KR102030276B1 - 연 자성체 코어형 안테나 장치 및 방법 그리고 자기장 통신 장치 - Google Patents

연 자성체 코어형 안테나 장치 및 방법 그리고 자기장 통신 장치 Download PDF

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손경락
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Abstract

연 자성체 코어형 안테나 장치 및 방법 그리고 자기장 통신 장치가 개시된다. 안테나 장치는, 전기 신호를 변조하는 송수신부, 변조된 상기 전기 신호를 코일(coil)로 전달하는 커넥터(connector), 및 상기 코일을 통해 전달되는 전기 신호를 기반으로 유도전기력을 발생시키고, 상기 유도전기력에 의해 축적된 자기 에너지를 전달하기 위한 자기장을 형성하는 연 자성체 코어형 안테나를 포함할 수 있다.

Description

연 자성체 코어형 안테나 장치 및 방법 그리고 자기장 통신 장치{SOFT MAGNETIC CORE TYPE ANTENNA FOR MAGNETIC FIELD COMMUNICATION AND ITS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명의 실시예들은 안테나 장치에 관한 것으로, 유전율에 민감한 고주파수를 사용하는 무선 통신 환경에서 지중(즉, 땅속) 및 수중(즉, 물속)에서 수집된 데이터를 전송하는 안테나 기술에 관한 것이다.
센서 네트워크가 발전함에 따라, 센서 네트워크를 이용하는 분야가 다양해지고 있다. 최근에는 미세먼지로 인한 호흡기 질환, 안구 질환 등 각종 질병이 발생하고, 지진 등 다양한 자연현상으로 인한 문제가 야기됨에 따라, 대기 중 미세먼지 농도 측정, 지진 관측 등 다양한 분야에 센서 네트워크를 적용하려는 연구가 진행되고 있다.
스마트폰(smart phone), 2G 폰(phone) 등 수 Ghz 이상의 고주파를 사용하는 무선 통신 환경의 경우, 수중(물속), 지중(땅속)에서 신호가 지수함수적으로 감쇄하여 실질적으로 수중, 지중에서 센서 네트워크를 형성하는데 어려움이 존재한다. 기존의 안테나 장치는 도파관 구조를 갖는 표면파 안테나로서, 유전율에 민감하여 수중, 지중에서 감쇄율이 높다.
이에 따라, 지중, 수중과 같이 신호의 감쇄율이 높은 환경에서 유전율에 덜 민감하여 안정적으로 신호를 송수신하는 기술이 요구된다.
한국공개특허 제10-2010-0041985호는 분리형 도파관 타입 위상변위기 및 이를 이용한 안테나 장치에 관한 것으로, 위상제어를 위한 회로소자들이 실장된 PCB를 도파관 타입의 위상변위기 본체로부터 분리하여 유지보수가 가능하도록 구현된 안테나 장치를 개시하고 있다.
본 발명은 유전율에 민감한 고주파수를 사용하는 네트워크 환경에서, 지중 또는 수중에서 신호의 감쇄율이 낮거나 또는 감쇄율 없이 안정적으로 신호를 전송하는 안테나 기술에 관한 것이다.
안테나 장치는, 전기 신호를 변조하는 송수신부, 변조된 상기 전기 신호를 코일(coil)로 전달하는 커넥터(connector), 및 상기 코일을 통해 전달되는 전기 신호를 기반으로 유도전기력을 발생시키고, 상기 유도전기력에 의해 축적된 자기 에너지를 전달하기 위한 자기장을 형성하는 연 자성체 코어형 안테나를 포함할 수 있다.
일측면에 따르면, 상기 축적된 자기 에너지는, 상기 연 자성체 코어형 안테나의 절단면을 통해 방출될 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 연 자성체 코어형 안테나는, 상기 축적된 자기 에너지를 방출하는 제1 안테나, 및 상기 제1 안테나를 통해 방출된 자기 에너지를 상기 자기장을 통해 수신하여 전기 에너지로 변환하는 제2 안테나를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 자기장은, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 사이에 형성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제1 안테나 및 제2 안테나는, C자 형상을 나타내며, 상기 자기장을 통해 에너지를 방출 및 수신하는 개방부를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 센서 데이터를 상기 연 자성체 코어형 안테나를 통해 전송할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 센서 장치는, 온도 데이터, 습도 데이터, 미세먼지 센싱 데이터, 적조 센싱 데이터 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 수중 또는 지중에 설치되어 상기 센서 데이터를 수집할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 센서 장치는, 상기 센서 데이터를 상기 연 자성체 코어형 안테나를 통해 다른 센서 장치, 사용자 단말, 및 관제 시스템 중 적어도 하나로 전달할 수 있다.
안테나 장치에서의 자기장 통신 방법에 있어서, 전기 신호를 변조하는 단계, 변조된 상기 전기 신호를 커넥터(connector)를 통해 코일(coil)로 전달하는 단계, 상기 코일을 통해 전달되는 전기 신호를 기반으로 유도전기력을 발생시키는 단계, 및 상기 유도전기력에 의해 연 자성체 코어형 안테나에 축적된 자기 에너지를 전달하기 위한 자기장을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일측면에 따르면, 상기 축적된 자기 에너지는, 상기 연 자성체 코어형 안테나의 절단면을 통해 방출될 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 자기장을 형성하는 단계는, 상기 축적된 자기 에너지를 방출하는 제1 안테나, 그리고 상기 제1 안테나와 일정 거리 이격된 제2 안테나 사이에 형성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 센서 장치에서 센싱된 센서 데이터를 상기 자기장을 형성하는 연 자성체 코어형 안테나를 통해 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 센서 데이터는, 온도 데이터, 습도 데이터, 미세먼지 센싱 데이터, 적조 센싱 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 전송하는 단계는, 수중 또는 지중에서 수집된 상기 센서 데이터를 상기 연 자성체 코어형 안테나를 통해 다른 센서 장치, 사용자 단말, 및 관제 시스템 중 적어도 하나로 전송할 수 있다.
본 발명에 의하면, 유전율에 민감한 고주파수를 사용하는 네트워크 환경에서, 자기장을 통해 센서 데이터를 전송함으로써, 지중 또는 수중 환경에서 신호의 감쇄율이 적거나 감쇄없이 안정적으로 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 연 자성체 코어형 안테나 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 연 자성체 코어형 안테나 장치에 형성된 자기장을 나타낼 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 연 자성체 코어 형 안테나 장치를 이용한 자기장 통신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 연 자성체 코어 형 안테나 장치를 이용한 자기장 통신 기반 센서 네트워크 환경을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기장 통신을 기반으로 하는 안테나 장치의 성능을 측정하기 위한 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, iperf를 이용하여 측정된 채널 대역폭을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 라즈베리파이 센서 장치를 이용한 온습도 측정 및 데이터 전송 화면 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 모니터링 PC에서 자기장 통신을 기반으로 수신된 영상을 표시하는 화면 구성을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예들은 연 자성체 코어형 안테나 기술에 관한 것으로, 특히, 한 쌍의 연 자성체 코어형 안테나 사이에 형성된 자기장을 통해 지중 및 수중에서 감쇄없이 신호를 전송하는 기술에 관한 것이다. 즉, 자성체를 구성하는 물질의 유전율에 관계없이 안정적으로 통신 가능한 자기장 통신을 지중이나 수중에서 제공하는 기술에 관한 것이다.
본 실시예들에서, "사용자 단말"은, 스마트폰, 2G 폰(phone), 키즈폰, 무선통신 기능이 장착된 웨어러블 디바이스(wearable device), 태블릿(tablet) 등의 전자 기기를 나타낼 수 있다.
본 실시예들에서, "연자성체 코어형 안테나"는 전류 등이 인가됨에 따라 자성을 기반으로 자기장을 유발하는 물질로 제조된 안테나를 나타낼 수 있다. 예컨대, 페라이트 또는 나노결정립 코어 등의 연자성체 물질이 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 연 자성체 코어형 안테나 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 1에 따르면, 연 자성체 코어형 안테나 징치(100)는 송수신부(110), 커넥터(120), 코일(coil, 130) 및 자성체(140)를 포함할 수 있다. 그리고, 연 자성체 코어형 안테나 장치(100)는 센서 데이터를 수집하기 위해 센서 장치(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
송수신부(110)는 센서 장치(미도시)에서 센싱된 신호(즉, 센서 데이터)를 변조 또는 복조할 수 있다. 예컨대, 송수신부(110)는 연 자성체 코어형 안테나 장치(100)가 신호 송신을 위해 이용되는 경우, 상기 센싱된 신호를 대상으로 변조를 수행할 수 있다. 그리고, 송수신부(110)는 연 자성체 코어형 안테나 장치(100)가 신호 수신을 위해 이용되는 경우, 상기 센싱된 신호를 대상으로 복조를 수행할 수 있다. 예컨대, 송수신부(110)는 변복조를 수행하는 모뎀(modem)에 해당할 수 있다.
커넥터(connector, 120)는 송수신부(110)에서 변조된 전기적 신호를 코일(coil, 130)로 전달할 수 있다. 전기적 신호가 코일(130)에 전달됨에 따라, 코일(130)에 흐르는 전기적 신호의 변화(즉, 전류의 변화)로 인해 자성체(140)에 유도기전력이 발생할 수 있다.
자성체(140)는 상기 유도기전력에 의해 자성체(140)에 자기 에너지를 축적할 수 있다. 이때, 자성체(140)는 자성체(140)의 내부로 자기 에너지를 축적하는 폐쇄부(141) 및 축적된 상기 자기 에너지를 방출시키는 개방부(142)를 포함할 수 있다.
일례로, 커넥터(120)는 온(on0, 오프(off) 기능을 구비한 스위치(switch)로서, 변조된 신호가 송수신부(110)로부터 입력되면, 온(on)되어 코일(130)에 신호를 전달할 수 있다. 이처럼, 커넥터(120)가 온(on) 되면, 자성체(140)를 형성하고 있는 물질로 인해 자기장이 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 자성체(140)를 형성하는 물질은, 페라이트, 나노결정립 코어 등의 연자성체 물질을 포함할 수 있다. 즉, 자성체(140)는 상기 연자성체 물질을 이용하여 제조한 토로이달 형 코어에 해당할 수 있으며, 토로이달 형 코어를 기반으로 자기장이 형성될 수 있다.
이때, 상기 자기장은, 상기 자성체(140)와는 일정 거리 이격된 다른 자성체 사이에 형성될 수 있으며, 자기장 형성은 도 2에서 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 연 자성체 코어형 안테나 장치에 형성된 자기장을 나타낼 수 있다.
도 2를 참고하면, 자기장(201)은 한 쌍(pair)을 이루는 두 개의 연 자성체 코어(210, 220) 사이에 형성될 수 있다. 여기서, 연 자성체 코어(210)는 제1 안테나, 연 자성체 코어(220)는 제2 안테나에 해당할 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 안테나는 송수신 기능을 모두 구비할 수도 있고, 제1 안테나는 송신 기능, 제2 안테나는 수신 기능만을 구비하도록 설계될 수도 있다. 도 2에서는 제1 안테나는 송신 기능, 제2 안테나는 수신 기능을 하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 1에서 설명한 바와 같이, 코일(130)에 전달된 전기적 신호의 변화는 유도기전력을 발생시키며, 유도기전력에 의한 자기 에너지는 폐쇄부(141, 211)로 인해 상기 연 자성체 코어(210)인 제1 안테나 내부에 축적될 수 있다. 이때, 도 2와 같이, 축적된 자기 에너지를 대상으로 누설 자속을 발생시켜 자기장을 형성시키기 위해, 상기 연 자성체 코어(210)는 미리 지정된 일정 비율로 절단될 수 있다. 그러면, 절단면(212)을 포함하는 개방부를 통해 누설 자속이 발생하고, 상기 절단면(212)과 일정 거리 이격되어 위치하는 연 자성체 코어(220)의 절단면(221) 사이에 형성된 자기장을 통해 신호가 송수신될 수 있다. 즉, 상기 연 자성체 코어(210)의 중간 부분이 절단되면, 잘라진 자성체(210)의 절단면(212)을 통해 누설된 자속이 다른 연 자성체 코어(220)의 절단면(221)을 연결하는 자기장을 형성할 수 있다. 이처럼, 자속 누설을 통해 자기장이 형성되도록 하기 위해 자성체의 중간 부분이 절단될 수 있고, 절단으로 인해, 연 자성체 코어(210)는 C자 형상을 가질 수 있다.
상기 다른 연 자성체 코어(220)는 자기장(201)을 통해 상기 연 자성체 코어(210)로부터 무선으로 전달되는 자기 에너지를 전자기 유도법칙에 의해 전기적 신호로 변환할 수 있다. 그러면, 전기적 신호는 복조되어 센서 데이터가 확보될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 연 자성체 코어 형 안테나 장치를 이용한 자기장 통신 방법을 도시한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 연 자성체 코어 형 안테나 장치를 이용한 자기장 통신 기반 센서 네트워크 환경을 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 자기장 통신 기반 센서 네트워크는 복수의 안테나 장치(410, 420, 430, 440) 및 사용자 단말(450)을 포함할 수 있다.
안테나 장치(410, 420, 430, 440) 각각은 자기장 통신을 위해 적어도 하나의 연자성체 코어형 안테나(411, 421, 431, 432, 433, 441)를 포함할 수 있다. 그리고, 안테나 장치(410, 420, 430, 440) 각각은 송수신부, 커넥터, 코일, 센서 장치를 더 포함할 수 있다.
안테나 장치(410, 420, 430, 440)는 지상 또는 수상, 지중 또는 수중에 설치될 수 있으며, 지중에 위치하는 안테나 장치(420, 430, 440)는 지상에 위치하는 안테나 장치(410)를 통해 사용자 단말(450)로 센서 데이터를 전송할 수 있다. 일례로, 안테나 장치(410)에 포함된 센서 장치는 마스터 노드로서, 안테나 장치(410)의 송수신부(412)는 다른 센서 장치들(422, 434, 442)에서 센싱된 센서 데이터를 모아서 와이파이(WiFi), LTE 등의 무선통신을 통해 사용자 단말(450)로 전송할 수 있다. 즉, 지상 또는 수상에 위치하는 안테나 장치(410)는 중계 장치에 해당할 수 있다. 그리고, 지중 또는 수중에 위치하는 안테나 장치(420, 430, 440)는 사물인터넷(IoT)을 위해 센서 네트워크를 형성하는 센서 노드에 해당할 수 있다.
일례로, 안테나 장치(420)의 센서 장치(422)는 수중의 온도 및 습도를 미리 지정된 일정 주기로 측정하여 연 자성체 코어형 안테나(421)를 통해 다른 센서 장치(434)로 전송할 수 있다. 마찬가지로, 안테나 장치(440)의 센서 장치(442)는 수중의 온도 및 습도를 미리 지정된 일정 주기로 측정하여 연 자성체 코어형 안테나(441)를 통해 다른 센서 장치(434)로 전송할 수 있다. 이때, 연 자성체 코어형 안테나(421, 441)와 다른 센서 장치(434)의 연 자성체 코어형 안테나(431, 432) 사이에 형성된 자기장을 통해 상기 센서 데이터에 해당하는 신호를 나타내는 자기 에너지가 다른 센서 장치(434)로 전송될 수 있다. 그러면, 다른 센서 장치(430)는 연 자성체 코어형 안테나(431, 432)를 통해 수신된 자기 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 변환된 전기 에너지에 해당하는 센서 데이터와 자신이 센싱한 센서 데이터를 취합하여 연 자성체 코어형 안테나(433)를 통해 안테나 장치(410)로 전송할 수 있다. 이처럼, 안테나 장치(410, 420, 430, 440)는 하나의 연 자성체 코어형 안테나를 통해 송수신을 모두 수행할 수도 있고, 안테나 장치(430)와 같이 복수개의 연 자성체 안테나(431, 432, 433)를 구비하고 송신을 위한 안테나와 수신을 위한 안테나를 구분하여 사용할 수도 있다. 이때, 자기장 통신을 통해 각 센서 장치들(422, 434, 442)에서 수집된 데이터가 안테나 장치(410)로 수신될 수 있다.
310 단계에서, 센서 장치(422, 442)는 센서 데이터에 해당하는 전기 신호를 변조할 수 있다. 센서 장치(434) 역시, 자신이 센싱한 센서 데이터 및 센서 장치(422, 442)로부터 수신된 센서 데이터가 존재하는 경우, 해당 데이터의 전기 신호를 변조할 수 있다.
320 단계에서, 변조된 전기 신호는 커넥터(connector)를 통해 코일(coil)로 전달될 수 있다.
330 단계에서, 연 자성체 코어형 안테나(421, 442)는 코일을 통해 전달되는 전기 신호를 기반으로 유도전기력을 발생시킬 수 있다.
340 단계에서, 유도전기력에 의해 연자성체 코어형 안테나(421, 442)에 자기 에너지가 축적될 수 있으며, 축적된 자기 에너지를 전달하기 위한 자기장이 연자성체 코어형 안테나(즉, 제1 안테나, 421, 442)와 센서 장치(434)의 연 자성체 코어형 안테나(즉, 제2 안테나, 431, 432) 사이에 형성될 수 있다.
350 단계에서, 센서 장치에서 센싱된 센서 데이터(즉, 연자성체 코어형 안테나에 축적된 자기 에너지)가 자기장을 형성하는 연자성체 코어형 안테나(421, 441)를 통해 안테나 장치(430)로 전송될 수 있다. 다시 말해, 상기 센서 데이터(즉, 연자성체 코어형 안테나에 축적된 자기 에너지)가 상기 형성된 자기장을 기반으로 하는 자기장 통신으로 안테나 장치(430)로 전송될 수 있다. 이때, 자기장은 연자성체 코어형 안테나(421, 441)와 다른 연자성체 코어형 안테나(431, 432) 사이에 형성되며, 자속이 누설됨에 따라 형성되므로, 연자성체 코어형 안테나(421, 441)는 C자 형상으로 설계될 수 있다. 연자성체 코어형 안테나(421, 441) 이외에 다른 연자성체 코어형 안테나(431, 432, 433, 411) 역시 C자 형상을 가질 수 있다. 즉, C자 형상의 절단면을 통해 자속이 누설됨에 따라, 연자성체 코어형 안테나에 축적된 자기 에너지가 자기장 통신으로 전송될 수 있다.
그러면, 안테나 장치(430)는 연자성체 코어형 안테나(431, 432, 433)를 통해 수신된 센서 데이터, 자신의 센서 장치(434)에서 센싱한 센서 데이터(예컨대, 온도 및 습도 데이터)를 모아 변조하고, 변조된 전기 신호를 연 자성체 코어형 안테나(433)를 통해 마스터 노드(즉, 중계 장치) 역활을 하는 안테나 장치(410)로 자기장 통신으로 전송할 수 있다. 안테나 장치(410)는 연자성체 코어형 안테나(411)를 통해 수신된 자기 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 변환된 전기 에너지에 해당하는 센서 데이터들을 와이파이 등의 무선통신을 통해 사용자 단말(450)로 전송할 수 있다. 이때, 사용자 단말(450) 이외에 추가적으로 관제 시스템(미도시)에 상기 센서 데이터들을 전송할 수도 있다. 예컨대, 수중의 온/습도 변화, 적조 등을 센싱하여 수질을 관리하는 중앙 관제소가 있는 경우, 중앙 관제소에 위치하는 관제 시스템(미도시)으로 상기 센서 데이터들을 전송할 수 있다.
도 3 및 도 4에서는 온/습도 데이터를 센싱하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이는 실시예에 해당되며, 온/습도 이외에 적조 여부를 센싱할 수도 있다. 예컨대, 센서 장치들(422, 434, 442) 모두가 온/습도 변화를 센싱하거나, 적조 발생/적조 레벨을 측정할 수도 있고, 센서 장치들(422, 434, 442) 중 일부는 온/습도 변화, 다른 일부는 적조 발생/변화 여부를 측정할 수도 있다. 이외에, 센서 장치를 포함하는 안테나 장치가 고층 옥상, 산 중턱이나 정상 등에 설치되어 대기 중에서 미세 먼지, 초미세먼지, 대기 오염 정도 등의 레벨(level) 및 변화 정도를 센싱할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기장 통신을 기반으로 하는 안테나 장치의 성능을 측정하기 위한 네트워크 구조를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, iperf를 이용하여 측정된 채널 대역폭을 나타내는 도면이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 라즈베리파이 센서 장치를 이용한 온습도 측정 및 데이터 전송 화면 구성을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 모니터링 PC에서 자기장 통신을 기반으로 수신된 영상을 표시하는 화면 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 연자성체 코어형 안테나(510, 520)는 각각 모뎀(modem, 즉, 송수신부, 530, 540)에 연결될 수 있다.
자기장 통신의 채널 대역폭은 마스터 PC(550)와 모니터링 PC(560)에 설치된 iperf를 이용하여 측정될 수 있다. 예컨대, iperf를 이용하여 측정된 채널 대역폭은 도 6과 같을 수 있다.
다시 도 5를 참고하면, 센서 장치를 포함하는 안테나 장치는 라즈베리 파이(Raspberry pi, 570)에 온습도 센서(580)가 부착되는 형태로 구현될 수 있다.
그러면, 온습도 센서(580)에서 센싱된 센서 데이터는 모뎀(530)을 경유하여 자기장 통신으로 모니터링 PC(560)로 전송될 수 있다. 이때, 마스터 PC에 웹캠 등의 촬영 장치가 설치된 경우, 웹캠 등의 촬영 장치에서 촬영된 영상이 모뎀(530) 및 연 자성체 코어형 안테나(510, 520)를 통해 자기장 통신으로 모니터링 PC(560)에 전송될 수 있다. 예컨대, 영상 전송 속도는 50.7 kbps로 도 7과 같을 수 있다. 이처럼 모니터링 PC(560)로 센서 데이터 및 영상 정보가 전송되면, 모니터링 PC(560)의 모니터를 통해 센싱된 온습도 및 촬영된 영상을 확인할 수 있다. 예컨대, 도 8과 같이, 마스터 PC(550)의 웹캠에서 촬영된 영상이 자기장 통신을 기반으로 모니터링 PC(560)에서 수신되어 화면을 통해 표시될 수 있다. 이때, 이전 주기에 수신된 온습도 정보가 존재하는 경우, 예컨대, 저장 장치에 이전 주기에 수신된 온습도 정보가 누적 저장 및 유지되고 있는 경우, 모니터링 PC(560)의 모니터를 통해 이전 온습도 정보, 현재 센싱된 온습도 정보가 함께 표시됨으로써, 온습도 정보의 변화를 확인 가능하도록 제공할 수 있다.
이상의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 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.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 센싱 신호에 기반하여 센서 데이터를 수집하는 센서 장치;
    외부로부터 자기장을 통해 센서 데이터를 수신하는 적어도 하나의 연 자성체 코어형 안테나;
    상기 수신되는 센서 데이터와 상기 수집되는 센서 데이터를 자기장을 통해 송신하는 다른 연 자성체 코어형 안테나;
    상기 수신되는 센서 데이터와 상기 수집되는 센서 데이터를 취합하여, 전기 신호로 변조하는 송수신부; 및
    상기 변조된 전기 신호를 상기 다른 연 자성체 코어형 안테나의 코일(coil)로 전달하는 커넥터(connector)를 포함하고,
    상기 다른 연 자성체 코어형 안테나는,
    상기 코일을 통해 전달되는 전기 신호를 기반으로 유도전기력을 발생시키고, 상기 유도전기력에 의해 축적된 자기 에너지를 전달하기 위한 자기장을 형성하는 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다른 연 자성체 코어형 안테나는 상기 코일이 감겨진 자성체를 더 포함하며,
    상기 축적된 자기 에너지는, 상기 자성체의 절단면을 통해 방출되는 안테나 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다른 연 자성체 코어형 안테나는,
    상기 수신되는 센서 데이터와 상기 수집되는 센서 데이터를 다른 안테나 장치의 연 자성체 코어형 안테나로 송신하는 안테나 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다른 안테나 장치는 상기 다른 연 자성체 코어형 안테나로부터 수신되는 센서 데이터를 무선 통신을 통해 사용자 단말로 전송하는 안테나 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연 자성체 코어형 안테나 및 상기 다른 연 자성체 코어형 안테나는,
    상기 코일이 감겨져 있고, C자 형상을 나타내며, 자기장을 통해 에너지를 수신 및 방출하는 자성체를 더 포함하는 안테나 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연 자성체 코어형 안테나는,
    다른 안테나 장치의 연 자성체 코어형 안테나로부터 상기 다른 안테나 장치에서 수집되는 센서 데이터를 수신하는 안테나 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수신되는 센서 데이터 및 상기 수집되는 센서 데이터는,
    온도 데이터, 습도 데이터, 미세먼지 센싱 데이터, 적조 센싱 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 안테나 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    수중 또는 지중에 설치되는 안테나 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 다른 안테나 장치는,
    수중 또는 지중에 설치되는 안테나 장치.
  10. 안테나 장치의 자기장 통신 방법에 있어서,
    센서 장치를 통해 센싱 신호에 기반하여 센서 데이터를 수집하는 단계;
    적어도 하나의 연 자성체 코어형 안테나를 통해 외부로부터 자기장을 통해 센서 데이터를 수신하는 단계; 및
    다른 연 자성체 코어형 안테나를 통해 상기 수신되는 센서 데이터와 상기 수집되는 센서 데이터를 자기장을 통해 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 송신하는 단계는,
    상기 수신되는 센서 데이터와 상기 수집되는 센서 데이터를 취합하여, 전기 신호로 변조하는 단계;
    상기 변조된 전기 신호를 커넥터(connector)를 통해 상기 다른 연 자성체 코어형 안테나의 코일(coil)로 전달하는 단계;
    상기 코일을 통해 전달되는 전기 신호를 기반으로 유도전기력을 발생시키는 단계; 및
    상기 유도전기력에 의해 상기 다른 연 자성체 코어형 안테나에 축적된 자기 에너지를 전달하기 위한 자기장을 형성하는 단계
    를 포함하는 자기장 통신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 다른 연 자성체 코어형 안테나는 상기 코일이 감겨진 자성체를 더 포함하며,
    상기 축적된 자기 에너지는, 상기 자성체의 절단면을 통해 방출되는 자기장 통신 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 송신하는 단계는,
    상기 수신되는 센서 데이터와 상기 수집되는 센서 데이터를 다른 안테나 장치의 연 자성체 코어형 안테나로 송신하는 자기장 통신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 다른 안테나 장치는 상기 다른 연 자성체 코어형 안테나로부터 수신되는 센서 데이터를 무선 통신을 통해 사용자 단말로 전송하는 자기장 통신 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 수신되는 센서 데이터 및 상기 수집되는 센서 데이터는, 온도 데이터, 습도 데이터, 미세먼지 센싱 데이터, 적조 센싱 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 자기장 통신 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 수신하는 단계는,
    다른 안테나 장치의 연 자성체 코어형 안테나로부터 상기 다른 안테나 장치에서 수집되는 센서 데이터를 수신하는 자기장 통신 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4673171B2 (ja) * 2005-09-13 2011-04-20 株式会社インテグレイテッドビジネス 垂直磁界センサシステム
KR101159565B1 (ko) * 2007-08-13 2012-06-26 퀄컴 인코포레이티드 장거리 저주파 공진기 및 재료
KR20120134507A (ko) * 2011-06-02 2012-12-12 한국과학기술원 자기장 통신 시스템과 그 시스템에 사용되는 자기장 통신 송신기 및 자기장 통신 수신기
KR20170058206A (ko) * 2015-11-18 2017-05-26 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그의 동작 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4673171B2 (ja) * 2005-09-13 2011-04-20 株式会社インテグレイテッドビジネス 垂直磁界センサシステム
KR101159565B1 (ko) * 2007-08-13 2012-06-26 퀄컴 인코포레이티드 장거리 저주파 공진기 및 재료
KR20120134507A (ko) * 2011-06-02 2012-12-12 한국과학기술원 자기장 통신 시스템과 그 시스템에 사용되는 자기장 통신 송신기 및 자기장 통신 수신기
KR20170058206A (ko) * 2015-11-18 2017-05-26 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그의 동작 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
손경락 외 2인, '전력선통신용 유도형 결합기의 자기장 통신 성능', 한국통신학회 학술대회논문집 , 2017.1, 785-785(1 page).* *

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