KR102159505B1 - 활선 감지 스마트 장갑 - Google Patents

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KR102159505B1
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서종만
이성후
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대명지이씨(주)
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Abstract

본 발명은 활선 감지 스마트 장갑을 제안한다. 상기 활선 감지 스마트 장갑은 작업자의 손에 착용될 수 있는 장갑 본체; 상기 장갑 본체의 손바닥면에 위치하며, 자장(magnetic field)의 변화를 검출할 수 있는 지자기 센서; 및 상기 지자기 센서에 의해 검출된 자장의 변화를 기초로, 활선 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 활선 감지 스마트 장갑을 착용하고 전선을 교체 또는 제거하는 작업자는 자신의 손에 파지된 전선이 활선인지 여부를 즉각적으로 확인할 수 있게 된다.

Description

활선 감지 스마트 장갑{Smart glove for detecting live-wire}
본 발명은 산업 안전(industrial safety)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 작업자의 손에 파지된 전선이 활선(live-wire 또는 hot-line)인지 여부를 감지할 수 있는 장갑에 관한 것이다.
전선(electric wire)은 전력 또는 전기신호를 보내기 위해 사용되는 선(line)류를 통칭하는 말이다. 일반적으로, 전선은 나전선과 절연전선으로 구분될 수 있다. 이 중 나전선(bare wire)은 도체 위에 절연 피복이 되지 않은 전선으로, 특별고압 송전선 또는 트롤리 선 등에 사용된다. 절연전선(insulated wire)은 전기가 외부로 누전되지 않도록 도체 위에 절연 피복이 된 전선으로, 옥내 시설 등에 폭넓게 사용된다. 그리고, 전선을 구성하는 도체(conductor)는 전기저항이 낮은 구리 또는 동 등으로 구성될 수 있으며, 절연 피복(insulated coat)은 고무, 폴리에틸렌 등으로 구성될 수 있다.
한편, 새로운 전기 장비를 설치하거나, 기존의 전기 장비를 보수 또는 제거하는 경우, 새로운 전기 장비에 전력을 공급하기 위한 새로운 전선을 설치하거나, 기존의 전기 장비에 전력을 공급하는 기존의 전선을 교체 또는 제거하는 작업도 함께 수행되어야 한다. 이 경우, 전선의 설치, 교체 또는 제거 작업을 수행하기에 앞서, 작업자 또는 전기 장비의 안전을 위하여 작업 대상에 해당되는 전선에 전기가 통하고 있는지(즉, 활선인지) 여부의 검사가 선행적으로 수행되어야 한다.
일반적으로, 작업 대상에 해당되는 전선이 활선인지 여부의 검사는 검전기(electroscope)를 이용하여 수행된다. 대한민국 공개특허공보 제2011-0041042호에는 비접촉식 안전용 검전기가 개시되어 있다. 구체적으로, 위 선행기술에 개시된 검전기는 전자기파에 의해 활선 주위에 형성되는 유도 기전력을 감지하여, 작업 대상에 해당되는 전선의 활선 여부를 판단하는 내용을 개시하고 있다.
그러나, 다수의 활선 전선과 비활선 전선이 일체로 고정된 전선 다발 중 일부 전선만이 작업 대상에 해당되는 경우, 작업 대상의 주위에 위치하는 다수의 활선 전선에 의해 형성된 유도 기전력에 의해, 작업 대상에 해당되는 전선의 활선 여부가 정확하게 검사되지 않는 한계가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0041042호, "비접촉식 안전용 검전기", (2011.04.21. 공개)
본 명세서의 일 개시는 작업자의 손에 파지된 전선이 활선인지 여부를 감지할 수 있는 장갑을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 활선 감지 스마트 장갑을 제안한다. 상기 활선 감지 스마트 장갑은 작업자의 손에 착용될 수 있는 장갑 본체; 상기 장갑 본체의 손바닥면에 위치하며, 자장(magnetic field)의 변화를 검출할 수 있는 지자기 센서; 및 상기 지자기 센서에 의해 검출된 자장의 변화를 기초로, 활선 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 활선 감지 스마트 장갑은 상기 장갑 본체의 손등면에 위치하며, 자장의 변화를 검출할 수 있는 제2 지자기 센서를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는 상기 제2 지자기 센서에 의해 측정된 자장의 세기 값과, 상기 손바닥면에 위치한 지자기 센서에 의해 측정된 자장의 세기 값의 크기 차이를 기초로, 상기 장갑 본체와 활선 사이의 상대적인 방향을 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부는 오직 상기 손바닥면에 위치하는 지자기 센서에 의해 검출된 자장의 변화를 기초로 상기 활선인지 여부를 판단하되, 상기 제2 지자기 센서에 의해 측정된 자장의 세기 값이 상기 손바닥면에 위치하는 지자기 센서에 의해 측정된 자장의 세기 값보다 큰 경우, 상기 손바닥면에 위치하는 지자기 센서에 의해 검출된 자장의 변화를 무시할 수 있다.
상기 활선 감지 스마트 장갑의 지자기 센서는 x축, y축 및 z축의 자장의 세기를 측정하는 3축 센서가 될 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는 상기 x축, y축 및 z축에 대하여 각각 측정된 자장의 세기 값의 차이를 기초로, 상기 손바닥면에 전선이 접촉하였는지 여부를 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부는 상기 x축, y축 및 z축 중 두 축의 자장의 세기의 평균 값과, 나머지 한 축의 자장의 세기 값의 차이가 사전에 설정된 기준 값 이상인 경우, 상기 손바닥면에 상기 전선이 접촉한 것으로 판단할 수 있다.
상기 활선 감지 스마트 장갑은 상기 제어부에 의해 상기 활선으로 판단된 경우, 빛, 소리 또는 진동 중 하나 이상을 출력하는 경고부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 활선 감지 스마트 장갑은 상기 제어부에 의해 상기 활선으로 판단된 경우, 무선 신호를 주위로 방사(broadcast)하는 통신부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 경고부는 상기 통신부를 통해 다른 장치로부터 상기 무선 신호가 수신된 경우, 상기 제어부의 판단 결과와 무관하게, 빛, 소리 및 진동 중 하나 이상을 출력할 수 있다.
상기 활선 감지 스마트 장갑은 상기 지자기 센서 및 제어부에 전원을 인가하는 배터리; 상기 장갑 본체의 손바닥면에 위치하며, 외부로부터의 압력에 의해 발생된 기전력을 기초로 전압을 발생시키는 압전 소자; 및 상기 압전 소자에 의해 발생된 전압을 이용하여 상기 배터리를 충전시키는 충전 회로를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 상기 활선 감지 스마트 장갑의 지자기 센서는 상기 장갑 본체가 상기 작업자의 손에 착용된 상태에서, 상기 작업자 손바닥면의 모지구근(thenar muscle) 위에 위치하도록 배치될 수도 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 장갑을 착용하고 전선을 교체 또는 제거하는 작업자는 자신의 손에 파지된 전선이 활선인지 여부를 즉각적으로 확인할 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 다수의 활선과 비활선이 일체로 고정된 전선 다발 중 일부 전선만이 작업 대상에 해당되더라도, 작업 대상 주위에 다수의 활선이 위치하는지 여부와 무관하게, 작업자는 오직 자신의 손에 파지된 전선이 활선인지 여부를 정확하게 확인할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 감지 스마트 장갑을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 장갑 본체의 손바닥면을 도시한 도면이다.
도 4는 3축 지자기 센서의 각 축별로 측정된 자장의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 장치의 구성도이다.
도 6은 활선으로부터의 이격 거리 변화에 따른 자장의 세기의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 전선 다발에 포함된 일 전선이 활선인지 여부를 감지하는 상황을 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 장치의 구성도이다.
도 9는 활선을 파지한 경우 주변에 경고를 전파하는 상황을 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지 장치의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장갑 본체의 손바닥면을 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면 외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이 종래의 수단으로는 다수의 활선 전선과 비활선 전선이 일체로 고정된 전선 다발 중 일부 전선만이 작업 대상에 해당되는 경우, 작업 대상에 해당하는 전선이 활선인지 여부를 정확하게 검사하는데 한계가 있었다.
이러한 한계를 극복하기 위하여, 본 발명은 전선을 설치, 교체 또는 제거하는 작업을 수행하는 작업자의 손에 파지된 전선이 활선인지 여부를 감지할 수 있는 장갑을 제안하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 감지 스마트 장갑을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 감지 스마트 장갑은 감지 장치(100)와 장갑 본체(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
각각의 구성요소에 대하여 설명하면, 감지 장치(100)는 지자기 센서(terrestrial magnetism sensor)를 이용하여, 장갑 본체(200)에 인접한 전선(10)이 활선인지 여부를 감지할 수 있다.
구체적으로, 감지 장치(100)는 장갑 본체(200)의 일 영역에 고정될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 감지 장치(100)는 장갑 본체(200)의 손등면의 일 영역에 고정되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 감지 장치(100)는 장갑 본체(200)의 손목 밴드의 일 영역 또는 손 바닥의 일 영역에 고정될 수도 있다.
다만, 감지 장치(100)의 구성요소 중 지자기 센서는 활선 여부 판단의 정확도를 높이기 위하여, 장갑 본체(200)의 손바닥면의 내측 또는 외측에 위치할 수 있다.
이와 같은, 감지 장치(100)의 구체적인 구성요소 및 동작에 대해서는 도 2 내지 도 10을 참조하여 후술하기로 한다.
장갑 본체(200)는 전선의 설치, 교체 또는 제거 작업을 수행하는 작업자의 손에 착용될 수 있는 있다.
구체적으로, 장갑 본체(200)는 전기 절연성을 가지는 고무, 폴리에틸렌 합성 수지, 라텍스 등의 재질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 폴리에스터, 멜란지, 나일론, 면 등의 재질로 형성된 다목적 장갑 위에 전기 절연성을 가지는 소재가 코팅되어 있을 수도 있다.
또한, 장갑 본체(200)는 전기 절연성을 가지는 외피와, 열전도를 차단하는 내피로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 전기 절연성을 가지는 외피로만 구성될 수도 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는, 활선 감지 스마트 장갑을 착용한 작업자는 자신의 손에 파지된 전선(10)이 활선인지 여부를 즉각적으로 확인할 수 있게 된다. 특히, 다수의 활선과 비활선이 일체로 고정된 전선 다발 중 일부 전선만이 작업 대상에 해당되더라도, 작업 대상 주위에 다수의 활선이 위치하는지 여부와 무관하게, 작업자는 오직 자신의 손에 파지된 전선(10)이 활선인지 여부를 정확하게 확인할 수 있다.
이하, 상술한 바와 같은 효과를 가지기 위한, 활선 감지 스마트 장갑의 감지 장치(100)의 구성요소 및 동작에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 장치의 구성도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 장갑 본체의 손바닥면을 도시한 도면이다. 그리고, 도 4는 3축 지자기 센서의 각 축별로 측정된 자장의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지 장치(100)는 지자기 센서(110), 제어부(120), 경고부(130) 및 배터리(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은, 감지 장치(100)의 일부 구성요소들은 기능적으로 구분되는 요소들을 나타낸 것에 불과하므로, 실제 물리적 환경에서는 둘 이상의 구성요소가 서로 통합되거나, 하나의 구성요소가 분리되어 구현될 수도 있다.
각각의 구성요소에 대하여 설명하면, 지자기 센서(110)는 자장(magnetic field)의 변화를 검출할 수 있다.
구체적으로, 지자기 센서(110)는 센서 주위의 자장의 변화를 검출하고, 검출된 자장의 세기를 측정할 수 있다. 이러한, 지자기 센서(110)는 회전 코일을 이용한 지자기 센서, 강자성체(ferromagnetic substance)의 자기포화(magnetic saturation) 현상을 이용한 포화철심형(fluxgate) 지자기 센서, 양성자(proton)의 핵 자기 공명(nuclear magnetic resonance)을 이용한 양자 지자기 센서, 루비듐(rubidium) 또는 세슘(cesium) 원자의 제만 효과(Zeeman effect)를 이용한 광 펌핑 지자기 센서, 초전도 현상(superconductivity)을 이용한 스쿠이드(SQUID) 지자기 센서 중 어느 하나가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3에 도시된 바와 같이, 지자기 센서(110)는 장갑 본체(200)가 작업자의 손에 착용된 상태에서, 작업자 손바닥면의 모지구군(thenar muscle) 위에 위치하도록 배치될 수 있다.
모지구근은 손바닥면의 요측(엄지손가락 방향)에 두드러지게 발달된 근육이며, 손바닥면의 표피 중 모지구근 위의 표피는 손가락을 구부리거나 손가락을 펼쳤을 때 크게 주름지지 않는다. 따라서, 지자기 센서(110)가 손바닥면의 모지구근 위에 위치하도록 배치된 경우, 작업자가 전선(10)을 파지하기 위하여 손가락을 구부리더라도 적은 압력만이 가해지게 된다.
이와 같이, 지자기 센서(110)가 손바닥면의 모지구근 위에 위치함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 감지 스마트 장갑은 그 내구성이 향상될 수 있다.
한편, 지자기 센서(110)는 x축 및 y축의 자장의 세기를 측정하는 2축 센서이거나, 또는 x축, y축 및 z축의 자장의 세기를 측정하는 3축 센서 중 어느 하나가 될 수 있다.
다음 구성으로, 제어부(120)는 지자기 센서(110)에 의해 검출된 자장의 변화를 기초로, 지자기 센서(110)의 주위에 위치한 전선(즉, 장갑 본체(220)에 인접한 전선)의 활선 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 밴드 패스 필터(band-pass filter)를 이용하여, 지자기 센서(110)에 의해 검출된 신호에 포함된 노이즈(noise)를 제거할 수 있다. 제어부(120)는 노이즈가 제거된 신호를 증폭할 수 있다. 제어부(120)는 증폭된 신호를 해석하여, 측정된 자장의 세기 값을 결정할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 결정된 자장의 세기 값이 사전에 설정된 임계 검출 값 이상인 경우, 지자기 센서(110)의 주위에 위치한 전선이 활선인 것으로 판단할 수 있다.
특히, 지자기 센서(110)가 3축 센서에 해당하는 경우, 제어부(120)는 지자기 센서(110)에 의해 x축, y축 및 z축에 대하여 각각 측정된 자장의 세기 값의 차이를 기초로, 장갑 본체(200)의 손바닥면에 전선(10)이 접촉하였는지 여부를 판단할 수 있다.
도 4에 도시된 그래프를 참조하면, 활선으로부터의 이격 거리에 따라 변화된, 3축 지자기 센서의 각 축별로 측정된 자장의 세기를 확인할 수 있다. 도 4의 실험에 사용된 활선은 교류(AC) 220V, 60Hz 전원이 인가된 상태이며, 3축 지자기 센서는 AKM Semiconductor Inc.사가 제조한 AK09940 모델이다. 그리고, 활선으로부터의 이격 거리 단위는 cm이다.
도 4에 도시된 그래프를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 활선에 의해 형성되는 자장은 x축, y축 및 z축에 모두 작용하지 않는다. 활선에 의해 형성된 자장은 자속이 쇄교(interlinkage)하는 어느 하나의 방향의 축에만 크게 작용하고, 나머지 방향의 축에 대해서는 작게 작용한다.
이러한 점을 반영하여, 제어부(120)는 x축, y축 및 z축 중 두 축의 자장의 세기의 평균 값과, 나머지 한 축의 자장의 세기 값의 차이가 사전에 설정된 기준 값 이상인 경우, 장갑 본체(200)의 손바닥면에 전선(10)이 접촉한 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 제어부(120)는 장갑 본체(200)의 손바닥면에 전선(10)이 접촉한 것으로 판단되는 경우에만, 전선(10)이 활선인지 여부를 판단하는 것으로 설정될 수 있다.
다음 구성으로, 경고부(130)는 제어부(120)에 의해 전선(10)이 활선으로 판단된 경우, 빛, 소리 및 진동 중 하나 이상을 출력할 수 있다.
구체적으로, 경고부(130)는 빛을 출력하기 위한 발광 소자, 소리를 출력하기 위한 스피커, 진동을 출력하기 위한 진동 모터 중 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 경고부(130)는 제어부(120)에 의해 전선(10)이 활선으로 판단된 경우, 사용자의 설정에 따른 패턴에 따라, 빛, 소리 및 진동 중 하나 이상을 출력할 수 있다.
다음 구성으로, 배터리(140)는 지자기 센서(110), 제어부(120) 및 경고부(130)에 전원을 인가할 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 감지 스마트 장갑은 복수 개의 지자기 센서(110)를 가지도록 변형될 수 있다. 이하, 두 개의 지자기 센서(110)를 가지는 감지 장치(100)의 구성요소 및 동작에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 장치의 구성도이다. 도 6은 활선으로부터의 이격 거리 변화에 따른 자장의 세기의 변화를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 7은 전선 다발에 포함된 일 전선이 활선인지 여부를 감지하는 상황을 나타낸 예시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 장치(100)는 두 개의 지자기 센서(110-1, 110-2; 110)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2 내지 4를 참조하여 설명한 그 밖의 구성요소들의 특징들 중 중복되는 특징들은 중복하여 기재하지 않는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 장치(100)를 구성하는 제1 지자기 센서(110-1)는 장갑 본체(200)의 손바닥면에 위치하며 자장의 변화를 검출할 수 있다. 그리고, 제2 지자기 센서(110-2)는 장갑 본체(200)의 손등면에 위치하며 자장의 변화를 검출할 수 있다.
이 경우, 제어부(120)는 손바닥면에 위치한 제1 지자기 센서(110-1)에 의해 측정된 자장의 세기 값과, 손등면에 위치한 제2 지자기 센서(110-2)에 의해 측정된 자장의 세기 값의 차이를 기초로, 장갑 본체(200)와 활선 사이의 상대적인 방향을 검출할 수 있다.
도 6에 도시된 그래프를 참조하면, 활선으로부터의 이격 거리에 따라 변화된, 지자기 센서에 의해 측정된 자장의 세기를 확인할 수 있다. 도 5의 실험에 사용된 활선은 교류(AC) 220V, 60Hz 전원이 인가된 상태이며, 지자기 센서는 AKM Semiconductor Inc.사가 제조한 AK09940 모델이다. 그리고, 활선으로부터의 이격 거리 단위는 cm이다.
도 6에 도시된 그래프를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 자장의 세기는 이격 거리의 제곱에 반비례하기 때문에, 활선으로부터 멀어질수록 자장의 세기는 지수적으로 감소하게 된다. 그리고, 활선으로부터 약 5cm 보다 더 멀어지게 되면 아예 자장을 검출할 수 없을 정도가 된다.
이러한 점을 반영하여, 제어부(120)는 오직 손바닥면에 위치하는 제1 지자기 센서(100-1)에 의해 검출된 자장의 변화를 기초로 전선(10)이 활선인지 여부를 판단한다.
만약, 손등면에 위치하는 제2 지자기 센서(100-2)에 의해 측정된 자장의 세기 값이 손바닥면에 위치하는 제1 지자기 센서(100-1)에 의해 측정된 자장의 세기 값보다 큰 경우, 제어부(120)는 활선이 장갑 본체(200)의 손등면 방향에 위치하는 것으로 판단하여, 제1 지자기 센서(100-1)에 의해 검출된 자장의 변화를 무시할 수 있다.
이와 다르게, 손바닥면에 위치하는 제1 지자기 센서(100-1)에 의해 측정된 자장의 세기 값이 손등면에 위치하는 제2 지자기 센서(100-2)에 의해 측정된 자장의 세기 값보다 큰 경우, 제어부(120)는 활선이 장갑 본체(200)의 손바닥면 방향에 위치하는 것으로 판단하여, 제1 지자기 센서(100-1)에 의해 검출된 자장의 변화를 기초로 활선 여부를 판단할 수 있다.
도 7을 참조하여, 다수의 활선 전선과 비활선 전선이 일체로 고정된 전선 다발 중 일부 전선만이 작업 대상에 해당되는 상황을 설명한다.
이 경우, 본 발명에 따른 활선 감지 스마트 장갑은 작업자의 손등면 방향에 활선이 위치하는지 여부와 무관하게, 오직 작업자의 손에 파지된 전선(10)이 활선인지 여부를 정확하게 판단할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 감지 스마트 장갑은 통신 기능을 더 가지도록 변형될 수 있다. 이하, 통신 기능을 가지는 감지 장치(100)의 구성요소 및 동작에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 장치의 구성도이다. 그리고, 도 9는 활선을 파지한 경우 주변에 경고를 전파하는 상황을 나타낸 예시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 장치(100)는 통신부(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 도 2 내지 4를 참조하여 설명한 그 밖의 구성요소들의 특징들 중 중복되는 특징들은 중복하여 기재하지 않는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 장치(100)가 더 포함하는 통신부(150)는 제어부(120)에 의해 전선(10)이 활선으로 판단된 경우, 무선 신호를 주위로 방사(broadcast)할 수 있다.
일반적으로, 전선을 설치, 교체 또는 제거하는 작업은 1인 작업자 단독으로 수행되지 않으며, 동료 작업자와 함께 수행된다. 그러나, 전선을 설치, 교체 또는 제거하는 작업을 함께 설치하는 동료 작업자는 상황에 따라 변동될 수 있다.
따라서, 통신부(150)는 수신 장치를 특정하지 않고, 일정한 범위 내에 존재하는 불특정의 다른 감지 장치(100)가 수신할 수 있도록, 무선 신호를 주위로 방사할 수 있다.
그리고, 경고부(130)는 통신부(150)를 통해 다른 장치로부터 무선 신호가 수신되면, 제어부(120)의 활선 여부 판단 결과와 무관하게, 빛, 소리 또는 진동 중 하나 이상을 출력할 수 있다. 이 경우, 경고부(130)는 제어부(120)에 의해 전선(10)이 활선으로 판단된 경우와 다른 패턴으로, 빛, 소리 및 진동 중 하나 이상을 출력할 수 있다.
도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 활선 감지 스마트 장갑을 착용한 상태로 작업하는 제1, 제2 작업자 중 제1 작업자가 활선을 파지한 상황을 설명한다.
이 경우, 제1 작업자가 착용한 활선 감지 스마트 장갑은 무선 신호를 주위로 방사하게 된다. 그리고, 제2 작업자가 착용한 활선 감지 스마트 장갑은 무선 신호를 수신하고, 수신된 무선 신호에 대응하여 빛, 소리 및 진동 중 하나 이상을 출력할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 감지 스마트 장갑은 자체 발전 기능을 더 가지도록 변형될 수 있다. 이하, 자체 발전 기능을 가지는 감지 장치(100)의 구성요소 및 동작에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지 장치의 구성도이다. 그리고, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장갑 본체의 손바닥면을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지 장치(100)는 압전 소자(160) 및 충전 회로(170)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 도 2 내지 4를 참조하여 설명한 그 밖의 구성요소들의 특징들 중 중복되는 특징들은 중복하여 기재하지 않는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지 장치(100)를 구성하는 압전 소자(160)는 외부로부터의 압력에 의해 발생된 기전력(electromotive force)을 기초로, 전압을 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 압전 소자(160)는 외부로부터 기계적 응력이 가해지면 압전 효과에 따라 기전력을 발생시키고, 발생된 기전력을 기초로 전압을 발생시킬 수 있는 반도체 소자이다. 압전 소자(160)를 구현하는 압전 효과(Piezo effect)란 결정에 외력이 가해지면, 결정의 양단에 외력에 비례하는 양, 음의 전하가 나타나는 현상이다. 이와 같은, 압전 소자(160)를 구현하기 위한 결정은 수정, 전기석, 로셸염, 티탄산바륨, 인산이수소아모늄, 타르타르산에틸렌디아민 등으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 11에 도시된 바와 같이, 압전 소자(160)는 장갑 본체(200)의 손바닥면에 위치하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 활선 감지 스마트 장갑을 착용한 작업자가 전선(10)을 파지하기 위하여 손가락을 구부리는 행위에 의하여, 압전 소자(160)는 전압을 발생시킬 수 있게 된다.
다음 구성으로, 충전 회로(170)는 압전 소자(160)에 의해 발생된 전압을 이용하여, 배터리(140)를 충전할 수 있다. 이 경우, 배터리(140)는 충전 회로(170)에 의해 충전될 수 있는 2차 전지(secondary cell battery)에 해당할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으나, 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 선정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
감지 장치: 100 장갑 본체: 200
지자기 센서: 110 제어부: 120
경고부: 130 배터리: 140
통신부: 150 압전 소자: 160
충전 회로: 170

Claims (10)

  1. 작업자의 손에 착용될 수 있는 장갑 본체;
    상기 장갑 본체의 손바닥면에 위치하며, 자장(magnetic field)의 변화를 검출할 수 있는 지자기 센서; 및
    상기 지자기 센서에 의해 검출된 자장의 변화를 기초로, 활선 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성되며,
    상기 지자기 센서는
    x축, y축 및 z축의 자장의 세기를 측정하는 3축 센서이고,
    상기 제어부는
    상기 x축, y축 및 z축에 대하여 각각 측정된 자장의 세기 값의 차이를 기초로, 상기 손바닥면에 전선이 접촉하였는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 활선 감지 스마트 장갑.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 장갑 본체의 손등면에 위치하며, 자장의 변화를 검출할 수 있는 제2 지자기 센서를 더 포함하여 구성되고,
    상기 제어부는
    상기 제2 지자기 센서에 의해 측정된 자장의 세기 값과, 상기 손바닥면에 위치한 지자기 센서에 의해 측정된 자장의 세기 값의 크기 차이를 기초로, 상기 장갑 본체와 활선 사이의 상대적인 방향을 검출하는 것을 특징으로 하는, 활선 감지 스마트 장갑.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는
    오직 상기 손바닥면에 위치하는 지자기 센서에 의해 검출된 자장의 변화를 기초로 상기 활선인지 여부를 판단하되, 상기 제2 지자기 센서에 의해 측정된 자장의 세기 값이 상기 손바닥면에 위치하는 지자기 센서에 의해 측정된 자장의 세기 값보다 큰 경우, 상기 손바닥면에 위치하는 지자기 센서에 의해 검출된 자장의 변화를 무시하는 것을 특징으로 하는, 활선 감지 스마트 장갑.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 x축, y축 및 z축 중 두 축의 자장의 세기의 평균 값과, 나머지 한 축의 자장의 세기 값의 차이가 사전에 설정된 기준 값 이상인 경우, 상기 손바닥면에 상기 전선이 접촉한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 활선 감지 스마트 장갑.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 상기 활선으로 판단된 경우, 빛, 소리 또는 진동 중 하나 이상을 출력하는 경고부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 활선 감지 스마트 장갑.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 상기 활선으로 판단된 경우, 무선 신호를 주위로 방사(broadcast)하는 통신부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 활선 감지 스마트 장갑.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 경고부는
    상기 통신부를 통해 다른 장치로부터 상기 무선 신호가 수신된 경우, 상기 제어부의 판단 결과와 무관하게, 빛, 소리 및 진동 중 하나 이상을 출력하는 것을 특징으로 하는, 활선 감지 스마트 장갑.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 지자기 센서 및 제어부에 전원을 인가하는 배터리;
    상기 장갑 본체의 손바닥면에 위치하며, 외부로부터의 압력에 의해 발생된 기전력을 기초로 전압을 발생시키는 압전 소자; 및
    상기 압전 소자에 의해 발생된 전압을 이용하여 상기 배터리를 충전시키는 충전 회로를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 활선 감지 스마트 장갑.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 지자기 센서는
    상기 장갑 본체가 상기 작업자의 손에 착용된 상태에서, 상기 작업자 손바닥면의 모지구근(thenar muscle) 위에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 활선 감지 스마트 장갑.
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