KR101999480B1 - 무선 통신 장치 및 방법 - Google Patents

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KR101999480B1
KR101999480B1 KR1020180032513A KR20180032513A KR101999480B1 KR 101999480 B1 KR101999480 B1 KR 101999480B1 KR 1020180032513 A KR1020180032513 A KR 1020180032513A KR 20180032513 A KR20180032513 A KR 20180032513A KR 101999480 B1 KR101999480 B1 KR 101999480B1
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플랭클린 돈 변
김학선
서석태
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울산과학기술원
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Abstract

유체가 흐르는 배관 표면의 제1 위치에 부착되는 무선 통신 장치가 제공된다. 상기 무선 통신 장치는 상기 배관 표면의 제2 위치에 부착된 다른 무선 통신 장치로 전송되는 데이터를 수신하는 통신부 및 전원 장치(power supply)에 전기적 연결되고, 상기 전원 장치를 이용하여 상기 배관 표면에 전자기장을 생성하는 전자기장 생성부를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 장치 및 방법{WIRELESS COMMUNICATION APPARATUS AND METHOD}
무선 통신 장치 및 방법에 연관되며, 보다 구체적으로는 배관 등에 형성된 전도성 표면을 통해 무선으로 데이터를 전송하고, 수신하는 무선 통신 장치 및 방법에 연관된다.
종래의 통신 기술들은 동축 케이블(coaxial cable)을 이용하여 데이터 통신을 구현하였다. 그러나 종래의 통신 방식의 경우에는 구리 등의 내부 도체와 고무 등의 절연체를 포함하는 동축 케이블을 필요로 하며, 통신 네트워크를 필요로 하는 공간에서 중앙 데이터 센터와 사용자 단말 사이에 동축 케이블을 매설하는 리소스 또한 필요할 것이다. 위와 같은 방식으로 진행되는 유선 통신은 통신 네트워크 구현 과정에서 제작 비용, 매설 비용 및 교체 비용과 같은 많은 리소스가 소모된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0057772호는 안테나 및 안테나를 포함하는 전자 장치에 관한 발명이다. 구체적으로, 대상특허는 도전성 플레이트와 비도전성 플레이트 사이에 배치되는 안테나의 구성을 개시하고 있다.
일측에 따르면, 유체가 흐르는 배관 표면의 제1 위치에 부착되는 무선 통신 장치가 제공된다. 상기 무선 통신 장치는 상기 배관 표면의 제2 위치에 부착된 다른 무선 통신 장치로 전송되는 데이터를 수신하는 통신부 및 전원 장치(power supply)에 전기적 연결되고, 상기 전원 장치를 이용하여 상기 배관 표면에 전자기장을 생성하는 전자기장 생성부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 전자기장은 상기 수신된 데이터에 상응하여 전기적 특성이 결정되고, 상기 전자기장 생성부는 상기 배관을 중심으로부터 둘러 싸는 형태로 구현되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 전자기장 생성부는 전도성 물질로 구성되며 적어도 하나의 개구부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 개구부를 통해 상기 전도성 표면의 수직방향으로 전기장을 전파시킬 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 전자기장 생성부는 상기 배관 표면에 접촉되며, 상기 적어도 하나의 개구부를 포함하는 제1 레이어, 유전물질로 구성되며, 상기 제1 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제2 레이어 및 전도성 물질로 구성되며, 상기 제2 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제3 레이어를 포함할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 전자기장 생성부는 상기 제1 레이어를 통해 상기 전기장을 전파시켜 상기 배관 표면에 자기장이 도미넌트한 전자기장을 유도할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 레이어는 3행 3열의 배열을 갖는 9개의 개구부를 포함할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 레이어 및 상기 제3 레이어 중 적어도 하나는 구리 재질을 포함할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제2 레이어는 탄소섬유, 아크릴 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 유체가 흐르는 배관 표면의 제1 위치에 부착되며, 상기 배관 표면의 제2 위치에서 유도되는 전자기장으로부터 데이터를 수신하는 무선 통신 장치가 제공된다. 상기 무선 통신 장치는 상기 배관 표면에 유도된 전자기장을 이용하여 전기장을 수신하는 전자기장 생성부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 전자기장 생성부는 상기 배관 표면에 접촉되며, 상기 적어도 하나의 개구부를 포함하는 제1 레이어, 유전물질로 구성되며, 상기 제1 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제2 레이어 및 전도성 물질로 구성되며, 상기 제2 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제3 레이어를 포함할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 전자기장은 상기 수신된 데이터에 상응하여 전기적 특성이 결정되고, 상기 전자기장 생성부는 상기 배관을 중심으로부터 둘러 싸는 형태로 구현되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 레이어는 3행 3열의 배열을 갖는 9개의 개구부를 포함하고, 상기 제1 레이어 및 상기 제3 레이어 중 적어도 하나는 구리 재질을 포함하고, 상기 제2 레이어는 탄소섬유, 아크릴 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다.
도 1a는 일실시예에 따라 배관과 결합된 무선 통신 장치의 예시도이다.
도 1b는 도 1a의 결합된 배관과 무선 통신 장치의 단면도이다.
도 2a는 일실시예에 따른 무선 통신 장치의 측면도이다.
도 2b는 도 2a의 무선 통신 장치의 제1 레이어의 평면도이다.
도 3은 도 2a에서 설명된 무선 통신 장치가 데이터를 송수신하는 과정을 설명하는 예시도이다.
도 4a는 다른 일실시예에 따라 배관과 결합된 무선 통신 장치의 측면도이다.
도 4b는 도 4a의 결합된 배관과 무선 통신 장치의 단면도이다.
도 5는 또 다른 일실시예에 따른 무선 통신 장치들의 블록도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
무선 통신 장치의 개요
도 1a는 일실시예에 따라 배관과 결합된 무선 통신 장치의 예시도이다. 도 1a를 참조하면, 배관(130)에 결합된 제1 무선 통신 장치(110) 및 제2 무선 통신 장치(120)가 도시된다. 이하의 설명에서, 배관(piping)은 흐르는 유체의 수송 및 이동의 경로를 형성하는 파이프를 나타낼 수 있다. 이를테면, 본 실시예의 배관(130)은 상수도 또는 하수도를 수송하는 수도관이나 원유, 휘발유, 등유, 경유, 항공유 및 석유 등을 수송하는 송유관 등으로 구현될 수 있다. 앞서 기재한 배관(130)에 대한 실시예들은 이해를 돕기 위한 예시적 기재일 뿐, 다른 실시예를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다.
제1 무선 통신 장치(110) 및 제2 무선 통신 장치(120)은 배관(130) 상에서 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 무선 통신 장치(110) 및 제2 무선 통신 장치(120)는 소정 간격으로 이격 배치되며, 상호 간에 지정된 데이터를 전송 및 수신할 수 있다. 이하에서는, 제1 무선 통신 장치(110) 및 제2 무선 통신 장치(120) 각각의 구조 및 동작 과정이 보다 자세히 설명 된다.
도 1b는 도 1a의 결합된 배관과 무선 통신 장치의 단면도이다. 도 1b에 도시된 것과 같이, 제1 무선 통신 장치(110)는 배관(130)을 중심으로 둘러 싸는 형태로 구현될 수 있다. 배관(130) 내에는 앞서 설명한 바와 같이 상수도, 하수도, 원유, 가스 등과 같은 유체가 흐를 수 있다. 예시적으로, 제1 무선 통신 장치(110)는 배관(130)의 전도성 표면의 수직방향으로 전기장을 전파시킬 수 있다. 제1 무선 통신 장치(110)는 배관(130)을 중심으로 360도 방향에서 수직방향의 전기장을 전파시킬 수 있다. 위와 같은 전기장에 기반하여, 제1 무선 통신 장치(110)와 제2 무선 통신 장치(120)는 상호 간에 데이터 통신을 수행할 수 있다. 도 1b에서는 제1 무선 통신 장치(110)가 배관(130)에 결합된 구조만이 설명되나, 제2 무선 통신 장치(120)에도 동일한 기술적 사상이 적용될 수 있을 것이다.
무선 통신 장치의 구조
도 2a는 일실시예에 따른 무선 통신 장치의 측면도이다. 무선 통신 장치는 유체가 흐르는 배관 표면의 제1 위치에 부착되고, 상기 배관 표면의 제2 위치에 부착된 다른 무선 통신 장치로 데이터를 전송할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 무선 통신 장치는 배관 표면에 접촉되며, 전도성 물질로 구성되며 상기 적어도 하나의 개구부를 포함하는 제1 레이어(210)를 포함할 수 있다. 무선 통신 장치는 제1 레이어(210)에 포함되는 적어도 하나의 개구부를 통해 배관 표면의 수직방향으로 전기장을 전파시킬 수 있다.
무선 통신 장치는 유전물질로 구성되며, 상기 제1 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제2 레이어(220)를 포함할 수 있다. 또한, 무선 통신 장치는 전도성 물질로 구성되며, 상기 제2 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제3 레이어(230)를 포함할 수 있다.
무선 통신 장치는 제1 레이어(210)를 통해 전기장을 전파시켜 배관 표면에 자기장이 도미넌트한 전자기장을 유도할 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게 제1 레이어(210)는 3행 3열의 배열을 갖는 9개의 개구부를 포함할 수 있다.
또한, 제1 레이어(210) 및 제3 레이어(230) 중 적어도 하나는 구리 재질을 포함할 수 있다. 제2 레이어(220)는 탄소섬유, 아크릴 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다.
제1 레이어(210), 제2 레이어(220) 및 제3 레이어(230)의 두께는 전자기장의 파장과 스킨 뎁스(skin depth)에 따라 배관의 전도성 표면에 자기장이 도미넌트한 전자기장을 형성시켜 충분한 에너지가 전달되도록 결정될 수 있다.
또한, 도 2a에서 도시된 실시예와 다르게 제3 레이어(230)에는 전기적 특성이 다른 추가적인 레이어가 제1 레이어(210)의 반대 방향으로 배치될 수도 있을 것이다. 이를테면, 제3 레이어(230)의 윗 방향인 배관 표면의 반대 방향으로 다른 유전층을 제4 레이어로서 추가하여 강한 전자기장의 형성을 유도할 수도 있다.
또 다른 일실시예로서, 제3 레이어(230)의 윗 방향으로 부도체 레이어를 추가하여 무선 통신 장치와 배관 이외의 다른 전도성 표면과의 전기적 연결을 방지할 수 있다. 위와 같은 부도체 레이어의 추가에 따라, 무선 통신 장치가 다른 전도성 표면과 단락되도록 하여 데이터 통신 효율이 떨어지는 것을 방지하는 효과가 존재할 수 있다.
일실시예로서, 제2 레이어(220)는 유전체 또는 부도체로 구성 될 수 있다. 예시적으로 그러나 한정되지 않게 제2 레이어(220)는 탄소섬유, 아크릴 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다. 또한, 제2 레이어(220)는 패인트(도료), 종이, 고분자수지 필름 등 다른 재질을 포함할 수도 있다. 또한, 제2 레이어(220)는 특성이 다른 여러 층, 복수의 유전체 또는 부도체를 포함 할 수 있다.
도 2b는 도 2a의 무선 통신 장치의 제1 레이어의 평면도이다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게 무선 통신 장치의 제1 레이어(210)는 3행 3열의 배열을 갖는 9개의 개구부(void area)(211)를 포함할 수 있다. 다만, 도 2b에서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위한 예시적 기재일 뿐 다른 실시예의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. 예시적으로, 개구부(211)의 개수는 전력이 송수신되는 전도성 표면의 재질이나 두께에 따라 다르게 설정될 수 있다. 이를테면, 제1 레이어는 하나 또는 적어도 두 개의 개구부(211)를 가질 수 있지만, 개구부(211)를 갖지 않도록 구현하는 실시예 또한 구현 가능할 것이다.
본 실시예에서는 사각형의 개구부(211)가 예시적으로 설명되나, 원형 또는 다각형과 같은 다양한 형태의 개구부가 구현될 수도 있을 것이다. 개구부(211)의 크기는 전도성 표면의 재질에 따라 자기장이 도미넌트한 전자기장을 형성시켜 충분한 에너지가 전달되도록 결정될 수 있다.
무선 통신 원리
도 3은 도 2a에서 설명된 무선 통신 장치가 데이터를 송수신하는 과정을 설명하는 예시도이다. 도 3를 참조하면, 제1 무선 통신 장치(310)와 제2 무선 통신 장치(320)가 배관에 포함되는 전도성 표면(330)을 통해 상호 간에 데이터를 송수신하는 과정이 도시된다. 제2 무선 통신 장치(320)가 배관 표면의 다른 위치에서 유도되는 전자기장으로부터 데이터를 수신하는 실시예 또한 본 실시예의 범위를 포함될 것이다. 예시적으로, 배관의 전도성 표면(330)은 강판이나 프레임 구조를 나타낼 수 있다. 이하에서는 전도성 표면(330)이 자성체인 경우와 반자성체인 경우 각각에 대해 데이터 송수신 방법을 설명한다.
전도성 표면이 자성체인 경우
제1 무선 통신 장치(310) 내에 포함되는 전도성 레이어(layer)들이 유전체 레이어에 전자기장을 형성시킬 수 있다. 상기 형성된 전자기장에 따라, 전도성 표면에는 자기장이 도미넌트(dominant)한 전자기장이 생성될 수 있다. 생성된 전자기장 중 전기장 E1이 제1 무선 통신 장치(310) 내의 개구면을 통해 전도성 표면의 수직 방향으로 전파될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 무선 통신 장치(310)는 외부 전원으로부터 공급 받은 전압을 통해 상기 전기장 E1을 생성할 수 있다. 또한, 제1 무선 통신 장치(310)는 내부의 개구부을 통해 상기 전기장 E1을 전도성 표면의 수직 방향으로 전파시킬 수 있다. 이렇게 전파된 전기장 E1은 전도성 표면 내에 자기장이 도미넌트한 전자기장 B를 생성시킬 수 있다.
이 경우에 가역성 이론에 따른 구조와 원리로, 제2 무선 통신 장치(320)는 전도성 표면에 형성된 전자기장으로부터 에너지를 받아 들일 수 있다. 보다 구체적으로, 전도성 표면 내의 자기장이 도미넌트한 전자기장 B의 변화에 따라, 전기장이 도미넌트한 전자기장 E2가 제2 무선 통신 장치(320) 내의 유전층으로 전달될 수 있다. 상기 전기장이 도미넌트한 전자기장 E2는 제2 무선 통신 장치(320)에 포함되는 개구부을 통해 유전층으로 전달될 수 있다.
이렇게 자성체를 통한 전력 송수신에서는 자기장이 도미넌트하기 때문에 배관의 전도성 표면(330)의 구체적 형태와 크기가 변화해도 임피던스의 변화가 작다. 또한, 전도성 표면은 투자율이 공기(air)보다 크기 때문에 전력 전달 효율이 공기 중으로 전파되는 시스템 보다 우수하다.
예를 들면, 강철은 투자율이 약 2000, 순철은 약 4000~5000 인데, 이는 공기의 투자율 보다 각각 약 2000배, 약 4000~5000배 큰 값을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 자성체 내에서의 자기장의 전파는 공기 중 보다 더 센 세기로 더 멀리 전파하는 것이 가능할 것이다. 자기장이 도미넌트한 전자기장을 형성 시키기 위해서는, 공진부 및 회로부에서 일정 크기의 전기장이 금속체 내부에 형성 되도록 공진부 및 회로부를 설계할 필요성이 존재한다.
다른 일실시예에 따라 상기 전도성 표면(330)이 투자율이 높은 금속 매질인 경우, 전파 효율은 증가 하게 되며 작동 주파수의 파장 크기에 따라 전달 거리가 달라진다. 또한, 전도성 표면(330)에 형성 된 전자기장을 이용하여 금속 매질로부터 일정 거리 떨어진 공진기로도 에너지를 전달하는 것이 가능할 것이다. 전도성 표면(330)에 형성된 전자기장은 자기장이 도미넌트하므로 이로 인해 전도성 표면(330)으로부터 전기장이 방사 될 수 있고, 작동 주파수에 공진 되는 안테나가 전도성 표면(330)의 일정 거리 이내에 있을 경우 에너지 수신이 가능할 것이다.
제1 무선 통신 장치(310)와 제2 무선 통신 장치(320) 내에 포함되는 유전층의 유전체는 공진부의 두께 및 크기를 소형화 시킬 수 있으며, 전도성 표면 내에 자기장이 도미넌트한 전자기장 B를 형성시켜 충분한 에너지가 전달되도록 할 수 있다.
전도성 표면이 상자성체, 반자성체인 경우
제1 무선 통신 장치(310)는 전달되는 전력을 이용하여 전도성 레이어에 전류가 흐르도록 제어할 수 있다. 상기 전도성 레이어에 흐르는 전류는 배관에 포함되는 전도성 표면(330) 내에서 전기장이 도미넌트한 전자기장 E1을 형성할 수 있다.
그러나, 이 경우에 개구부로 전파되는 전기장은 전도성 표면(330) 내에 자기장이 도미넌트한 전자기장 B를 형성 시키지 못한다. 보다 구체적으로, 전도성 표면(330)이 상자성체 또는 반자성체로 구현되는 경우에, 전도성 표면(330)의 투자율은 공기와 비슷하게 될 것이다. 따라서, 상자성체 또는 반자성체로 구현된 전도성 표면(330)은 강자성체의 경우와 다르게 공기 중에서의 자기장의 전파가 더 강하지 않고 비슷한 크기로 전파될 것이다. 보다 구체적으로, 공기 중이나 배관의 전도성 표면(330) 내부나 전파되는 거리가 비슷하게 형성될 수 있다.
강자성체인 순철의 경우 투자율이 4000 이상 5000 이하이나, 상자성체인 알루미늄이나 반자성체인 은은 투자율이 약 1.0에 해당될 것이다. 따라서 순철, 알루미늄 및 은 각각이 전도성 표면(330)의 재질로 구현된 경우에, 배관에 포함되는 전도성 표면(330) 내부에서의 자기장 전파의 강도가 각각 다르게 형성될 것이다. 상자성체 또는 반자성체로 전도성 표면이 구현된 경우, 제1 무선 통신 장치(310)의 전도성 레이어 중 전도성 표면(330)에 접하는 레이어로부터 전도성 표면(330)으로 유기된 전류에 의해 제2 무선 통신 장치(320)로 신호가 전파 될 것이다. 이 경우에 제1 무선 통신 장치(310) 내의 개구부에서 방사된 전기장이 내의 전도성 표면(330)에 유기 되고 상기 전기장에 의해 미리 지정된 데이터가 전송될 수 있다.
도 4a는 다른 일실시예에 따라 배관과 결합된 무선 통신 장치의 측면도이다. 도 4a를 참조하면, 배관(430) 상에서 서로 다른 위치에 배치되어 상호 간의 데이터 통신을 수행하는 제1 무선 통신 장치(410) 및 제2 무선 통신 장치(420)가 도시된다.
도 4b는 도 4a의 결합된 배관과 무선 통신 장치의 단면도이다. 도 4b에 도시된 것과 같이, 제1 무선 통신 장치(410)는 제1 레이어(411), 제2 레이어(412) 및 제3 레이어(413)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 무선 통신 장치(420)는 제1 레이어(421), 제2 레이어(422) 및 제3 레이어(423)를 포함할 수 있다.
배관(430)은 유체가 흐르는 내부 표면을 기준으로 제1 레이어(431), 제2 레이어(432) 및 제3 레이어(433)를 포함할 수 있다. 배관의 최외곽 표면을 형성하는 제3 레이어(433)는 유전체로 구현될 수 있다. 예시적으로, 제3 레이어(433)는 폴리염화비닐(PVC: Polyvinyl Chloride)과 같은 유전체로 구현될 수 있다. 제1 레이어(431)는 유체가 흐르는 파이프(pipe)로 구현될 수 있다. 또한, 제1 레이어(431)와 제3 레이어(433)의 사이에는 금속 매질이 포함될 수 있다.
본 실시예 상에서 배관(430)에 배치된 제1 무선 통신 장치(410)는 무선 송신 장치로 동작하고, 제2 무선 통신 장치(420)는 무선 수신 장치로 수신될 수 있다. 제1 무선 통신 장치(410)의 제1 레이어(411)에는 양극이 연결될 수 있다. 제1 무선 통신 장치(410)의 제3 레이어(413)에는 음극이 연결될 수 있다. 위의 제1 레이어(411) 및 제3 레이어(413)의 양극 및 음극 연결은 이해를 돕기 위한 예시적 기재일 뿐, 다른 실시예를 제한하거나 한정하도록 해석되어서는 안될 것이다. 이를테면, 제1 무선 통신 장치(410)의 제1 레이어(411)에 음극이 연결되며, 제1 무선 통신 장치(410)의 제3 레이어(413)에 양극이 연결되는 실시예 또한 본원 발명의 사상 범위에 포함된다고 할 것이다. 제1 무선 통신 장치(410)는 양극 및 음극에서 전달되는 에너지를 통해 전도성 표면을 여기(excitation) 시키고, 전도성 표면으로 수직방향으로 전기장을 전달할 수 있다.
위와 마찬가지로, 제2 무선 통신 장치(420)의 제1 레이어(421)에는 양극이 연결되고, 제2 무선 통신 장치(420)의 제3 레이어(423)에도 음극이 연결될 수 있다. 이 경우에, 제2 무선 통신 장치(420)도 배관을 따라 전달되는 전자기 신호에 의해 데이터 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제2 무선 통신 장치(420)는 배관 내에 수평 방향으로 형성된 자기장의 전자기 유도에 따라 제2 무선 통신 장치(420)로는 수직으로 전기장이 형성되며, 상기 형성된 전기장에 따라 데이터 통신이 수행될 수 있다.
도 5는 또 다른 일실시예에 따른 무선 통신 장치들의 블록도이다. 도 5를 참조하면, 상호 간에 데이터 통신을 수행하는 제1 무선 통신 장치(510) 및 제2 무선 통신 장치(520)가 도시된다. 제1 무선 통신 장치(510)는 통신부(511) 및 전자기장 생성부(512)를 포함할 수 있다. 제1 무선 통신 장치(510)는 유체가 흐르는 배관 표면의 제1 위치에 부착될 수 있다. 또한, 통신부(511)는 배관 표면의 제2 위치에 부착된 다른 무선 통신 장치로 전송되는 데이터를 수신할 수 있다. 전자기장 생성부(512)는 전원 장치(power supply)에 전기적 연결되고, 상기 전원 장치를 이용하여 상기 배관 표면에 전자기장을 생성할 수 있다. 전자기장 생성부(512)는 상기 배관을 중심으로부터 둘러 싸는 형태로 구현되는 것을 특징으로 할 수 있다. 전자기장 생성부(512)는 전도성 물질로 구성되며 적어도 하나의 개구부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 개구부를 통해 상기 전도성 표면의 수직방향으로 전기장을 전파시킬 수 있다.
전자기장 생성부(512)는 배관을 중심으로 하여 순차적으로 제1 레이어, 제2 레이어 및 제3 레이어를 포함할 수 있다. 다만, 제1 레이어, 제2 레이어 및 제3 레이어 각각에 대해서는 앞서 도 2와 함께 기재된 설명이 그대로 적용될 수 있어 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제2 무선 통신 장치(520)는 제1 무선 통신 장치(510)에 의해 유도되는 전자기장으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 제2 무선 통신 장치(520)는 통신부(521) 및 전자기장 생성부(522)를 포함할 수 있다. 통신부(521)는 배관의 다른 위치에 부착된 무선 통신 장치로 전송하기 위한 데이터를 수신할 수 있다. 통신부(521)는 본 실시예에서 설명하는 전자기장 기반의 통신이 아닌 다른 방식으로 통신을 수행하는 외부 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2 무선 통신 장치(520)는 외부 통신이 가능한 구역 내에서는 통신부(521)의 외부 통신 모듈을 통해 데이터 통신을 수행하고, 매설된 배관과 같이 금속 차폐 환경 내에서는 전자기장 생성부(522)를 통해 데이터 통신을 수행할 수 있다.
전자기장 생성부(522)는 배관 표면에 유도된 전자기장을 이용하여 전기장을 수신할 수 있다. 전자기장 생성부(522)는 상기 배관 표면에 접촉되며, 상기 적어도 하나의 개구부를 포함하는 제1 레이어, 유전물질로 구성되며, 상기 제1 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제2 레이어 및 전도성 물질로 구성되며, 상기 제2 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제3 레이어를 포함할 수 있다.
상기 전자기장은 상기 수신된 데이터에 상응하여 전기적 특성이 결정되고, 전자기장 생성부(522)는 상기 배관을 중심으로부터 둘러 싸는 형태로 구현되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 레이어는 3행 3열의 배열을 갖는 9개의 개구부를 포함하고, 상기 제1 레이어 및 상기 제3 레이어 중 적어도 하나는 구리 재질을 포함하고, 상기 제2 레이어는 탄소섬유, 아크릴 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (10)

  1. 유체가 흐르는 배관 표면의 제1 위치에 부착되는 무선 통신 장치에 있어서,
    상기 배관 표면의 제2 위치에 부착된 다른 무선 통신 장치로 전송되는 데이터를 수신하는 통신부; 및
    전원 장치(power supply)에 전기적 연결되고, 상기 전원 장치를 이용하여 상기 배관 표면에 전자기장을 생성하는 전자기장 생성부
    를 포함하고,
    상기 전자기장은 상기 수신된 데이터에 상응하여 전기적 특성이 결정되고, 상기 전자기장 생성부는 상기 배관을 중심으로부터 둘러 싸는 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자기장 생성부는,
    전도성 물질로 구성되며 적어도 하나의 개구부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 개구부를 통해 상기 전도성 물질의 표면의 수직방향으로 전기장을 전파시키는 무선 통신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전자기장 생성부는,
    상기 배관 표면에 접촉되며, 상기 적어도 하나의 개구부를 포함하는 제1 레이어;
    유전물질로 구성되며, 상기 제1 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제2 레이어; 및
    전도성 물질로 구성되며, 상기 제2 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제3 레이어
    를 포함하는 무선 통신 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전자기장 생성부는,
    상기 제1 레이어를 통해 상기 전기장을 전파시켜 상기 배관 표면에 자기장이 도미넌트한 전자기장을 유도하는 무선 통신 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 레이어는 3행 3열의 배열을 갖는 9개의 개구부를 포함하는 무선 통신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 레이어 및 상기 제3 레이어 중 적어도 하나는 구리 재질을 포함하는 무선 통신 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 레이어는 탄소섬유, 아크릴 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 무선 통신 장치.
  8. 유체가 흐르는 배관 표면의 제1 위치에 부착되며, 상기 배관 표면의 제2 위치에서 유도되는 전자기장으로부터 데이터를 수신하는 무선 통신 장치에 있어서,
    상기 배관 표면에 유도된 전자기장을 이용하여 전기장을 수신하는 전자기장 생성부
    를 포함하고,
    상기 전자기장 생성부는,
    상기 배관 표면에 접촉되며, 적어도 하나의 개구부를 포함하는 제1 레이어;
    유전물질로 구성되며, 상기 제1 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제2 레이어; 및
    전도성 물질로 구성되며, 상기 제2 레이어를 기준으로 상기 배관 중심의 외부 방향에 배치되는 제3 레이어
    를 포함하는 무선 통신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전자기장은 상기 수신된 데이터에 상응하여 전기적 특성이 결정되고, 상기 전자기장 생성부는 상기 배관을 중심으로부터 둘러 싸는 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 레이어는 3행 3열의 배열을 갖는 9개의 개구부를 포함하고, 상기 제1 레이어 및 상기 제3 레이어 중 적어도 하나는 구리 재질을 포함하고, 상기 제2 레이어는 탄소섬유, 아크릴 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 무선 통신 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100013882A (ko) * 2008-08-01 2010-02-10 한국전기연구원 표면파의 도파를 이용한 무선 전력 전송 장치 및 그 방법
KR101162067B1 (ko) * 2011-12-22 2012-07-03 (주)파이브텍 저간섭 자기장통신을 이용한 지중 수도관 관리장치
KR20170014857A (ko) * 2015-07-31 2017-02-08 울산과학기술원 무선전력전송 시스템 및 통신 시스템
KR20170057772A (ko) 2015-11-17 2017-05-25 삼성전자주식회사 안테나 및 그 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100013882A (ko) * 2008-08-01 2010-02-10 한국전기연구원 표면파의 도파를 이용한 무선 전력 전송 장치 및 그 방법
KR101162067B1 (ko) * 2011-12-22 2012-07-03 (주)파이브텍 저간섭 자기장통신을 이용한 지중 수도관 관리장치
KR20170014857A (ko) * 2015-07-31 2017-02-08 울산과학기술원 무선전력전송 시스템 및 통신 시스템
KR20170057772A (ko) 2015-11-17 2017-05-25 삼성전자주식회사 안테나 및 그 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허문헌1 *

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