 사용자 인터페이스(500)를 포함한다.
상기 입력부(100)는 상기 유아들의 음성을 감지하는 제1 마이크로폰 센서(110); 상기 교사의 음성을 감지하는 제2 마이크로폰 센서(120); 상기 제1 마이크로폰 센서(110)에서 감지된 상기 유아들의 음성을 적어도 하나 이상의 주파수 대역으로 분할한 후, 상기 주파수 대역의 피크레벨을 출력하는 오디오 애널라이저(130); 및
상기 오디오 애널라이저(130) 및 상기 제2 마이크로폰 센서(120)의 출력신호를 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호로 변환하는 ADC(114)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 출력부(300)는 조도, 색온도 및 색상을 연출하는 LED 조명부(310); 상기 동작서버에서 제공하는 음향정보를 출력하는 스피커(320); 상기 LED 조명부(310) 및 상기 스피커(320)의 구동을 제어하는 제어부(340); 상기 다감각 서비스 서버에서 제공되는 동작모드에 따른 제어신호를 수신하고, 상기 출력부의 구동정보를 상기 다감각 서비스 서버로 송신하는 통신모듈(330);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 LED 조명부(310)는 Warm White 광원 및 Cool White 광원을 제공하는 적어도 하나 이상의 White LED(311); 및 RGB 광원을 제공하는 적어도 하나 이상의 RGB LED(312)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터베이스(400)는 상기 유아들의 하루 일과 시간 동안의 보육 활동 스케쥴 정보가 저장된 스케줄 테이블(410); 상기 유아들의 보육 활동 수행 중 발생될 수 있는 예외 상황 정보가 포함된 예외정보 테이블(420); 및 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 따라 상기 출력부(300)에서 제공하는 조도 정보, 색온도 정보, 색상 정보 및 음향정보가 저장된 동작모드 테이블(430)을 포함하며, 상기 동작모드 테이블(430)은 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 따른 Warm White 광원 및 Cool White 광원의 제어 비율 정보가 저장된 제1 테이블(431); 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 따른 색상명 및 RGB 광원의 제어 비율 정보가 포함된 제2 테이블(432); 및 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 따른 음향 타입과 상기 음향 타입에 해당하는 음원명이 저장된 제3 테이블(433)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 인터페이스(500)는 시간대 별로 보육활동유형에 따라 실시간으로 변화하는 상기 보육공간 내 조명환경과 음향 정보를 사용자에게 제공하는 모니터링 인터페이스(511); 상기 사용자가 상기 다감각 서비스 서버(200)를 자동 모드 또는 수동 모드로 동작하도록 제어하기 위한 제어 인터페이스(512); 및 요일 및 시간에 따라 변화하는 보육 활동의 유형과 시작 및 종료시간을 포함한 스케쥴 정보, 각 동작모드에 따른 조도, 색온도, 색상, 음향 정보를 선택적으로 설정하는 설정 인터페이스(513)를 사용자에게 표시하는 표시부(510)를 포함하며, 상기 자동 모드는 상기 동작모드 서버가 상기 데이터베이스 내에 저장된 정보를 기반으로 상기 출력부를 제어하도록 동작되는 모드이며, 상기 수동 모드는 사용자의 입력에 따른 상기 유아의 보육활동유형, 상기 출력부에서 제공하는 조도, 색온도, 색상, 음향정보에 기반하여 동작되는 모드 인 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 제1항 내지 청구항 제6항 중 어느 하나의 항에 기재된 다감각 서비스 시스템을 이용한 다감각 서비스 방법은 사용자 인터페이스(500)를 통해 사용자가 다감각 서비스 서버를 수동 모드 또는 자동 모드로 선택하는 동작모드 선택단계(S110); 및 상기 동작모드 선택단계에서 선택된 모드가 자동 모드일 경우, 시간별로 데이터베이스 내에 저장된 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드 각각에 부합하는 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보에 기반하여 출력부가 조도, 색온도, 색상, 음향을 보육공간 내에 연출하는 제1 다감각 서비스 제공단계(S120); 및 상기 동작모드 선택단계에서 선택된 모드가 수동 모드일 경우, 사용자 인터페이스를 통해 데이터베이스 내에 저장된 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드 각각에 부합하는 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보를 원하고자 하는 설정값으로 설정한 후, 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드 중 어느 하나의 동작모드를 선택하여 상기 보육공간 내에 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보를 연출하는 제2 다감각 서비스 제공단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 다감각 서비스 제공단계(S120)는 표시부(510)를 통해 사용자에게 모니터링 인터페이스(511), 제어 인터페이스(512), 설정 인터페이스(513)를 제공하는 사용자 인터페이스 제공단계(S121); 및 시간대 별로 데이터베이스(400) 내에 저장된 표준 다감각 정보에 기반하여 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드에 필요한 조도, 색온도, 색상 및 음향을 출력부에서 보육공간 내에 연출하는 다감각 연출단계(S122); 및 상기 다감각 연출단계 수행 중, 유아들 및 교사의 음성을 실시간으로 감지하여, 감지된 상기 음성신호와 각 동작모드 수행시에 발생되는 유아들 및 교사들의 음성신호 기준값을 비교하여 감지된 상기 음성신호가 기준값을 초과할 경우, 예외적 상황으로 인지하여 그에 따른 동작모드를 수행하는 예외적 상황 감지 단계(S123)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수면 동작모드는 수면 시작단계, 수면 단계, 수면 종료 단계로 순차적으로 동작되며, 각 단계에 따라 출력부의 조도, 색온도, 색상 및 음향을 제어하는 제어신호를 출력부(300)로 제공하는 모드인 것을 특징으로 한다.
상기 수면 시작단계는 자연광의 일몰 시점 대와 유사한 저명도의 낮은 색온도 환경을 연출하는 단계이며, 상기 수면 종료 단계는 유아들이 쾌적하게 기상할 수 있도록 아침 햇살의 조성을 위해 출력부(300)에서 조도 500lx 및 색온도 4,500K와 평화로운 심리적 반응을 일으키는 초록색 LED의 발광 및 새소리가 출력부(300)에서 연출하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 학습 동작모드는 학습의 종류를 수리 과목, 언어 과목, 예술 과목으로 세분화하여 학습능률 향상에 효과적인 조명 환경을 조성하도록 상기 출력부(300)의 동작을 제어하는 모드이며, 상기 수리 과목 시간에, 상기 학습 동작모드는 상기 출력부(300)에서 파랑색 광원과 7,600K의 높은 색온도를 연출하도록 제어하며, 상기 언어 과목 시간에, 상기 학습 동작모드는 초록색 광원과 4,600K의 색온도를 연출하도록 출력부(300)를 제어하며, 상기 예술 과목 시간에, 상기 학습 동작모드는 노랑색 광원과 2,600K의 색온도를 연출하도록 출력부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 놀이 동작모드는 250lx의 조도와 4,000K대의 색온도, 유아들의 활동성을 향상시키기 위한 붉은 색상의 조명 환경을 출력부(300)에서 연출하도록 제어하며, 심장 박동 수와 유사한 템포를 가진 클래식 음원이 상기 출력부에서 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 식사/휴식 동작모드는 식사 또는 휴식 활동 시에 주황색상 및 2,800K, 250lx에 해당하는 붉은색 계열의 낮은 색온도를 상기 출력부에서 연출하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다감각 서비스 시스템 및 이를 이용한 다감각 서비스 방법은 만 3 ~ 5세의 유아를 대상으로 편안한 보육 환경 제공을 위해 활동 유형 및 각 상황 변화에 따른 시각적 및 청각적 서비스를 제공하기 위한 시스템으로, 유아 보육 시설 내 교육 과정과 스케줄 분석을 통하여 수면, 학습, 놀이, 식사/휴식 네 가지 유형의 대표적인 보육활동유형을 상황별로 분류한 후, 수면, 학습 놀이, 식사/휴식에 적합한 조명환경(조도, 색온도, 색상)과 음향정보를 제공함으로써, 보다 쾌적한 유아들의 보육환경을 조성할 수 있다는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 활동별 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 입력부를 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 데이터베이스를 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 4a는 도 1에 도시된 사용자 인터페이스에서 제공하는 모니터링 인터페이스를 나타낸 예시도이다.
도 4b는 도 1에 도시된 사용자 인터페이스에서 제공하는 제어 인터페이스를 나타낸 예시도이다.
도 4c는 도 1에 도시된 사용자 인터페이스에서 제공하는 설정 인터페이스를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명이 실시 예에 따른 다감각 서비스 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 6은 본 발명의 활동별 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템을 테스트 하기 위한 테스트 베드를 나타낸 일 예시도이다.
도 7은 조도 및 색온도 측정을 나타낸 예시도이다.
도 8은 색상 측정 및 CIE 1931 색도도를 나타낸 예시도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 다감각 서비스 시스템 및 이의 구동방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 활동별 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템을 나타낸 블록도이며, 도 2는 도 1에 도시된 입력부를 나타낸 블록도이며, 도 3은 도 1에 도시된 데이터베이스를 보다 상세하게 나타낸 블록도이며, 도 4a는 도 1에 도시된 사용자 인터페이스에서 제공하는 모니터링 인터페이스를 나타낸 예시도이며, 도 4b는 도 1에 도시된 사용자 인터페이스에서 제공하는 제어 인터페이스를 나타낸 예시도이며, 도 4c는 도 1에 도시된 사용자 인터페이스에서 제공하는 설정 인터페이스를 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다감각 서비스 시스템(1000)은 하루 일과동안 수행하고 있는 유아보육활동을 수면, 학습, 놀이, 식사/휴식 와 같이 4가지 상황유형으로 구분한 후, 각 상황에 적합한 조명 환경과 음향 정보를 복합적으로 서비스하여 유아들에게 편안함을 제공하는 시스템일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 다감각 서비스 시스템(1000)은 입력부(100), 출력부(300), 다감각 서비스 서버(200), 데이터베이스(400) 및 사용자 인터페이스(500)를 포함한다.
상기 입력부(100)는 보육공간 내의 유아들 및 교사의 음성을 감지한 후, 감지된 상기 유아들의 음성을 적어도 하나 이상의 주파수 대역으로 분류하고, 분류된 상기 주파수 대역의 피크레벨을 변환하여 제1 디지털 신호로 출력하며, 감지된 상기 교사의 음성신호의 피크레벨을 변환하여 제2 디지털 신호로 출력하는 기능을 수행한다.
여기서, 상기 입력부(100)는 제1 마이크로폰 센서(110), 제2 마이크로폰 센서(120), 오디오 애널라이저(130) 및 ADC(140)를 포함한다.
상기 제1 마이크로폰 센서(110)는 상기 유아들의 음성을 감지하는 기능을 수행한다.
상기 제2 마이크로폰 센서(120)는 상기 교사의 음성을 감지하는 기능을 수행한다.
상기 오디오 애널라이저(130)는 상기 제1 마이크로폰 센서(110)에서 감지된 상기 유아들의 음성을 적어도 하나 이상의 주파수 대역으로 분할한 후, 상기 주파수 대역의 피크레벨을 출력하는 기능을 수행하며, 바람직하게는, 63Hz, 160Hz, 400Hz, 1kHz, 2.5kHz, 6.25kHz, 16kHz 등의 총 7개 주파수 대역으로 세분화한 후, 각 주파수 대역의 피크레벨을 출력한다.
상기 ADC(140)는 상기 오디오 애널라이저(130) 및 상기 제2 마이크로폰 센서(120)에서 제공되는 출력신호를 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호로 변환하는 기능을 수행한다.
상기 출력부(300)는 상기 보육공간 내에 상기 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향을 제공하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 출력부(300)는 LED 조명부(310), 스피커(320), 통신모듈(330) 및 제어부(340)를 포함한다.
상기 LED 조명부(310)는 상기 보육공간 내에 조도, 색온도 및 색상을 연출하는 기능을 수행한다.
상기 스피커(320)는 상기 다감각 서비스 서버(200)에서 제공하는 음향정보를 통해 상기 보육공간 내에 상기 음향정보를 제공하는 기능을 수행한다.
상기 제어부(340)는 상기 LED 조명부(310) 및 상기 스피커(320)의 구동을 제어하는 기능을 수행한다.
상기 통신모듈(330)는 상기 다감각 서비스 서버(200)에서 제공되는 동작모드에 따른 제어신호를 수신하고, 상기 출력부(300)의 구동정보를 상기 다감각 서비스 서버(200)로 송신하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 LED 조명부(310)는 Warm White 광원 및 Cool White 광원을 제공하는 적어도 하나 이상의 White LED(311), Red, Green, Blue 광원을 제공하는 적어도 하나 이상의 RGB LED(312)를 포함한다.
여기서, 상기 White LED(311)는 SMD 타입의 Warm White 광원과 Cool White 광원을 제공하는 LED로서, 바람직하게는 512개로 구성된다.
상기 RGB LED(312)는 SMD 타입으로 Red, Green, Blue 광원을 제공하는 LED일 수 있다.
또한, 상기 제어부(340)는 White LED(311)의 조광을 256 단계별로 가변시키도록 제어하며, RGB LED(312)를 제어하기 위하여 0 ~ 255 사이의 Red, Green, Blue 각각의 제어신호를 제공하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 제어부(340)는 PWM 신호변환방식을 통해 상기 RGB LED의 색상 변환을 제어한다.
상기 다감각 서비스 서버(200)는 상기 제1 디지털 신호, 제2 디지털 신호의 수신여부 및 요일, 시간에 따라 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드로 동작되며, 각 동작모드에 따라 상기 출력부(300)의 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향을 제어하는 기능을 수행한다.
LED 조명부 스피커
동작모드 조도 색온도 색상 음향
수면 시작 50 lx 2,500K - 자장가
수면 0 lx - - -
종료 500 lx 4,500K 초록 새소리
학습 수리 500 lx 7,600K 파랑 -
언어 500 lx 4,600K 초록 -
예술 500 lx 2,600K 노랑 -
놀이 250lx 4,000K 빨강 클래식
식사/휴식 250lx 2,800K 주황 -
표 1은 동작모드에 따른 출력부(300)의 LED 조명부(310) 및 스피커(320)에서 제공하는 정보를 나타낸 표이다.
상기 수면 동작모드는 시간에 따라 수면 시작단계, 수면 단계, 수면 종료 단계로 순차적으로 동작되며, 각 단계에 따라 출력부의 조도, 색온도, 색상 및 소리를 제어하는 제어신호를 출력부(300)로 제공하는 모드일 있다.
예를 들어, 유아의 수면 활동이 시작되는 수면 시작단계는 자연광의 일몰 시점 대와 유사한 저명도의 낮은 색온도 환경을 연출함으로써 아이들이 자연스럽게 수면 상태에 집중할 수 있도록 유도하는 단계이며, 일정 시간이 경과된 후 제1 마이크로폰 센서로부터 감지되는 노이즈가 일정 임계치 이하로 낮아지면 아이들이 수면 상태에 진입한 것으로 간주하여 스피커의 구동을 정지시킨다.
이때, 수면 상태가 유지되는 동안 제1 마이크로폰 센서(110)로부터 아이들의 울음소리 등의 예외 상황이 인지되면 수면 동작모드는 수면 시작단계로 전환된다.
이후, 수면 종료 단계에서는 아들이 쾌적하게 기상할 수 있도록 아침 햇살의 조성을 위해 출력부(300)에서 조도 500lx 및 색온도 4,500K와 평화로운 심리적 반응을 일으키는 초록색 LED의 발광 및 아름다운 새소리가 출력부(300)에서 제공하게 된다.
다음으로, 상기 학습 동작모드는 교과목의 종류에 따라 수리, 언어, 예술로 세분화하여 학습능률 향상에 효과적인 조명 환경을 조성하도록 상기 출력부(300)의 동작을 제어하는 모드이다.
예를 들어, 수리 과목시간에 학습모드는 상기 출력부(300)에서 파랑색 광원과 7,600K의 높은 색온도를 연출하도록 제어하며, 언어 과목시간에 학습모드는 초록색 광원과 4,600K의 색온도를 연출하고록 제어하며, 그리고 예술 과목시간에 학습모드는 노랑색 광원과 2,600K의 낮은 색온도를 연출하도록 제어한다.
또한, 상기 학습 동작모드에서는 주로 교사의 음성을 통해 교육이 이루어지므로 이를 청각적 자극으로 간주하여 스피커의 구동은 정지된다.
상기 놀이 동작모드에서는 250lx의 조도와 4,000K대의 색온도, 활동성을 위한 붉은 색상의 조명 환경을 출력부에서 연출하도록 제어하며, 심장 박동 수와 유사한 템포를 가진 클래식 음원이 상기 출력부의 스피커에서 출력되도록 제어하게 된다.
상기 식사/휴식 동작모드에서는 식사 또는 휴식 활동 시에 주황색상 및 2,800K, 250lx에 해당하는 붉은색 계열의 낮은 색온도를 상기 출력부에서 연출하도록 제어하게 된다.
상기 데이터베이스(400)는 각 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향정보가 테이블 형태로 저장되며, 각 정보를 상기 다감각 서비스 서버(200)로 제공하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 데이터베이스(400)는 스케줄 테이블(410), 예외정보 테이블(420), 동작모드 테이블(430)을 포함한다.
상기 스케줄 테이블(410)은 유아들의 하루 일과 시간 동안의 보육 활동 스케쥴 정보가 저장된 테이블일 수 있다.
상기 예외정보 테이블(420)은 유아의 보육 활동 수행 중 발생될 수 있는 예외 상황 정보가 저장된 테이블일 수 있다.
상기 동작모드 테이블(430)은 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드 시에 상기 출력부(300)에서 제공하는 조도 정보, 색온도 정보, 색상 정보 및 음향정보가 저장된 테이블일 수 있다.
여기서, 상기 동작모드 테이블(430)은 제1 테이블(431), 제2 테이블(432) 및 제3 테이블(433)을 포함한다.
상기 제1 테이블(431)은 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 맞는 Warm White 광원 및 Cool White 광원의 제어 비율 정보가 저장된 테이블일 수 있다.
상기 제2 테이블(432)은 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드에 맞는 색상명 및 RGB 광원의 제어 비율 정보가 저장된 테이블일 수 있다.
상기 제3 테이블(433)은 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드에 맞는 음향정보, 예컨대, 음향 타입과 상기 음향 타입에 해당하는 음원명이 포함된 정보가 저장된 테이블일 수 있다.
다음으로, 도 4a 내지 4c를 참조하면, 상기 사용자 인터페이스(500)는 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드에 맞는 출력부의 상태정보를 사용자에게 표시 및 각 동작모드에 해당하는 상황별 조도, 색온도, 색상 및 음향정보를 제어하기 위한 인터페이스를 제공하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 사용자 인터페이스(500)는 모니터링 인터페이스(511), 제어 인터페이스(512), 설정 인터페이스(513)를 사용자에게 표시하는 표시부(510)를 더 포함한다.
도 4a를 참조하면, 상기 모니터링 인터페이스(511)는 시간대 별로 보육활동유형(예컨대, 수면, 학습, 놀이, 식사/휴식)에 따라 실시간으로 변화하는 상기 보육공간 내 조명환경과 음향정보를 사용자에게 제공하는 인터페이스일 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 제어 인터페이스(512)는 상기 사용자가 다감각 서비스 서버(200)를 자동 모드 또는 수동 모드로 동작하도록 제어하기 위한 인터페이스일 수 있다.
여기서, 상기 자동 모드는 상기 다감각 서비스 서버(200)가 상기 데이터베이스(400) 내에 저장된 정보들을 기반으로 상기 출력부의 LED 조명부 및 스피커를 제어하도록 동작되는 모드일 수 있다.
또한, 상기 수동 모드는 설정 인터페이스 내에 사용자의 입력에 따른 상기 유아의 보육활동유형, 상기 출력부(300)에서 제공하는 조도, 색온도, 색상, 음향정보의 On/Off 동작 등을 설정할 수 있으며, 교사의 음성 및 음향 서비스의 출력 크기와 On/Off, 그리고 원하는 음원을 선택할 수 있는 모드 일 수 있다.
도 4c를 참조하면, 상기 설정 인터페이스(513)는 요일 및 시간에 따라 변화하는 보육 활동의 유형과 시작 및 종료시간을 포함한 스케쥴 정보, 각 동작모드에 따른 조도, 색온도, 색상, 음향 정보를 선택적으로 설정하기 위한 인터페이스일 수 있다. 또한 상기 설정 인터페이스(513)는 사용자가 활동 유형을 추가적으로 생성하여 선호하는 조도, 색온도, 색상, 음원 등을 선택 할 수 있으며, 유아의 평균 연령이 상이한 보육환경 내에서도 수행할 수 있도록 설정값을 변경할 수 있는 인터페이스일 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 다감각 서비스 시스템을 이용한 다감각 서비스 방법을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명이 실시 예에 따른 다감각 서비스 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다감각 서비스 방법(S100)은 동작모드 선택단계(S110), 제1 다감각 서비스 제공단계(S120) 및 제2 다감각 서비스 제공단계(S130)를 포함한다.
상기 동작모드 선택단계(S110)는 사용자 인터페이스(500)를 통해 사용자가 다감각 서비스 서버(200)를 수동 모드 또는 자동 모드로 선택하는 단계일 수 있다.
상기 제1 다감각 서비스 제공단계(S110)는 상기 동작모드 선택단계에서 선택된 모드가 자동 모드일 경우, 시간별로 데이터베이스 내에 저장된 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드 각각에 부합하는 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보에 기반하여 출력부가 조도, 색온도, 색상, 음향을 보육공간 내에 연출하는 단계일 수 있다.
상기 제2 다감각 서비스 제공단계(S130)는 상기 동작모드 선택단계에서 선택된 모드가 수동 모드일 경우, 사용자 인터페이스를 통해 데이터베이스 내에 저장된 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드 각각에 부합하는 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보를 원하고자 하는 설정값으로 설정한 후, 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드 중 어느 하나의 동작모드를 선택하여 상기 보육공간 내에 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보를 연출하는 단계일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 다감각 서비스 제공단계(S120)는 사용자 인터페이스 제공단계(S121), 다감각 연출단계(S122) 및 예외적 상황 감지 단계(S123)를 포함한다.
상기 사용자 인터페이스 제공단계(S121)는 표시부(510)를 통해 사용자에게 모니터링 인터페이스(511), 제어 인터페이스(512), 설정 인터페이스(513)를 제공하는 단계로서, 상기 모니터링 인터페이스(511)는 시간대 별로 보육활동유형(예컨대, 수면, 학습, 놀이, 식사/휴식)에 따라 실시간으로 변화하는 상기 보육공간 내 조명환경과 음향정보를 사용자에게 제공하는 인터페이스일 수 있다.
상기 제어 인터페이스(512)는 상기 사용자가 다감각 서비스 서버(200)를 자동 모드 또는 수동 모드로 동작하도록 제어하기 위한 인터페이스일 수 있다.
상기 설정 인터페이스(513)는 요일 및 시간에 따라 변화하는 보육 활동의 유형과 시작 및 종료시간을 포함한 스케쥴 정보, 각 동작모드에 따른 조도, 색온도, 색상, 음향 정보를 선택적으로 설정하기 위한 인터페이스일 수 있다. 또한 상기 설정 인터페이스(513)는 사용자가 활동 유형을 추가적으로 생성하여 선호하는 조도, 색온도, 색상, 음원 등을 선택 할 수 있으며, 유아의 평균 연령이 상이한 보육환경 내에서도 수행할 수 있도록 설정값을 변경할 수 있는 인터페이스일 있다.
다음으로, 상기 다감각 연출단계(S122)는 시간대 별로 데이터베이스(400) 내에 저장된 표준 다감각 정보에 기반하여 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드에 필요한 조도, 색온도, 색상 및 음향을 출력부(300)에서 보육공간 내에 연출하는 단계일 수 있다.
상기 수면 동작모드는 수면 시작단계, 수면 단계, 수면 종료 단계로 순차적으로 동작되며, 각 단계에 따라 출력부의 조도, 색온도, 색상 및 음향을 제어하는 제어신호를 출력부(300)로 제공하는 모드일 수 있다.
상기 수면 시작단계는 자연광의 일몰 시점 대와 유사한 저명도의 낮은 색온도 환경을 연출하는 단계이며, 상기 수면 종료 단계는 유아들이 쾌적하게 기상할 수 있도록 아침 햇살의 조성을 위해 출력부(300)에서 조도 500lx 및 색온도 4,500K와 평화로운 심리적 반응을 일으키는 초록색 LED의 발광 및 새소리가 출력부(300)에서 연출하는 단계일 수 있다.
다음으로, 상기 학습 동작모드는 학습의 종류를 수리 과목, 언어 과목, 예술 과목으로 세분화하여 학습능률 향상에 효과적인 조명 환경을 조성하도록 상기 출력부(300)의 동작을 제어하는 모드로서, 상기 수리 과목 시간에, 상기 학습 동작모드는 상기 출력부(300)에서 파랑색 광원과 7,600K의 높은 색온도를 연출하도록 제어하며, 상기 언어 과목 시간에, 상기 학습 동작모드는 초록색 광원과 4,600K의 색온도를 연출하도록 출력부(300)를 제어하며, 상기 예술 과목 시간에, 상기 학습 동작모드는 노랑색 광원과 2,600K의 색온도를 연출하도록 출력부를 제어하는 모드일 수 있다.
상기 놀이 동작모드는 250lx의 조도와 4,000K대의 색온도, 유아들의 활동성을 향상시키기 위한 붉은 색상의 조명 환경을 출력부(300)에서 연출하도록 제어하며, 심장 박동 수와 유사한 템포를 가진 클래식 음원이 상기 출력부에서 출력되도록 제어하는 모드일 수 있다.
상기 식사/휴식 동작모드는 식사 또는 휴식 활동 시에 주황색상 및 2,800K, 250lx에 해당하는 붉은색 계열의 낮은 색온도를 상기 출력부에서 연출하도록 제어하는 모드 일 수 있다.
상기 예외적 상황 감지 단계(S123)는 상기 다감각 연출단계 수행 중, 유아들 및 교사의 음성을 실시간으로 감지하여, 감지된 상기 음성신호와 각 동작모드 수행시에 발생되는 유아들 및 교사들의 음성신호 기준값을 비교하여 감지된 상기 음성신호가 기준값을 초과할 경우, 예외적 상황으로 인지하여 그에 따른 동작모드를 수행하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 수면 단계의 상태가 유지되는 동안 제1 마이크로폰 센서(110)로부터 아이들의 울음소리 등의 예외적 상황이 인지되면 수면 동작모드의 수면 단계는 수면 시작단계로 전환될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 다감각 서비스 시스템의 활용성을 실험한 예를 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 활동별 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템을 테스트 하기 위한 테스트 베드를 나타낸 일 예시도이며, 도 7은 조도 및 색온도 측정을 나타낸 예시도이며, 도 8은 색상 측정 및 CIE 1931 색도도를 나타낸 예시도이다.
가. 테스트 베드 구축
먼저, 본 발명의 다감각 서비스 시스템의 활용성을 확인하기 위해서는 측정 장비를 이용한 제어 결과의 평가가 필요하다.
평가를 위하여 테스트베드를 구축하고 스케쥴 기반의 제어시나리오를 기반으로 실험을 진행하였다.
여기서, 테스트베드의 사이즈는 400400500mm으로 도 6과 같이 투명한 아크릴 상자 위에 Warm, Cool LED 광원 제어가 가능한 LED조명을 부착하고, 전면에 RGB LED와 스피커, 측면에 마이크로폰센서를 부착하여 유아보육시설을 연출하였다.
두 개의 마이크로폰 센서와 오디오 에널라이저를 이용하여 예외 상황을 인지하도록 구현하였으며, 상단에 부착한 조명장치는 Warm, Cool LED 광원의 디밍 조절이 가능하여 조도 및 색온도를 제어하도록 한다.
전면에 부착한 RGB LED은 Red, Green, Blue의 값 조절이 가능하여 색상을 제어 할 수 있으며 부착된 스피커를 통해 음향 서비스가 부가적으로 출력된다.
나. 조도 및 색온도의 제어 결과 평가
CL-200모델의 색차조도계를 이용하여 다감각 서비스 시스템 내 출력부에 의해 조사되는 조도 및 색온도를 측정하였다.
측정 방법으로 테스트베드 내부 바닥면 중앙에 색차조도계를 위치시킨 후 높이 50cm 위치에 부착된 조명장치로부터 조사되는 광 특성을 측정하였다.
표 2은 측정한 조도 및 색온도의 값과 Warm, Cool 광원의 제어 비율을 나타낸 표이다.
목표 지표 측정 결과 제어비율
조도 색온도 조도 색온도 Warm Cool
50 2,500 100 2,815 48 0
250 2,800 260 2,700 72 0
250 4,000 249 4,035 48 60
500 2,600 505 2,663 95 0
500 4,500 503 4,535 52 87
500 4,600 514 4,617 49 91
500 7,600 518 5,420 0 95
표 2를 참조하면, 측정 결과, 전반적으로 목표 지표와 근사한 출력값을 보였으나 7,600K의 경우에는 LED 조명의 하드웨어 스펙에 따른 500lx 기준 색온도 최대값인 5,420K이 출력된 것을 확인할 수 있다.
도 7은 색차조도계를 이용하여 조도 및 색온도를 측정하는 과정을 나타낸 예시도로서, 상단은 목표 지표 250lx와 2,800K의 식사 및 휴식 상황을 연출하며 하단은 목표 지표 500lx와 4,600K의 학습시간 중 언어과목을 연출하고 있다.
다. 색상 제어 결과 평가
색상 제어 결과를 평가하기 위해 색차조도계를 이용하여 실측한 색도좌표를 CIE 1931 색도도에 맵핑하는 과정을 수행하였다. RGB LED와 색차조도계의 측정간격은 약 5cm이며 각 색상별로 총 5회씩 측정하여 산출한 평균값은 아래의 표 3에 제시된다.
측정 결과를 통해 한국 산업 표준에서 광원색의 색 이름을 규정한 KS A 0012 표준에 따라 측정된 x,y 색도좌표가 나타내는 색상을 확인하였다. 빨강, 파랑, 초록, 주황색은 목표 색상 영역에 정확히 포함되었지만 노랑색은 연두색 영역에 포함되어 있었다. 도 8의 좌측은 빨간 색상과 초록 색상을 연출하고 있는 상황을 나타낸 것이며 우측은 CIE 1931 색도도에 해당 측정값을 색좌표로 표현한 것이다.
목표 지표 측정 결과 제어비율
색상 사진 x y R G B
빨강
Figure 112014006551534-pat00001
 .6951 .3019 200 0 0
파랑
Figure 112014006551534-pat00002
 .1414 .808 0 0 200
초록
Figure 112014006551534-pat00003
 .1802 .7257 0 200 0
노랑
Figure 112014006551534-pat00004
 .4307 .5235 100 100 0
주황
Figure 112014006551534-pat00005
 .5709 .4460 150 50 0
따라서, 본 발명의 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템 및 이를 이용한 다감각 서비스 방법은 만 3 ~ 5세의 유아를 대상으로 편안한 보육 환경 제공을 위해 활동 유형 및 각 상황 변화에 따른 시각적 및 청각적 서비스를 제공하기 위한 시스템으로, 유아 보육 시설 내 교육 과정과 스케줄 분석을 통하여 수면, 학습, 놀이, 식사/휴식 네 가지 유형의 대표적인 보육활동유형을 상황별로 분류한 후, 수면, 학습 놀이, 식사/휴식에 적합한 조명환경(조도, 색온도, 색상)과 음향정보를 제공함으로써, 보다 쾌적한 유아들의 보육환경을 조성할 수 있다는 이점을 갖는다.
한편, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
1000: 다감각 서비스 시스템 100: 입력부
110: 제1 마이크로폰 센서 120: 제2 마이크로폰 센서
130: 오디오 애널라이저 140: ADC
200: 다감각 서비스 서버 210: 동작모드 선택부
220: 동작모드 구동부 300: 출력부
310: LED 조명부 320: 스피커
330: 통신모듈 340: 제어부
400: 데이터베이스 410: 스케쥴 테이블
420: 예외정보 테이블 430: 동작모드 테이블
431: 제1 테이블 432: 제2 테이블
433: 제3 테이블

Claims (13)

  1. 보육활동을 수면, 학습, 놀이, 식사/휴식으로 분류한 후, 각 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향을 보육공간 내에 연출하기 위한 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템에 있어서,
    상기 보육공간 내의 유아들 및 교사의 음성을 감지한 후, 감지된 상기 유아들의 음성을 적어도 하나 이상의 주파수 대역으로 분류하고, 분류된 상기 주파수 대역의 피크레벨을 변환하여 제1 디지털 신호로 출력하며, 감지된 상기 교사의 음성신호의 피크레벨을 변환하여 제2 디지털 신호로 출력하는 입력부(100);
    상기 보육공간 내에 상기 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 소리를 제공하는 출력부(300);
    상기 제1 디지털 신호, 제2 디지털 신호 및 시간에 따라 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드로 동작되며, 각 동작모드에 따라 상기 출력부에서 출력되는 상기 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향을 제어하는 다감각 서비스 서버(200);
    상기 상황에 맞는 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보가 테이블 형태로 저장된 데이터베이스(400); 및
    상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 따른 상기 출력부(300)의 상태정보를 적어도 하나 이상의 인터페이스를 통해 사용자에게 표시 및 각 동작모드에 해당하는 상황별 조도, 색온도, 색상 및 소리 정보를 제어하는 사용자 인터페이스(500)를 포함하며,
    상기 입력부(100)는,
    상기 유아들의 음성을 감지하는 제1 마이크로폰 센서(110);
    상기 교사의 음성을 감지하는 제2 마이크로폰 센서(120);
    상기 제1 마이크로폰 센서(110)에서 감지된 상기 유아들의 음성을 적어도 하나 이상의 주파수 대역으로 분할한 후, 상기 주파수 대역의 피크레벨을 출력하는 오디오 애널라이저(130); 및
    상기 오디오 애널라이저(130) 및 상기 제2 마이크로폰 센서(120)의 출력신호를 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호로 변환하는 ADC(114)를 포함하고,
    상기 수면 동작모드는 미리 결정된 시간에 따라 수면 시작단계, 수면 단계, 및 수면 종료 단계로 순차적으로 동작되도록 구성되며,
    상기 수면 시작단계에서는 미리 결정된 소정의 시간이 경과된 후 상기 제1 마이크로폰 센서로부터 감지되는 노이즈가 일정 임계치 이하로 낮아지면 상기 출력부의 구동을 정지시키며 수면 단계로 진입하도록 구성되나,
    상기 수면 단계에서 상기 제1 마이크로폰 센서(110)로부터 아이들의 울음소리 등의 예외 상황이 입력되면 수면 시작단계로 전환되도록 구성되는, 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 출력부(300)는,
    조도, 색온도 및 색상을 연출하는 LED 조명부(310);
    상기 다감각 서비스 서버에서 제공하는 음향정보를 출력하는 스피커(320);
    상기 LED 조명부(310) 및 상기 스피커(320)의 구동을 제어하는 제어부(340); 및
    상기 다감각 서비스 서버(200)에서 제공되는 동작모드에 따른 제어신호를 수신하고, 상기 출력부(300)의 상태정보를 상기 다감각 서비스 서버(200)로 송신하는 통신모듈(330);를 포함하는 것을 특징으로 하는 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 LED 조명부(310)는,
    Warm White 광원 및 Cool White 광원을 제공하는 적어도 하나 이상의 White LED(311); 및
    RGB 광원을 제공하는 적어도 하나 이상의 RGB LED(312)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터베이스(400)는,
    상기 유아들의 하루 일과 시간 동안의 보육 활동 스케쥴 정보가 저장된 스케줄 테이블(410);
    상기 유아들의 보육 활동 수행 중 발생될 수 있는 예외 상황 정보가 포함된 예외정보 테이블(420); 및
    상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 따라 상기 출력부(300)에서 제공하는 조도 정보, 색온도 정보, 색상 정보 및 음향정보가 저장된 동작모드 테이블(430)을 포함하며,
    상기 동작모드 테이블(430)은,
    상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 따른 Warm White 광원 및 Cool White 광원의 제어 비율 정보가 저장된 제1 테이블(431);
    상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 따른 색상명 및 RGB 광원의 제어 비율 정보가 포함된 제2 테이블(432); 및
    상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사 동작모드, 휴식 동작모드에 따른 음향 타입과 상기 음향 타입에 해당하는 음원명이 저장된 제3 테이블(433)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스(500)는,
    시간대 별로 보육활동유형에 따라 실시간으로 변화하는 상기 보육공간 내 조명환경과 음향 정보를 사용자에게 제공하는 모니터링 인터페이스(511);
    상기 사용자가 상기 다감각 서비스 서버(200)를 자동 모드 또는 수동 모드로 동작하도록 제어하기 위한 제어 인터페이스(512); 및
    요일 및 시간에 따라 변화하는 보육 활동의 유형과 시작 및 종료시간을 포함한 스케쥴 정보, 각 동작모드에 따른 조도, 색온도, 색상, 음향 정보를 선택적으로 설정하는 설정 인터페이스(513)를 사용자에게 표시하는 표시부(510)를 포함하며,
    상기 자동 모드는,
    상기 다감각 서비스 서버가 상기 데이터베이스 내에 저장된 정보를 기반으로 상기 출력부를 제어하도록 동작되는 모드이며, 상기 수동 모드는 사용자의 입력에 따른 상기 유아의 보육활동유형, 상기 출력부에서 제공하는 조도, 색온도, 색상, 음향정보에 기반하여 동작되는 모드 인 것을 특징으로 하는 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템.
  7. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 기재된 유아보육환경 내의 집중도 향상을 위한 다감각 서비스 시스템을 이용한 다감각 서비스 방법에 있어서,
    사용자 인터페이스(500)를 통해 사용자가 다감각 서비스 서버를 수동 모드 또는 자동 모드로 선택하는 동작모드 선택단계(S110); 및
    상기 동작모드 선택단계에서 선택된 모드가 자동 모드일 경우, 시간별로 데이터베이스 내에 저장된 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드 각각에 부합하는 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보의 다감각 표준 정보에 기반하여 출력부(300)가 조도, 색온도, 색상, 음향을 보육공간 내에 연출하는 제1 다감각 서비스 제공단계(S120); 및
    상기 동작모드 선택단계에서 선택된 모드가 수동 모드일 경우, 사용자 인터페이스를 통해 데이터베이스 내에 저장된 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드 각각에 부합하는 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보를 원하고자 하는 설정값으로 설정한 후, 상기 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드 중 어느 하나의 동작모드를 선택하여 상기 보육공간 내에 조도, 색온도, 색상 및 음향 정보를 연출하는 제2 다감각 서비스 제공단계(S130)를 포함하며,
    상기 수면 동작모드는 미리 결정된 시간에 따라 수면 시작단계, 수면 단계, 및 수면 종료 단계로 순차적으로 동작되도록 구성되며,
    상기 수면 시작단계에서는 미리 결정된 소정의 시간이 경과된 후 상기 제1 마이크로폰 센서로부터 감지되는 노이즈가 일정 임계치 이하로 낮아지면 상기 출력부의 구동을 정지시키며 수면 단계로 진입하도록 구성되나, 상기 수면 단계에서 아이들의 울음소리 등의 예외 상황이 입력되면 수면 시작단계로 전환되도록 구성되는, 다감각 서비스 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 다감각 서비스 제공단계(S120)는,
    표시부(510)를 통해 사용자에게 모니터링 인터페이스(511), 제어 인터페이스(512), 설정 인터페이스(513)를 제공하는 사용자 인터페이스 제공단계(S121); 및
    시간 및 요일 별로 데이터베이스(400) 내에 저장된 다감각 표준 정보에 기반하여 수면 동작모드, 학습 동작모드, 놀이 동작모드, 식사/휴식 동작모드에 필요한 조도, 색온도, 색상 및 음향을 출력부가 보육공간 내에 연출하는 다감각 연출단계(S122); 및
    상기 다감각 연출단계 수행 중, 유아들 및 교사의 음성을 실시간으로 감지하여, 감지된 상기 음성신호와 각 동작모드 수행시에 발생되는 유아들 및 교사들의 음성신호 기준값을 비교하여 감지된 상기 음성신호가 기준값을 초과할 경우, 예외적 상황으로 인지하여 그에 따른 동작모드를 수행하는 예외적 상황 감지 단계(S123)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다감각 서비스 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 수면 시작단계는,
    자연광의 일몰 시점 대와 유사한 저명도의 낮은 색온도 환경을 연출하는 단계이며, 상기 수면 종료 단계는 유아들이 쾌적하게 기상할 수 있도록 아침 햇살의 조성을 위해 출력부(300)에서 조도 500lx 및 색온도 4,500K와 평화로운 심리적 반응을 일으키는 초록색 LED의 발광 및 새소리가 출력부(300)에서 연출하는 단계인 것을 특징으로 다감각 서비스 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 학습 동작모드는,
    학습의 종류를 수리 과목, 언어 과목, 예술 과목으로 세분화하여 학습능률 향상에 효과적인 조명 환경을 조성하도록 상기 출력부(300)의 동작을 제어하는 모드이며,
    상기 수리 과목 시간에, 상기 학습 동작모드는 상기 출력부(300)에서 파랑색 광원과 7,600K의 높은 색온도를 연출하도록 제어하며, 상기 언어 과목 시간에, 상기 학습 동작모드는 초록색 광원과 4,600K의 색온도를 연출하도록 출력부(300)를 제어하며, 상기 예술 과목 시간에, 상기 학습 동작모드는 노랑색 광원과 2,600K의 색온도를 연출하도록 출력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 다감각 서비스 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 놀이 동작모드는,
    250lx의 조도와 4,000K대의 색온도, 유아들의 활동성을 향상시키기 위한 붉은 색상의 조명 환경을 출력부(300)에서 연출하도록 제어하며, 심장 박동 수와 유사한 템포를 가진 클래식 음원이 상기 출력부에서 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 다감각 서비스 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 식사/휴식 동작모드는,
    식사 또는 휴식 활동 시에 주황색상 및 2,800K, 250lx에 해당하는 붉은색 계열의 낮은 색온도를 상기 출력부에서 연출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 다감각 서비스 방법.
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