KR101699723B1 - 스마트 이동장치 - Google Patents

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KR101699723B1
KR101699723B1 KR1020150116328A KR20150116328A KR101699723B1 KR 101699723 B1 KR101699723 B1 KR 101699723B1 KR 1020150116328 A KR1020150116328 A KR 1020150116328A KR 20150116328 A KR20150116328 A KR 20150116328A KR 101699723 B1 KR101699723 B1 KR 101699723B1
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김병건
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Abstract

본 발명은 스마트 이동장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 박스형의 몸체로 형성되는 스마트 이동장치는, 외부의 서버와 통신하는 통신부와, 도로에 매설된 전력원으로부터 무선으로 전력을 공급받는 전원부와, 내부의 공기를 정화시키는 공기 정화부와, 상기 외부의 서버의 제어신호에 의해 주행경로를 설정하고, 내부의 공기를 순환하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
이에 따라, 도로에 매설된 전력원으로부터 무선으로 전원을 공급받아 자동으로 운전이 가능할 수 있다.

Description

스마트 이동장치{SMART MOVING APPARATUS}
본 발명은 스마트 이동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개인화된 운송수단에 관한 기술이 개시된다.
최근 들어, 메르스와 같은 전염성이 높은 호흡기 질병에 대한 감염 우려로 대중교통을 이용하는데 많은 위험이 따르고 있다. 지하철이나 버스와 같은 교통수단에서는 탑승자 간의 분비물 접촉 등에 의해 질병이 발생할 수 있다. 이에 많은 사람들이 자가용을 운전하는 방법으로 감염자 접촉을 피하고자 노력하고 있다. 그러나, 자동차는 사용자가 수동으로 운전해야 하며, 부피나 크기가 커서 교통 정체의 원인이 된다.
한편, 대중교통에서는 사용자와 화물을 함께 실어 이송하는 경우가 많다. 예를 들어, 고속버스, 기차, 선박, 비행기 등 대부분의 교통수단에서 짐과 함께 사람을 탑승시킨다. 이 경우, 교통수단의 대부분의 공간이 탑승객의 이용편의를 위한 공간으로 낭비되기 때문에 불필요한 공간의 낭비 및 에너지 효율이 저하되는 원인이 되고 있다.
종래의 기술 중 대한민국 등록특허 제10-0772609호(2007년11월02일 공고)는 무인 자동차 원격 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 전면 및 후면에 각각 설치된 영상 장치를 통해 영상신호를 압축 및 암호화하여 송신하고, 하기 원격 제어기로부터 수신된 원격 제어 신호를 해독하여 구동되는 무인 자동차와 상기 무인 자동차로부터 수신되고 압축된 영상신호를 복원 및 해독화하고, 상기 무인 자동차를 구동시키기 위한 제어 정보를 암호화하여 상기 원격 제어 신호를 송신하는 원격 제어기를 포함하고, 상기 무인 자동차 및 상기 원격 제어기는 사전 분배된 공개키를 이용하여 인증하고 원격 제어되는 기술이 개시되고 있다.
그러나, 상기 종래의 기술은 일반 자동차를 무인화하는 것으로, 차량의 부피를 줄일 수 없으며, 자동차의 매연 등의 환경 오염 및 탑승자의 세균 감염을 차단할 수 없다는 한계가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 도로에 매설된 전력원으로부터 무선으로 전원을 공급받아 자동으로 운전이 가능하며, 내부 공기정화장치로 인하여 세균감염 등으로부터 사용자를 보호하고, 운송수단에 화물과 같은 형태로 적재될 수 있는 스마트 이동장치를 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박스형의 몸체로 형성되는 스마트 이동장치는, 외부의 서버와 통신하는 통신부와, 도로에 매설된 전력원으로부터 무선으로 전력을 공급받는 전원부와, 내부의 공기를 정화시키는 공기 정화부와, 상기 외부의 서버의 제어신호에 의해 주행경로를 설정하고, 내부의 공기를 순환하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 전원부는, 상기 전력원으로부터 무선으로 전력을 입력받는 전원 패드와, 상기 입력된 전력을 교류 신호로 변환하는 컨버터와, 상기 컨버터의 스위치를 제어하는 스위치 제어부와, 상기 컨버터를 통해 생성된 교류 신호를 충방전부로 송신하는 송신 패드를 포함할 수 있다.
또한, 미리 설정된 시간 구간별로 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍(dimming) 방식 또는 아날로그 디밍 방식을 선택하여, 복수의 광원이 전송할 이진 데이터에 대응되는 가시광 영역의 광신호를 전송하는 데이터 송신장치와, 상기 송신장치의 복수의 광원으로부터 가시광 영역의 광신호를 수신하고, 미리 설정된 시간 구간별로 상기 광원의 광신호 유무에 따라 이진 데이터를 생성하는 데이터 수신장치를 포함하는 조명부를 더 포함할 수 있다.
또한, 발전부와, 상기 발전부로부터 전력을 입력받는 입력단, 상기 입력단의 전압을 변압하여 구동부로 출력하는 출력단, 상기 입력단의 전압에 따라 상기 입력단과 상기 출력단 사이에 병렬로 연결된 제1 스위치의 듀티비를 제어하여, 상기 입력단의 전압을 변압하여 상기 출력단으로 전달하는 제1 보상부를 포함하며, 상기 입력단에 포함되는 입력 커패시터에서 상기 제1 보상부에 포함되는 제1 인덕터와 변압 다이오드를 거쳐, 상기 출력단에 포함되는 출력 커패시터로 연결되는 변압 경로인 제1 경로를 통해 구동부로 전력을 전달하는 변압부와, 상기 입력 커패시터와 병렬로 연결되어, 충전 모드인 경우에는 상기 태양전지판으로부터 출력되는 전력을 상기 변압부와 배분하여 상기 제1 경로와 다른 제2 경로를 통해 저장하고, 방전 모드인 경우에는 저장된 전력을 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로와 다른 제3 경로를 통해 상기 구동부로 전달하는 충방전부를 포함하는 보조 전원부를 더 포함할 수 있다.
또한, 내부에 밀폐된 수용부가 형성되고, 상면에 적어도 하나의 관통공이 형성되는 바닥판과, 상기 수용부에 수용되고, 일 부분이 상기 관통공에 삽입되어 외부로 노출되는 돌출부와, 상기 돌출부를 상기 관통공에 밀착시키는 탄성체와, 상기 돌출부가 외부로부터 가압되는 경우 상기 관통공을 통해 외부의 공기를 흡입하여 상기 공기 정화부로 배출하도록 하고, 상기 수용부를 기 설정된 공기압으로 유지시키는 에어 밸브를 포함하는 에어 매트를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 도로에 매설된 전력원으로부터 무선으로 전원을 공급받아 자동으로 운전이 가능할 수 있다. 또한, 내부 공기정화장치로 인하여 세균감염 등으로부터 사용자를 보호할 수 있다. 또한, 운송수단에 화물과 같은 형태로 적재될 수 있어 더 많은 승객을 태울 수 있다.
도 1은 본 발명의 스마트 이동장치의 구성도,
도 2는 도 1에 따른 스마트 이동장치 중 발전부의 세부 구성도를 설명하기 위한 예시도,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 이동장치 중 조명부를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 이동장치 중 보조 전원부를 설명하기 위한 예시도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 이동장치 중 에어 매트를 설명하기 위한 예시도,
도 6은 복수의 스마트 이동장치가 서로 연결되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 스마트 이동장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 스마트 이동장치(100)는 통신부(110), 전원부(120), 공기 정화부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
스마트 이동장치(100)는 박스형의 몸체로 형성되며, 1인 또는 2인의 사용자가 탑승할 수 있는 운송수단이다. 복수의 스마트 이동장치(100)는 컨테이너에 화물과 같이 실릴 수 있다. 즉, 스마트 이동장치(100)는 기 설정된 폭, 높이로 형성되어 화물과 같은 형태로 서로 적재되거나 배열되어 컨테이너에 실려서 이동할 수 있다. 이 경우, 폭이 80cm, 앞뒤길이 95cm, 높이 120cm의 크기로 설정될 수 있다.
또한, 스마트 이동장치(100)는 사용자가 안착할 수 있는 좌석부(101)가 형성되고, 투명창(102)에 의해 내부가 밀폐될 수 있다. 스마트 이동장치(100)의 투명창(102) 내부에는 디스플레이(103)가 형성될 수 있다. 디스플레이(103)는 기 설정된 콘텐츠를 출력하거나, 외부의 카메라(도시하지 않음)를 이용하여 주변의 환경을 출력할 수 있다. 다시 말해, 디스플레이(103)에 의해 투명창(102)을 보지 않더라도 외부를 확인할 수 있다. 스마트 이동장치(100)는 바퀴와 같은 형태의 구동부(104)에 의해 도로 상을 이동할 수 있다. 이 경우, 도로에는 전력원(10)이 매설되어 스마트 이동장치(100)로 무선으로 전력을 공급할 수 있다.
통신부(110)는 외부의 서버와 통신한다. 예를 들어, 통신부(110)는 지피에스(GPS), 와이파이(WIFI), 블루투스(Bluetooth), 3G, 4G 등과 같은 네트워크 통신이 가능하다. 예를 들어, 통신부(110)는 주로 GPS를 이용하여 외부의 서버로부터 스마트 이동장치(100)의 이동경로를 설정할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 집에서 목적지까지 이동하고자 하는 경우, 교통상황, 공기오염도 등을 고려하여 최적의 이동경로를 탐색할 수 있다. 통신부(110)는 주변의 환경정보를 수집하여 외부의 서버로 전송할 수도 있다. 이 경우, 환경정보는 공기오염도를 측정한 정보를 의미한다.
전원부(120)는 도로에 매설된 전력원(10)으로부터 무선으로 전력을 공급받는다. 다시 말해, 도로에는 전자기적으로 유도된 무선전력을 생성하는 전력원(10)이 도로를 따라 형성될 수 있다. 전원부(120)는 도로의 전력원(10)으로부터 무선으로 전원을 공급받아 스마트 이동장치(100)의 구동원으로 사용한다. 전원부(120)에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 도 1에 따른 스마트 이동장치 중 발전부의 세부 구성도를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 전원부(120)는 전원 패드(121), 컨버터(122), 스위치 제어부(123) 및 송신 패드(124)를 포함한다.
전원 패드(121)는 전력원으로부터 무선으로 전력을 입력받는다. 예를 들어, 전원 패드(121)는 안테나를 통해 전력원으로부터 전송되는 전력을 수신할 수 있다. 전원 패드(121)로부터 수신된 전력은 컨버터(122)로 전달된다. 컨버터(122)는 입력된 전력을 교류 신호로 변환한다. 이는 후술하는 충방전부(163)로 전력을 전달하기 위함이다. 스위치 제어부(123)는 컨버터(122)의 스위치를 제어하여 교류 신호를 발생하도록 한다. 송신 패드(124)는 컨버터(122)를 통해 생성된 교류 신호를 충방전부(163)로 송신한다. 충방전부(163)에는 무선 전력이 충전되어 스마트 이동장치(100)를 구동시킬 수 있다. 한편, 전원부(120)의 데이터 통신부(125)는 전력원 또는 충방전부(163)로부터 데이터를 송수신하여 전력공급상태 또는 충전상태의 정보를 확인할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 공기 정화부(130)는 스마트 이동장치(100)의 내부 공기를 정화시킨다. 공기 정화부(130)는 밀폐된 내부의 공기를 순환시켜 필터를 통해 이물질을 제거한다. 이 경우, 필터에는 세균을 거를 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 탈취제 등을 이용하여 공기를 정화시킬 수 있다. 또한, 공기 정화부(130)는 외부의 공기오염도에 따라 외부 공기를 순환시켜 공기를 정화시키는 것도 가능하다. 예를 들어, 도심 내의 공기 오염도가 높은 지역에서는 내부 공기를 순환시켜 공기를 정화시키고, 도심 밖의 공기 오염도가 낮은 지역에서는 외부 공기를 주입시켜 공기를 정화시킬 수 있다.
제어부(140)는 외부의 서버의 제어신호에 의해 주행경로를 설정하고, 내부의 공기를 순환하도록 제어한다. 제어부(140)는 통신부(110)를 통해 외부의 서버로부터 수신한 제어신호에 따라 주행경로를 설정할 수 있다. 이에 따라, 스마트 이동장치(100)는 사용자의 직접적인 운전 없이도 자동으로 주행경로를 설정하고, 목적지까지 자동 운전이 가능하다. 또한, 제어부(140)는 외부의 서버로부터 수신된 제어신호에 따라 내부 공기를 순환시키거나 외부 공기를 주입시키도록 공기 정화부(130)를 제어할 수 있다.
도 3은 도 1에 따른 스마트 이동장치 중 조명부를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 이동장치의 조명부(150)는 데이터 송신장치(151) 및 데이터 수신장치(152)를 포함하며, 데이터 송신장치(151) 및 데이터 수신장치(152)는 가시광 통신에 의하여 데이터 통신을 수행한다. 데이터 송신장치(151)는 미리 설정된 시간 구간별로 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍(dimming) 방식 또는 아날로그 디밍 방식을 선택하여, 복수의 광원이 전송할 이진 데이터에 대응되는 가시광 영역의 광신호를 전송한다.
그리고, 가시광 데이터 수신장치(152)는 복수의 광원으로부터 가시광 영역의 광신호를 수신하고, 미리 설정된 시간 구간별로 광원의 광신호 유무에 따라 이진 데이터를 생성한다. 이 경우, 데이터 송신장치(151)는 전송할 이진 데이터 값이 1인 경우 아날로그 디밍 방식을 선택하고, 전송할 이진 데이터 값이 0인 경우 PWM 디밍 방식을 선택할 수 있다.
선행 스마트 이동장치(100a)의 후미등에는 조명부(150)의 데이터 송신장치(151)가 장착되고, 후행 스마트 이동장치(100b)의 전조등에는 조명부(150)의 데이터 수신장치(152)가 장착되어 광신호 데이터를 송수신할 수 있다. 이 경우, 각 스마트 이동장치(100a, 100b)에는 조명부(150)의 데이터 송신장치(151) 및 수신장치가 장착되는 것이 가능하다. 선행 스마트 이동장치(100a)가 급정거시 점등되는 브레이크등의 광원으로부터 자신의 운전정보를 전송할 수 있다. 후행 스마트 이동장치(100b)는 선행 스마트 이동장치(100a)의 후미등에서 전송되는 광신호를 수신하고, 이를 미리 설정된 시간구간별로 분석하여, 선행 스마트 이동장치(100a)의 운전정보를 파악할 수 있다. 또한, 선행 스마트 이동장치(100a)의 운전정보를 이용하여 후행 스마트 이동장치(100b)의 속도 등을 제어할 수 있다.
조명부(150)는 기준광원(150-1)과 데이터광원(150-2)을 포함한다. 기준광원(150-1)은 데이터광원(150-2)의 행 방향 또는 열 방향에 위치할 수 있다. 각각의 기준광원(150-1)은 행 방향 또는 열 방향으로 배열된 데이터광원(150-2)들의 기준이 된다. 예를 들어, 기준광원(150-1) 각각은 그와 행 방향으로 배열된 8개의 데이터광원(150-2)의 기준이 된다. 기준광원(150-1)은 조명 기능뿐만 아니라 수신측에서 유효한 데이터를 확인할 수 있도록 해준다. 예를 들어, 수신측에서 광신호를 촬영할 때 기준광원(150-1)이 점등된 상태이면 그와 연관된 데이터광원(150-2)이 전송한 데이터는 유효한 데이터로 처리할 수 있다. 또한, 수신측에서는 기준광원(150-1)의 점등 및 소등의 주기를 파악하여 해당 주기마다 데이터광원(150-2)의 광신호를 유효하게 수신할 수도 있다.
한편, 데이터광원(150-2)은 조명기능과 함께 데이터를 전송하는 역할을 한다. 각각의 데이터광원(150-2)은 점등과 소등을 통해 이진 데이터를 표현할 수 있다. 이 경우, 데이터광원(150-2)이 점멸을 반복하여도 특정 주파수를 넘으면 육안으로는 점멸을 확인할 수 없기 때문에 조명기능에는 영향을 미치지 않고 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 복수의 데이터광원(150-2)을 이용하여 하나의 광신호를 보내는 것도 가능하다. 예를 들어, 8개의 데이터광원(150-2)을 하나의 신호단위로 설정하면, 28개의 데이터를 전송할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 이동장치 중 보조 전원부를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 스마트 이동장치의 보조 전원부(160)는 발전부(161), 변압부(162) 및 충방전부(163)를 포함한다. 발전부(161)는 예를 들어 태양열, 수소에너지를 이용한 발전 중 적어도 하나를 통하여 전력을 생산하는 에너지원일 수 있다. 또한, 발전부(161)는 전기자동차의 주전원 또는 무정전 전원장치(UPS)의 주전원 중 하나일 수 있다.
변압부(162)는 발전부(161)로부터 입력된 전압을 변압하여 제1 경로를 통해 구동부(104)로 전력을 전달한다. 예를 들어, 변압부(162)가 DC-DC 부스트 컨버터(122)인 경우에는 인덕터와 스위칭 소자를 이용하여 인덕터에 흐르는 전류를 일정한 간격으로 공급/차단을 반복함으로써 역기전력을 유도시켜 입력된 전압을 변압하게 된다. 이 경우 스위칭 소자로는 MOSFET이 사용될 수 있다.
충방전부(163)는 변압부(162)와 병렬로 연결되며, 충전 모드인 경우에는 입력 전원으로부터 출력되는 전력을 변압부(162)와 배분하여 제2 경로를 통해 저장하고, 방전 모드인 경우에는 저장된 전력을 제3 경로를 통해 구동부(104)로 전달한다. 이 경우, 제1 경로, 제2 경로, 제3 경로는 서로 다른 경로로 설정된다.
즉, 입력 전원의 전력은 변압부(162)와 충방전부(163)에 병렬적으로 공급되므로, 변압부(162)와 충방전부(163)는 독립적으로 입력 전원의 전력을 구동부(104)로 전달하게 된다. 변압부(162)는 예를 들어 DC-DC 컨버터로 구성되어 입력 전원의 전압을 변압하고, 변압된 전력을 구동부(104)로 전달한다.
한편, 충방전부(163)는 예를 들어 양방향 DC-DC 컨버터로 구성할 수 있으며, 충전/방전 모드에 따라 변압부(162)와는 다른 전력 경로를 통해 입력 전원의 전력을 에너지 저장수단에 저장하고, 저장된 전력을 구동부(104)로 출력하게 된다. 따라서, 변압부(162)에서 구동부(104)로 전달되는 전력과 충방전부(163)에서 구동부(104)로 전달되는 전력이 독립적인 경로를 통해 전달되므로 에너지 효율이 증가된다.
도 4a를 참조하면, 변압부(162)는 입력단의 입력 커패시터(C1)와 출력단의 출력 커패시터(C2)를 포함하고, 입력단의 커패시터(C1)의 양단 전압 Vg를 스위칭 제어 소자인 제1 보상기가 감지하여 제1 스위치(S1)를 실시간으로 PWM 제어를 한다. 이 경우, 제1 스위치(S1)의 온 시간이 길어질수록 Vg가 낮아진다.
또한, 변압부(162)는 입력 커패시터(C1)와 직렬로 연결된 제1 인덕터(L1), 변압 다이오드(Db1)을 포함하고, 제1 스위치(S1)의 온오프 듀티비에 따라 인덕터(L1)에 저장된 전류가 다이오드(Db1)를 통해 출력 커패시터(C2)에 충전된다. 출력 커패시터(C2)의 양단 전압 Vdc는 구동부(104)의 인버터와 연결되어 전력을 공급한다.
또한, 변압부(162)는 제1 경로를 통해 전력을 구동부(104)로 전달하는데, 제1 경로는 발전부(161)으로부터 입력되는 전력을 입력단에 포함되는 입력 커패시터(C1)에서 제1 보상부에 포함되는 제1 인덕터(L1), 변압 다이오드(Db1)를 거쳐, 출력단에 포함되는 출력 커패시터(C2)로 연결되는 변압 경로(①)로 설정된다.
한편, 충방전부(163)는 두 개의 다이오드 (Dc1, Dc2), 두 개의 스위치(S2, S3), 인덕터(L2), 배터리(B1), 스위칭 제어 소자인 제2 보상기를 포함한다. 제1 다이오드(Dc1)를 통해 발전부(161)으로부터 입력되는 입력 전원은 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3)의 동작에 의해 제2 인덕터(L2) 및 배터리(B1)에 공급된다.
제2 보상기는 인덕터(L2) 또는 제3 스위치(S3)에 흐르는 전류를 감지하여, 전류가 0보다 크면 충방전부(163)는 충전 모드로 동작하고, 전류가 0보다 작으면 방전 모드로 동작하도록 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3)의 듀티비를 PWM으로 제어한다. 충방전부(163)가 방전 모드인 경우에는 배터리(B1)에 저장된 전력은 제2 다이오드(Dc2)를 통해 구동부(104)로 출력된다. 따라서, 충방전부(163)의 충전 모드, 방전 모드에서의 전력 전달 경로는 변압부(162)의 변압 경로에 영향을 미치지 않고 입력 전원의 전력을 저장하고, 구동부(104)로 전력을 출력할 수 있다.
또한, 충방전부(163)에는 제2 보상기가 제2 스위치(S2)와 제3 스위치(S3)를 PWM 제어함에 따라 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 제2 스위치(S2)와 제3 스위치(S3)와 병렬로 연결되는 커패시터를 추가할 수 있다.
구체적으로, 충방전부(163)는 충전 모드인 경우에는 제2 경로를 통해 전력을 저장하는데, 제2 경로는 발전부(161)로부터 입력되는 전력을 입력 커패시터(C1)에서 제1 다이오드(Dc1) 및 제2 스위치(S2)를 거쳐, 전력 저장부에 포함되는 제2 인덕터(L2)와 배터리(B1)에 연결되는 충전 경로(②)로 설정될 수 있다. 한편, 방전 모드인 경우에는 제3 경로를 통해 구동부(104)로 전력을 출력할 수 있는데, 제3 경로는 배터리(B1)에서 제2 인덕터(L2), 제2 스위치(S2) 및 제2 다이오드(Dc2)를 거쳐, 출력 커패시터(C2)로 연결되는 방전 경로(③)로 설정될 수 있다.
이에 따라, 제1 경로인 변압 경로(①)와 제2 경로인 충전 경로(②) 및 제3 경로인 방전 경로(③)가 서로 중복되지 않음으로써 전력 효율이 저하되는 것을 막을 수 있다.
도 4b를 참조하면, 변압부(162)의 구성 및 제1 경로인 변압 경로(①)가 도 4a와 같으며, 충방전부(163)의 구조를 변경한 회로도를 나타낸 것이다. 충방전부(163)는 세 개의 스위치(S2, S3, S4), 인덕터(L2), 배터리(B1), 스위칭 제어 소자인 제2 보상기를 포함한다. 제2 스위치(S2)는 입력 전원으로부터 입력되는 전력을 제4 스위치(S4)와의 온오프 동작에 의해 제2 인덕터(L2) 및 배터리(B1)로 공급하고, 제3 스위치(S3)는 제4 스위치(S4)와의 온오프 동작에 의해 구동부(104)로 전력을 출력한다. 제2 보상기는 인덕터(L2) 또는 제4 스위치(S4)에 흐르는 전류를 감지하여, 전류가 0보다 크면 충방전부(163)는 충전 모드로 동작하고, 전류가 0보다 작으면 방전 모드로 동작하도록 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3), 제4 스위치(S4)의 듀티비를 PWM으로 제어한다.
또한, 충방전부(163)는 충전 모드인 경우에는 제2 경로를 통해 전력을 저장할 수 있는데, 제2 경로는 발전부(161)로부터 입력되는 전력을 입력 커패시터(C1)에서 제2 스위치(S2)를 거쳐, 전력 저장부에 포함되는 제2 인덕터(L2)와 배터리(B1)로 연결되는 충전 경로(②)로 설정할 수 있다. 또한, 방전 모드인 경우에는 제3 경로를 통해 구동부(104)로 전력을 출력할 수 있으며, 제3 경로는 배터리(B1)에서 제2 인덕터(L2), 제3 스위치(S3)를 거쳐, 출력 커패시터(C2)로 연결되는 방전 경로(③)로 설정할 수 있다. 이에 따라, 제1 경로인 변압 경로(①)와 제2 경로인 충전 경로(②) 및 제3 경로인 방전 경로(③)가 서로 중복되지 않음으로써 전력 효율이 저하되는 것을 막을 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 이동장치 중 에어 매트를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 스마트 이동장치는 에어 매트를 더 포함한다. 에어 매트는 바닥판(171), 돌출부(172), 탄성체(173) 및 에어 밸브(174)를 포함한다.
바닥판(171)은 보다 구체적으로 상판(171-1)과 하판(171-2)을 포함한다. 상판(171-1)에는 적어도 하나의 관통공(도시하지 않음)이 형성되며, 하판(171-2)에는 수용부(도시하지 않음)가 형성된다. 상판(171-1) 및 하판(171-2)은 재질이 철강, 합금, 스테인리스와 같은 금속 재료이거나, 합성수지재를 이용할 수 있다.
또한, 바닥판(171)은 상판(171-1) 및 하판(171-2)이 일체로 형성되어 수용부를 밀폐시킨다. 이 경우, 상판(171-1)과 하판(171-2)은 용접에 의해 일체로 형성되거나, 볼트 결합에 의해 체결되거나, 고정홈을 이용하여 끼움결합이 가능하나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 바닥판(171)의 상판(171-1)에 형성된 관통공은 상판(171-1)에 천공된 영역으로, 후술하는 돌출부(172)가 출입하는 통로이다. 이 경우, 관통공의 개수는 돌출부(172)의 개수에 따라 상응하는 개수로 형성될 수 있다. 이러한 관통공은 바닥판(171) 외부의 공기가 바닥판(171) 내부의 수용부로 유입되는 통로 역할을 한다. 또한, 관통공의 단면 형상은 돌출부(172)의 모양에 따라 달라질 수 있으며, 상판(171-1)의 단면 중 관통공은 테이퍼(taper) 형상으로 형성되는 것도 가능하다.
또한, 바닥판(171)의 하판(171-2)에 형성된 수용부는 후술하는 돌출부(172), 탄성체(173), 지지판(175)과 같은 구성을 수용하며, 관통공을 통해 유입된 공기 및 이물질을 1차적으로 수용하는 공간이다. 이 경우, 수용부는 지지판(175)에 의해 돌출부(172)가 수용되는 영역과 탄성체(173)가 수용되는 영역으로 상하 분리될 수 있다. 수용부의 상부 영역에서는 관통공과 돌출부(172)가 이격되는 경우 외부의 이물질이 1차적으로 수용될 수 있다.
돌출부(172)는 볼 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 상판(171-1)의 단면은 테이퍼(taper) 형상으로 형성됨으로써, 볼 형태의 돌출부(172) 상단을 고정하여 외부로 이탈하는 것을 방지하고, 돌출부(172) 가압되는 경우 상판(171-1)과 돌출부(172) 사이의 이격된 공간을 통해 외부의 공기가 유입되도록 할 수 있다. 또한, 돌출부(172)는 하판(171-2)에 일단이 고정된 탄성체(173)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 돌출부(172)와 탄성체(173) 사이에 지지판(175)이 형성되는 것도 가능하다.
또한, 돌출부(172)의 표면에는 다수의 오목한 홈이 형성될 수 있다. 이는 사용자가 발로 돌출부(172)를 직접 가압하지 않고, 돌출부(172)의 표면을 밀어서 회전시킬 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 외부로 노출된 돌출부(172)의 오목한 홈에 사용자의 신발 등으로부터 먼지 등이 쌓이게 되고, 이를 회전시킴으로써 오목한 홈이 아래 방향으로 향하게 되어 바닥판(170) 내부의 공간으로 먼지가 유입될 수 있다. 또한, 돌출부(172)가 회전함에 따라 내부로 이동하였던 오목한 홈이 다시 깨끗한 상태로 외부에 노출된다.
탄성체(173)는 돌출부(172)를 관통공에 밀착시킨다. 예를 들어, 탄성체(173)는 스프링을 이용할 수 있다. 탄성체(173)는 돌출부(172)에 대응하는 위치로 배열되며, 돌출부(172)가 관통공에 밀착 삽입되도록 지지한다. 돌출부(172)가 외부로부터 가압되는 경우 탄성체(173)가 압축되어 돌출부(172)가 관통공을 따라 아래로 내려가고, 이후 외부로부터 가압되는 힘이 사라진 경우 탄성체(173)의 복원력에 의해 돌출부(172)의 걸림턱(123)이 관통공에 밀착되어 수용부가 밀폐되도록 한다. 또한, 탄성체(173)는 수용부의 바닥면에 형성된 수용홈(도시하지 않음)에 안착되어 고정될 수 있다.
에어 밸브(174)는 돌출부(172)가 외부로부터 가압되는 경우 관통공을 통해 외부의 공기를 흡입하도록 수용부를 기 설정된 공기압으로 유지시킨다. 보다 구체적으로, 에어 밸브(174)는 모터(174-1)와 이물질 트레이(174-2)를 포함한다. 모터(174-1)는 에어 모터로 수용부와 연결된 관을 통해 수용부에 존재하는 공기를 흡입하여 외부로 토출한다. 이 경우, 수용부의 기압을 측정하여 기 설정된 공기압을 유지시킨다. 예를 들어, 수용부가 진공 상태인 것이 바람직하며, 대기압보다 낮도록 설정하는 것도 가능하다.
이물질 트레이(174-2)는 수용부에 있는 공기 중 필터(도시하지 않음)를 통해 걸러진 이물질이 최종적으로 담기는 수납 공간이다. 이물질 트레이(174-2)는 에어 밸브(174)로부터 분리 결합이 가능하도록 설계될 수 있으며, 이물질이 쌓이면 사용자가 손쉽게 이물질을 버릴 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 이동장치의 에어 매트는 지지판(175)을 더 포함할 수 있다. 지지판(175)은 돌출부(172)와 탄성체(173) 사이에 형성되어 돌출부(172)를 지지한다. 이 경우, 지지판(175)은 수용부를 상하로 분리할 수 있다. 예를 들어, 수용부의 상부는 돌출부(172)를 수용하여 외부로부터 흡입되는 이물질이 탄성체(173)가 수용된 영역으로 쌓이는 것을 방지하도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, 지지판(175)은 내부에 압력 센서(도시하지 않음)를 포함한다. 압력 센서(151)는 돌출부(172)와 대응하는 위치에 형성되며, 돌출부(172)가 가압되는 경우 압력을 센싱한다.
이 경우, 제어부(140)는 돌출부(172)가 복수 개인 경우 가압된 돌출부(172)의 개수에 따라 사용자를 구분하여, 수용부 내부의 공기압을 조절하도록 에어 밸브(174)를 제어한다. 예를 들어, 성인 남성의 경우 발바닥 전체 면적이 여성 또는 아동에 비하여 크기 때문에 접촉하는 돌출부(172)의 개수가 많으며, 상대적으로 발바닥 면적이 작은 여성 또는 아동의 경우 접촉하는 돌출부(172)의 개수가 적게 된다. 또한, 남성이 여성보다 체중이 많이 나가기 때문에 돌출부(172)가 쉽게 눌러지므로 내부의 공기압을 다르게 설정할 수 있다.
즉, 성인 남성의 경우 수용부의 공기압을 대기압보다 낮게 설정하되, 여성 또는 아동에 비하여 수용부의 공기압이 상대적으로 높게 형성하는 것도 가능하다. 반대로 여성 또는 아동의 경우 대기압과 수용부의 공기압의 차이를 크게하여 관통공을 통해 쉽게 먼지와 같은 이물질을 흡입하도록 할 수 있다.
도 6은 복수의 스마트 이동장치가 서로 연결되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6을 참조하면, 복수의 스마트 이동장치(100)는 서로 연결될 수 있다. 이 경우, 서로 간에 좌우 상하로 연결되는 것이 가능하다. 예를 들어, 비행기에 스마트 이동장치(100)가 탑재되는 경우 사용자는 스마트 이동장치(100)에 탑승한 상태로 적재되어 화물칸에 실릴 수 있다. 또한, 기차에 스마트 이동장치(100)가 탑재되는 경우 사용자는 스마트 이동장치(100)에 탑승한 상태로 적재되어 화물칸에 실리 수 있다. 이와 같이, 복수의 스마트 이동장치(100)는 컨테이너 박스와 같이 화물로 규격화되어 적재가 가능하므로, 기차, 비행기, 선박 등에서 별도의 좌석을 설치할 필요가 없게 된다.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.
10 : 전력원
100 : 스마트 이동장치
101 : 좌석부
102 : 투명창
103 : 디스플레이
104 : 구동부
110 : 통신부
120 : 전원부
121 : 전원 패드
122 : 컨버터
123 : 스위치 제어부
124 : 송신 패드
125 : 데이터 통신부
130 : 공기 정화부
140 : 제어부
150 : 조명부
150-1 : 기준광원
150-2 : 데이터광원
151 : 데이터 송신장치
152 : 데이터 수신장치
160 : 보조 전원부
161 : 발전부
162 : 변압부
163 : 충방전부
170 : 에어 매트
171 : 바닥판
171-1 : 상판
171-2 : 하판
172 : 돌출부
173 : 탄성체
174 : 에어 밸브
174-1 : 모터
174-2 : 이물질 트레이
175 : 지지판

Claims (5)

  1. 박스형의 몸체로 사용자가 안착할 수 있는 좌석부가 형성되고, 투명창에 의해 내부가 밀폐되며, 상기 투명창의 내측에는 디스플레이가 형성되는 스마트 이동장치에 있어서,
    복수의 상기 스마트 이동장치가 좌우 상하로 연결되어 적재되며,
    외부의 서버와 통신하는 통신부;
    도로에 매설된 전력원으로부터 무선으로 전력을 공급받는 전원부;
    태양열로부터 전력을 생산하고, 상기 전원부의 전력공급상태에 따라 충전모드 또는 방전모드로 동작하는 보조 전원부;
    세균을 거를 수 있는 필터를 이용하되, 상기 외부의 서버로부터 수신된 공기오염도에 따라 내부 공기 또는 외부 공기를 순환시키는 공기 정화부;
    상기 외부의 서버로부터 수신된 상기 공기오염도에 따른 주행경로를 설정하고, 내부의 공기를 순환하도록 제어하는 제어부;
    미리 설정된 시간 구간별로 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍(dimming) 방식 또는 아날로그 디밍 방식을 선택하여, 복수의 광원이 전송할 이진 데이터에 대응되는 가시광 영역의 광신호를 전송하는 데이터 송신장치와, 상기 송신장치의 복수의 광원으로부터 가시광 영역의 광신호를 수신하고, 미리 설정된 시간 구간별로 상기 광원의 광신호 유무에 따라 이진 데이터를 생성하는 데이터 수신장치를 포함하는 조명부; 및
    내부에 밀폐된 수용부가 형성되고, 상면에 적어도 하나의 관통공이 형성되는 바닥판과, 상기 수용부에 수용되고, 일 부분이 상기 관통공에 삽입되어 외부로 노출되는 돌출부와, 상기 돌출부를 상기 관통공에 밀착시키는 탄성체와, 상기 돌출부가 외부로부터 가압되는 경우 상기 관통공을 통해 외부의 공기를 흡입하여 상기 공기 정화부로 배출하도록 하고, 상기 수용부를 기 설정된 공기압으로 유지시키는 에어 밸브를 포함하는 에어 매트를 포함하고,
    상기 전원부는
    상기 전력원으로부터 무선으로 전력을 입력받는 전원 패드와, 상기 입력된 전력을 교류 신호로 변환하는 컨버터와, 상기 컨버터의 스위치를 제어하는 스위치 제어부와, 상기 컨버터를 통해 생성된 교류 신호를 충방전부로 송신하는 송신 패드를 포함하고,
    상기 보조 전원부는,
    발전부와, 상기 발전부로부터 전력을 입력받는 입력단, 상기 입력단의 전압을 변압하여 구동부로 출력하는 출력단, 상기 입력단의 전압에 따라 상기 입력단과 상기 출력단 사이에 병렬로 연결된 제1 스위치의 듀티비를 제어하여, 상기 입력단의 전압을 변압하여 상기 출력단으로 전달하는 제1 보상부를 포함하며, 상기 입력단에 포함되는 입력 커패시터에서 상기 제1 보상부에 포함되는 제1 인덕터와 변압 다이오드를 거쳐, 상기 출력단에 포함되는 출력 커패시터로 연결되는 변압 경로인 제1 경로를 통해 구동부로 전력을 전달하는 변압부와, 상기 입력 커패시터와 병렬로 연결되어, 충전 모드인 경우에는 태양전지판으로부터 출력되는 전력을 상기 변압부와 배분하여 상기 제1 경로와 다른 제2 경로를 통해 저장하고, 방전 모드인 경우에는 저장된 전력을 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로와 다른 제3 경로를 통해 상기 구동부로 전달하는 충방전부를 포함하는 스마트 이동장치.
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