KR102244567B1

KR102244567B1 - 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류 및 웨어러블 장치

Info

Publication number: KR102244567B1
Application number: KR1020200130405A
Authority: KR
Inventors: 이도현
Original assignee: (주)링크타운코리아
Priority date: 2020-10-08
Filing date: 2020-10-08
Publication date: 2021-04-26

Abstract

일실시예에 따르면, 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류로서, 하부에 위치한 밑창, 중간에 위치한 발등부 및 상부에 위치한 발목부를 포함하는 한 쌍의 신발; 한 쌍의 다리부 및 본체부를 포함하는 하의; 및 한 쌍의 팔부 및 상기 한 쌍의 팔부와 각각 접하는 몸통부를 포함하는 상의를 포함하며, 상기 한 쌍의 신발 중 어느 하나의 밑창은 제1 에너지 하베스터부, 제1 무게 측정부, 제1 통신부 및 제1 프로세서를 포함하고, 상기 한 쌍의 신발 중 다른 하나의 밑창은 제2 에너지 하베스터부, 제2 무게 측정부, 제2 통신부 및 제2 프로세서를 포함하고, 상기 제1 에너지 하베스터부 및 상기 제2 에너지 하베스터부 각각은 상기 밑창에 가해진 수직 방향으로의 압력에 의해 전기 에너지를 발생시키는 압전 소자를 포함하고, 상기 제1 무게 측정부 및 상기 제2 무게 측정부 각각은 상기 밑창에 가해진 무게를 측정하는 로드셀을 포함하고, 상기 제1 통신부는 상기 제1 무게 측정부를 통해 측정된 제1 무게 데이터를 사용자 단말로 전송하고, 상기 제2 통신부는 제2 무게 측정부를 통해 측정된 제2 무게 데이터를 상기 사용자 단말로 전송하고, 상기 제1 프로세서는 상기 제1 에너지 하베스터부, 상기 제1 무게 측정부 및 상기 제1 통신부의 동작을 제어하고, 상기 제2 프로세서는 상기 제2 에너지 하베스터부, 상기 제2 무게 측정부 및 상기 제2 통신부의 동작을 제어하며, 상기 한 쌍의 다리부 각각은 밑단부 및 상단부를 포함하고, 상기 본체부는 상기 한 쌍의 다리부 각각의 상단부와 접하고, 상기 한 쌍의 다리부 및 상기 본체부의 적어도 일부는 전도성 섬유로 직조된 작물로 제조되며, 상기 한 쌍의 팔부 및 상기 몸통부의 적어도 일부는 전도성 섬유로 직조된 작물로 제조되고, 상기 한 쌍의 팔부 각각은 손목부를 포함하고, 상기 한 쌍의 팔부 중 적어도 하나의 상기 손목부는 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 디스플레이 장치는 출력부, 제3 통신부 및 제3 프로세서를 포함하고, 상기 제3 통신부는 상기 제1 무게 데이터 및 상기 제2 무게 데이터를 이용하여 확인된 사용자 설정 정보를 상기 사용자 단말로부터 수신하고, 상기 출력부는 상기 사용자 설정 정보에 기초하여 미리 정해진 사용자 맞춤형 화면을 표시하고, 상기 제3 프로세서는 상기 출력부 및 상기 제3 통신부의 동작을 제어하며, 상기 압전 소자에 의해 발생된 상기 전기 에너지는 자기 공진 방식 무선 전력 전송을 이용하여 상기 신발에서 상기 하의 및 상기 상의로 순차적으로 전송되어, 상기 제1 에너지 하베스터부 및 상기 제2 에너지 하베스터부로부터 생산된 전력이 상기 디스플레이 장치로 공급되는, 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류가 제공된다.

Description

에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류 및 웨어러블 장치{SMART CLOTHES AND WEARABLE DEVICE USING ENERGY HARVESTING}

아래 실시예들은 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류 및 웨어러블 장치에 관한 것이다.

스마트 폰과 같은 휴대용 전자기기기 발전함에 따라, 스마트 워치, 체성분 검사기, VR 안경 등과 같이 사용자와 즉각적인 상호작용이 가능하고 생체신호를 측정할 수 있는 웨어러블 장치가 꾸준히 제공되고 있다. 최근에는, IT 제품을 의류 및 원단에 접목한 웨어러블 제품들이 개발되고 있으며, 특히 전도사로 직조된 스마트 패브릭을 이용하여 IT 제품을 구현한 애슬레저 웨어 등과 같은 스마트 의류의 개발이 요구되고 있다. 일반적인 웨어러블 장치의 경우 주로 탈부착 가능한 IT 기기를 외부 충전 단자를 통해 직접적으로 충전하는 방식을 채용하고 있으나, 전도사로 직조된 스마트 패브릭을 이용한 스마트 의류의 경우, 인체의 움직임에 의해 발생되는 에너지를 이용하여 IT 제품을 작동시킬 수 있는 에너지 하베스팅 기술을 이용하는 것이 보다 효율적일 수 있다.

에너지 하베스팅 기술은 일상적으로 버려지거나 사용하지 않은 작은 에너지를 수확하여 사용 가능한 전기 에너지로 변환해주는 기술로서, 자연 환경을 보호할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 효율을 크게 향상시킬 수 있어, 다양한 분야에서 응용되고 있다. 이와 관련하여, 기존의 스마트 의류의 경우, 신발, 상의 및 하의에 각각 별도의 에너지 하베스팅 기술을 적용하는 것을 넘어, 신발, 상의 및 하의가 유기적으로 결합되어 하나의 스마트 의류를 형성하기 위한 시도가 요구되고 있다.

KR20170108312A KR101648261B1 KR20160061854A KR20180136226A

실시예들은 에너지 하베스팅을 이용한 전도사로 직조된 스마트 의류 및 웨어러블 장치를 제공하고자 한다.

실시예들은 밑창에 포함된 에너지 하베스팅 소자를 이용하여 전력을 생산하는 신발을 제공하고자 한다.

실시예들은 신발 및 하의에 포함된 공진 코일과 하의 및 상의에 포함된 공진 코일의 주파수를 각각 다르게 하여, 신발에서 생산된 전력을 신발, 하의 및 상의로 순차적으로 제공하고자 한다.

실시예들에 개시된 스마트 의류는 신발에서 생산된 전력을 저장할 수 있도록 충전부를 포함하는 벨트를 제공하고자 한다.

실시예들은 신발의 에너지 하베스팅 소자로부터 생산된 전력을 상의로 전달하여 사용자와 실시간으로 상호작용할 수 있는 디스플레이를 제공하고자 한다.

상기 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류는, 상기 하의의 상기 본체부의 상단부에 벨트를 더 포함하고; 상기 벨트는 상기 압전 소자에 의해 발생된 상기 전기 에너지의 적어도 일부를 충전하는 배터리부를 포함하며, 상기 제3 프로세서는, 상기 제1 에너지 하베스터부에서 생산된 제1 전력 및 상기 제2 하베스터부에서 생산된 제2 전력이 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 상기 디스플레이 장치로 공급된 것이 확인되지 않으면, 상기 스마트 의류를 착용한 사용자가 정지 동작을 유지하고 있는 것으로 판단하여, 상기 배터리부에 저장된 제3 전력이 상기 디스플레이 장치에 공급되도록 제어하고, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력이 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 상기 디스플레이 장치로 공급된 것이 확인되면, 상기 스마트 의류를 착용한 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단하여, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력이 상기 디스플레이 장치에 공급되도록 제어하고, 상기 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단된 상태에서, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력이 기준 시간 이내에 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 상기 디스플레이 장치로 공급된 것이 확인되면, 상기 스마트 의류를 착용한 사용자가 달리기 동작을 수행하는 것으로 판단하여, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력의 일부가 상기 디스플레이 장치에 공급되도록 제어하고 상기 디스플레이 장치에 공급된 전력 이외의 나머지가 상기 배터리부에 저장되도록 제어할 수 있다.

상기 제3 프로세서는, 상기 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단된 상태에서, 미리 정해진 기간 동안 상기 제1 전력의 평균값과 상기 제2 전력의 평균값을 산출하고, 상기 제1 전력의 평균값과 상기 제2 전력의 평균값에 대한 차이가 제1 기준치 보다 큰 것으로 확인되면, 상기 사용자의 걷기 동작에 자세 교정이 필요한 것으로 판단하여, 걷기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지가 상기 출력부에서 출력되도록 제어하고, 상기 사용자가 달리기 동작을 수행하는 것으로 판단된 상태에서, 미리 정해진 기간 동안 상기 제1 전력의 평균값과 상기 제2 전력의 평균값을 산출하고, 상기 제1 전력의 평균값과 상기 제2 전력의 평균값에 대한 차이가 제2 기준치 보다 큰 것으로 확인되면, 상기 사용자의 달리기 동작에 자세 교정이 필요한 것으로 판단하여, 달리기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지가 상기 출력부에서 출력되도록 제어하며, 상기 제2 기준치는 상기 제1 기준치 보다 큰 값으로 설정될 수 있다.

상기 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류는, 상기 디스플레이 장치의 상기 출력부는 상기 디스플레이 장치에서 처리되는 정보를 표시하는 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 복수의 LED 모듈을 포함하고, 상기 제3 프로세서는, 상기 디스플레이의 정격 전류를 획득하고, 상기 디스플레이 장치로 공급된 전력을 통해 상기 디스플레이로 공급되는 공급 전류를 측정하고, 상기 디스플레이에 포함된 LED 모듈 하나의 소모 전류를 획득하고, 상기 디스플레이의 정격 전류와 상기 공급 전류의 차를 상기 LED 모듈 하나의 소모 전류로 나눈 값을 통해, 상기 디스플레이에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수를 판별할 수 있다.

상기 제3 프로세서는, 상기 디스플레이에 포함된 상기 복수의 LED 모듈의 수를 획득하고, 상기 디스플레이의 정격 전류와 상기 공급 전류의 차를 상기 LED 모듈 하나의 소모 전류로 나눈 값을 통해, 상기 디스플레이에서 고장이 있을 것으로 예측되는 LED 모듈의 개수인 고장 후보 개수를 정의하고, 상기 고장 후보 개수와 상기 LED 모듈의 전체 수의 비율을 기초로, 상기 디스플레이로 공급되는 공급 전류의 예상 노이즈를 산출하고, 상기 디스플레이로 공급되는 공급 전류에서 측정된 노이즈와 상기 예상 노이즈 간의 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위 이내인 경우, 상기 고장 후보 개수를 상기 디스플레이에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수로 판별하고, 상기 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위를 초과한 경우, 상기 노이즈 차이를 미리 정의된 단위의 오차로 나눈 값에서 반올림하여 정수 값을 산출하고, 상기 고장 후보 개수에서 상기 정수 값을 차감한 값을 통해, 상기 디스플레이에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수를 판별하고, 상기 정수 값에 2를 곱한 값을 통해, 상기 디스플레이에서 성능이 저하된 LED 모듈의 개수인 성능 저하 개수를 판별할 수 있다.

실시예들은 에너지 하베스팅을 이용한 전도사로 직조된 스마트 의류 및 웨어러블 장치를 제공할 수 있다.

실시예들은 밑창에 포함된 에너지 하베스팅 소자를 이용하여 전력을 생산하는 신발을 제공할 수 있다.

실시예들은 신발 및 하의에 포함된 공진 코일과 하의 및 상의에 포함된 공진 코일의 주파수를 각각 다르게 하여, 신발에서 생산된 전력을 신발, 하의 및 상의로 순차적으로 제공할 수 있다.

실시예들에 개시된 스마트 의류는 신발에서 생산된 전력을 저장할 수 있도록 충전부를 포함하는 벨트를 제공할 수 있다.

실시예들은 신발의 에너지 하베스팅 소자로부터 생산된 전력을 상의로 전달하여 사용자와 실시간으로 상호작용할 수 있는 디스플레이를 제공할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅부를 포함하는 신발을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅부를 각각 포함하는 한 쌍의 신발을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류 시스템에 포함된 하의를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류 시스템에 포함된 상의를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 상의에 포함된 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류 시스템에 포함된 벨트를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 정지, 걷기 및 달리기 동작에 따라 전력 공급을 제어하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 걷기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지를 출력하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 달리기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지를 출력하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 일실시예에 따른 LED 모듈의 고장 개수를 판별하는 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 일실시예에 따른 LED 모듈의 고장 개수 및 성능 저하 개수를 판별하는 동작을 설명하기 위한 순서도이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

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.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

실시예들은 퍼스널 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트 폰, 텔레비전, 스마트 가전 기기, 지능형 자동차, 키오스크, 웨어러블 장치 등 다양한 형태의 제품으로 구현될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류 시스템(1)을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 스마트 의류 시스템(1)은 스마트 의류(10) 및 사용자 단말(20)을 포함할 수 있다. 스마트 의류(10)는 에너지 하베스터부(1101)를 포함하는 신발(100) 및 하의(200), 벨트(300) 및 상의(400) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 스마트 의류 시스템(1)의 구성 요소보다 더 많은 구성요소가 포함될 수 있으며, 더 적은 구성요소가 포함될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 스마트 의류(10) 중 적어도 하나 이상은 사용자 단말(20)과 유무선 네트워크를 이용하여 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상의(400)에 포함된 디스플레이 장치(미도시)는 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), 셀룰러 네트워크 등의 무선 통신 기술을 이용하여 사용자 단말(20)과 연결될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 스마트 의류(10)는 스마트 의류(10)에 포함된 신발(100), 하의(200), 벨트(300) 및, 상의(400) 중 적어도 하나 이상으로부터 생성된 전력을 이용하여 소정의 전자 장치를 충전하는 기능을 제공하는 장치를 의미할 수 있다. 또한, 스마트 의류(10)는 데이터를 송수신하도록 사용자 단말(20)과 통신가능하게 결합되어 사용자 단말(20)에서 생성된 데이터 신호를 미리 정해진 방식으로 사용자에게 제공하는 장치를 의미할 수 있다. 도 1에 도시된 스마트 의류 시스템(1)은 하나의 예시에 불과하며, 본 명세서의 실시예에서 스마트 의류(10)는 사용자 단말(20)과 상호작용할 수 있는 사용자의 신체에 착용가능한 구조를 가지는 의복을 의미할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 스마트 의류(10)에 포함된 신발(100)은 사용자의 발에 착용될 수 있는 구성으로서, 에너지 하베스팅 기술을 구현할 수 있는 압전 소자를 포함하고, 압전 소자에 가해진 압력을 전기 에너지로 변환하여 스마트 의류(10)에 전력을 공급할 수 있다. 신발(100)이 압전 소자를 이용하여 전력을 생산하는 구체적인 설명은 후술한다.

일 실시예에 따르면, 스마트 의류(10)에 포함된 하의(200)는 사용자의 하체에 착용될 수 있는 구성으로서, 신발(100)에서 생산된 전력을 유선 또는 무선으로 수신하거나 수신한 전력을 상의(400)로 유선 또는 무선으로 전달할 수 있다. 하의(200)가 신발(100)에서 생산한 전력을 송수신하는 구체적인 설명을 후술한다.

일 실시예에 따르면, 스마트 의류(10)에 포함된 벨트(300)는 사용자의 하의에 추가적으로 착용될 수 있는 구성으로서, 신발(100)에서 생산된 전력을 저장하거나 부하로 공급할 수 있도록 기능하는 배터리부(미도시)를 포함할 수 있다. 벨트(300)가 신발(100)에서 생산된 전력을 저장하거나 부하로 공급하는 구체적인 설명은 후술한다.

일 실시예에 따르면, 스마트 의류(10)에 포함된 상의(400)는 사용자의 상체에 착용될 수 있는 구성으로서, 하의(200)로부터 신발(100)에서 생산된 전력을 수신하고 이를 전력원으로 사용할 수 있는 소정의 장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상의(400)는 부하 장치로서 소매 부분에 디스플레이 장치(미도시) 또는 충전부를 포함할 수 있으며, 디스플레이에 제공되는 전력은 신발(100)로부터 공급될 수 있다. 상의(400)가 수신한 전력을 이용하여 소정의 장치를 구동하는 구체적인 설명은 후술한다.

일 실시예에 따르면, 사용자 단말(20)은 스마트 의류(10)와 데이터 신호를 송수신하거나 스마트 의류(10)를 제어하기 위한 인터페이스를 갖춘 장치를 통칭할 수 있으며, 스마트 의류(10)와 데이터 신호를 송수신하고 스마트 의류(10)를 제어하기 위한 동작만을 수행하기 위한 전용 단말기만을 의미하지는 않는다. 즉, 사용자 단말(20)은 퍼스널 컴퓨터, 랩탑, 타블렛, 스마트폰 등을 포함할 수 있다.

예를 들면, 사용자 단말(20)은 소정의 전자 장치일 수 있거나 또는 스마트 의류(10)는 소정의 전자 장치를 포함할 수 있으며, 전자 장치는 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크톱 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 전자 안경과 같은 head-mounted-device(HMD), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 스마트카(smart car) 또는 스마트 와치(smartwatch)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치는 통신 기능을 갖춘 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들자면, 전자 장치는 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치는 각종 의료기기(예: MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치 및 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛, 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller’s machine) 또는 상점의 POS(point of sales) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치는 통신 기능을 포함한 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 입력장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따른 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 또한, 일실시예에 따른 전자 장치는 플렉서블 장치일 수 있다. 또한, 일실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다. 다양한 실시예에서 이용되는 유저라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.

일 실시예에 따른 전자 장치는 프로세서, 메모리, 유저 인터페이스 및 통신 인터페이스를 포함하고, 다른 전자 장치와 네트워크를 통해 연결될 수 있다. 통신 인터페이스는 유, 무선 네트워크 또는 유선 직렬 통신 등을 통하여 소정 거리 이내의 다른 전자 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 네트워크는 일실시예에 따른 통계적 공정 관리 시스템 내 다양한 개체들(entities) 간의 유, 무선 통신을 가능하게 한다. 시스템 내 주체들은 네트워크를 통해 서로 통신할 수 있고, 네트워크는 표준 통신 기술 및/또는 프로토콜들을 사용할 수 있다. 이때, 네트워크는 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), WiBro(Wireless Broadband), 3G(3rd Generation), LTE(Long-Term Evolution), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Acces) 및 5G(5th generation)등을 포함하나 이에 한정되지 않으며, 정보를 송수신할 수 있는 다른 종류의 네트워크가 될 수도 있음을 통신 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.

일 실시예에 따르면, 사용자 단말(20)은 이를 이용하는 사용자마다 구분되는 계정(식별 정보)과 같은 사용자 정보를 이용하여 스마트 의류(10)와 연결될 수 있다. 따라서, 스마트 의류(10)를 이용하는 사용자를 구분하는 기준은 스마트 의류(10)와 연결되는 사용자 단말(20)을 이용하는 사용자 정보(예컨대, 계정)일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 스마트 의류 시스템(1)에 사용자 단말(20)이 포함되며 사용자 단말(20)이 스마트 의류(10)와 연결된 경우, 스마트 의류(10)는 내장된 입력부 또는 인터페이스에 대한 사용자의 입력에 기초하여 동작될 수도 있고, 사용자 단말(20)에 대한 사용자의 입력에 기초하여 동작될 수도 있다. 스마트 의류 시스템(1)에 사용자 단말(20)이 포함되지 않은 경우, 스마트 의류(10)는 내장된 입력부 또는 인터페이스에 대한 사용자의 입력에 기초하여 동작될 수 있다.

한편, 후술하는 바와 같이, 본 명세서의 신발, 하의 및 상의 사이의 전기 에너지의 전달은 무선으로 전달되는 것으로 설명되었으나, 전도성 섬유 또는 외부 전도성 단자를 이용하여 유선으로 연결될 수 있음은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 2는 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅부를 포함하는 신발(100)을 설명하기 위한 도면이다.

일 실시예에 따르면, 신발(100)은 신발(100)의 하부에 위치한 밑창(110), 중간에 위치한 발등부(도면부호 미표시) 및 상부에 위치한 발목부(120)를 포함한다. 신발(100)의 밑창(110)은 사용자의 발의 바닥과 접하는 부분으로서, 에너지 하베스팅을 위한 소자를 포함할 수 있다. 발등부는 사용자의 발등을 감싸는 부분이고, 발목부(120)는 사용자의 발등보다 위쪽의 발목 부분을 감싸는 부분이다. 발목부(120)의 위치는 반드시 사용자의 발목까지 올라올 필요는 없으나, 후술하는 바와 같이, 신발에서 생산된 전력을 하의로 전달하기 위해서는 하의의 밑단과 근접하여 위치하는 것이 바람직하다.

일 실시예에 따르면, 신발(100)의 밑창(110)은 에너지 하베스터부(1101), 정류부(1103) 및 발진부(1105)를 포함할 수 있다. 에너지 하베스터부(1101)는 사용자의 움직임에 의해 에너지를 발생시킬 수 있는 소자, 예를 들면 압전 소자 등을 포함할 수 있다. 사용자가 신발(100)을 발에 착용하고 움직일 경우, 사용자는 신발(100)의 밑창(110)에 수직 방향으로 힘을 가하게 되고, 신발(100)의 밑창(110)에 포함된 에너지 하베스터부(1101)의 압전 소자는 사용자가 가하는 수직 방향의 힘에 크기에 따른 전기 에너지를 생산할 수 있다. 즉, 신발(100)은 에너지 하베스터부(1101)를 포함함으로써, 사용자의 걷거나 뛰는 등의 일상적인 움직임에도 전기 에너지를 생산할 수 있게 함으로써, 추가적인 외부 전력 공급원 없이도 스마트 의류(10)에 전력을 공급할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 정류부(1103)는 에너지 하베스터부(1101)에서 발생된 전기 에너지를 직류 전원으로 변환하는 소자로서, 정류부(1103)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있는 임의의 공지된 소자를 포함하면 족하다. 예를 들어, 에너지 하베스터부(1101)에 포함된 압전 소자에 의해 발생되는 교류 전원은 사용자가 가하는 압력의 크기에 따라 달라질 수 있고, 정류부(1103)에 의해 발생된 교류 전원을 직류 전원으로 변환시킴으로써, 후술하는 바와 같이 발진부(1105)의 입력 신호로서 입력할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 발진부(1105)는 정류부(1103)를 통해 변환된 직류 전원을 미리 정해진 주파수를 가지는 교류 전원으로 변환시키는 소자로서, 발진부(1105)는 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있는 임의의 공지된 소자를 포함하면 족하다. 예를 들어, 발진부(1105)는 입력된 교류 전원을 송신 공진 코일의 미리 정해진 제1 공진 주파수와 동일하도록 직류 전원을 발진시킬 수 있으며, 제1 공진 주파수를 가지도록 변환된 교류 전원은 제1 공진 주파수와 동일한 공진 주파수를 가지는 수신 공진 코일로 전달될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 신발(100)의 발목부(120)의 적어도 일부는 자기 공진 방식의 무선 전력 전달을 위한 제1 공진 코일(제1 송신 공진 코일)을 포함할 수 있다. 제1 공진 코일은 제1 공진 주파수를 공진 주파수로 가지는 코일이며, 발진부(1105)에서 변환된 제1 공진 주파수의 전력을 제1 공진 주파수와 동일한 주파수에서 공진하는 수신 공진 코일로 전달할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 공진 코일은 신발(100)의 발목부(120)의 전방 부분에 위치할 수 있거나, 발목부(120)를 둘러싸고 위치할 수 있다. 제1 공진 코일의 위치는 제1 공진 코일의 형태 및 길이에 따라 다양한 구현 방식이 적용될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상술한 에너지 하베스터부(1101), 정류부(1103) 및 발진부(1105)는 모두 신발(100)의 밑창(110)에 위치한 소자일 수 있거나, 또는 에너지 하베스터부(1101)가 압력 소자를 포함할 경우 에너지 하베스터부(1101)는 신발 밑창(110)에 위치하고, 정류부(1103)와 발진부(1105)는 신발(100)의 발등부에 위치할 수 있다. 또한, 에너지 하베스터부(1101), 정류부(1103) 및 발진부(1105)는 모두 신발(100) 내에서 유선으로 연결될 수 있으며, 무선으로 연결될 경우 무선 연결을 위한 추가적인 소자들을 더 포함할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅부를 각각 포함하는 한 쌍의 신발(100)을 설명하기 위한 도면이다.

한 쌍의 신발(100) 각각은 하부에 위치하는 밑창, 중간에 위치하는 발등부 및 상부에 위치하는 발목부를 포함할 수 있다.

한 쌍의 신발(100) 중 어느 하나의 밑창인 제1 밑창(1110)은 제1 에너지 하베스터부(1111), 제1 무게 측정부(1113), 제1 통신부(1115) 및 제1 프로세서(1117)를 포함할 수 있다.

한 쌍의 신발(100) 중 다른 하나의 밑창인 제2 밑창(1120)은 제2 에너지 하베스터부(1121), 제2 무게 측정부(1123), 제2 통신부(1125) 및 제2 프로세서(1127)를 포함할 수 있다.

제1 에너지 하베스터부(1111)는 제1 밑창(1110)에 가해진 수직 방향으로의 압력에 의해 전기 에너지를 발생시키는 압전 소자를 포함할 수 있으며, 제1 에너지 하베스터부(1111)에 의해 생산되는 전력을 설명의 편의상 제1 전력으로 칭하기로 한다.

제2 에너지 하베스터부(1121)는 제2 밑창(1120)에 가해진 수직 방향으로의 압력에 의해 전기 에너지를 발생시키는 압전 소자를 포함할 수 있으며, 제2 에너지 하베스터부(1121)에 의해 생산되는 전력을 설명의 편의상 제2 전력으로 칭하기로 한다.

제1 무게 측정부(1113)는 제1 밑창(1110)에 가해진 무게를 측정하는 로드셀을 포함할 수 있으며, 제1 무게 측정부(1113)를 통해 측정된 무게를 설명의 편의상 제1 무게로 칭하기로 한다.

제2 무게 측정부(1123)는 제2 밑창(1120)에 가해진 무게를 측정하는 로드셀을 포함할 수 있으며, 제2 무게 측정부(1123)를 통해 측정된 무게를 설명의 편의상 제2 무게로 칭하기로 한다.

제1 통신부(1115) 및 제2 통신부(1125)는 유무선 통신 기술을 이용하여 사용자 단말(20)과 연결되고 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 제1 통신부(1115)는 제1 무게 측정부(1113)를 통해 측정된 제1 무게 데이터를 사용자 단말(20)로 전송하고, 제2 통신부(1125)는 제2 무게 측정부(1123)를 통해 측정된 제2 무게 데이터를 사용자 단말(20)로 전송할 수 있다.

제1 프로세서(1117)는 제1 에너지 하베스터부(1111), 제1 무게 측정부(1113) 및 제1 통신부(1115)의 동작을 제어할 수 있다.

제2 프로세서(1127)는 제2 에너지 하베스터부(1121), 제2 무게 측정부(1123) 및 제2 통신부(1125)의 동작을 제어할 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류 시스템에 포함된 하의(200)를 설명하기 위한 도면이다.

일 실시예에 따르면, 하의(200)는 한 쌍의 다리부(210) 및 본체부(220)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 다리부(210) 각각은 밑단부(2101) 및 상단부(2103)를 포함하고, 본체부(220)는 한 쌍의 다리부(210)의 상단부(2103)의 각각과 접할 수 있다. 하의(200)는 사용자의 하체에 착용될 수 있으며, 후술하는 바와 같이, 신발(100)로부터 발생된 전기 에너지를 수신하여 상의(400)로 송신할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 하의(200)의 적어도 일부는 전도성 섬유로 직조된 직물로 제조될 수 있으며, 구체적으로 전도성 섬유는 은을 포함하는 섬유일 수 있다. 은을 포함하는 전도성 섬유는 직조하고자 하는 섬유에 은을 도포하는 방식으로 제조될 수 있고, 또는 은사와 섬유사를 함께 직조하여 제조될 수도 있다. 이렇듯 하의(200)의 적어도 일부를 전도성 섬유로 직조함으로써, 다리부(210)의 밑단부(2101)로부터 수신한 전력을 유선으로 본체부(220)의 상단까지 전달할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 다리부(210)의 밑단부(2101)는 제2 공진 코일(제1 수신 공진 코일)을 포함할 수 있으나, 제2 공진 코일의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 공진 코일은 밑단부의 적어도 일부에 위치할 수 있거나 밑단부를 둘러싸고 위치할 수 있다. 제2 공진 코일의 공진 주파수는 제1 공진 코일의 공진 주파수와 동일한 제1 공진 주파수일 수 있다. 즉, 신발(100)의 발목부(120)에 포함된 제1 공진 코일과 하의(200)의 밑단부(2101)에 포함된 제2 공진 코일의 공진 주파수를 일치시킴으로써, 자기 공진 방식을 이용하여 신발(100)에서 하의(200)로 전력을 무선으로 전달할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 신발(100)의 발목부(120)에 포함된 제1 공진 코일은 단일 턴의 1차 코일 및 1차 코일로부터 소정의 거리만큼 이격되어 배치된 복수 턴의 2차 코일(송신 공진 코일)로 구성될 수 있고, 또한 하의(200)의 밑단부(2101)에 포함된 제2 공진 코일은 복수 턴의 1차 코일(수신 공진 코일)과 1차 코일로부터 소정의 거리만큼 이격되어 배치된 단일 턴의 2차 코일로 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제2 공진 코일로부터 수신된 전력은 하의(200)에 포함된 정류부(미도시)를 통해 직류 전원으로 변환될 수 있고, 변환된 직류 전원은 하의(200)의 적어도 일부로 구성되는 전도성 섬유를 통해 유선으로 본체부(220)까지 전달될 수 있다. 전도성 섬유는 하의(200)의 적어도 일부를 구성하는 것으로 설명되었지만, 보다 낮은 저항 값을 가지도록 다리부(210)의 밑단부를 제외한 부분이 모두 전도성 섬유로 제조될 수 있다.

일 실시예에 다르면, 전도성 섬유를 통해 유선으로 본체부(220)까지 전달된 전력은 제3 공진 코일(제2 송신 공진 코일)을 통해 상의(400)로 전달될 수 있다. 구체적으로, 제3 공진 코일은 본체부(220)의 상단부에 위치할 수 있다. 제3 공진 코일은 제1 공진 주파수와는 상이한 제2 공진 주파수를 가지는 공진 코일로서, 후술하는 바와 같이, 상의(400)에 포함된 제2 공진 주파수와 동일한 공진 주파수를 가지는 제4 공진 코일로 전력을 전달할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 다리부(210)의 밑단부(2101)에서 수신되고 정류기(미도시)에 의해 직류 전원으로 변환된 전력을 제2 주파수를 가지는 교류 전원으로 변환하도록, 본체부(220)는 발진기(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이렇듯, 신발에서 에너지 하베스팅에 의해 생성된 전력은 제1 공진 주파수를 가지는 제1 공진 코일 및 제2 공진 코일에 의해 신발에서 하의로 무선으로 전달되고, 제2 공진 주파수를 가지는 제3 공진 코일 및 제4 공진 코일에 의해 하의의 전력을 상의로 무선으로 전달할 수 있으며, 상기 제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수는 서로 상이하여, 무선으로 전달되는 전력이 서로 간섭받지 않고 원하는 공진 코일로 정확히 전달될 수 있다.

한편, 일 실시예에 따르면, 하의(200)의 밑단부(2101)에 포함된 제2 공진 코일의 위치는 신발(100)의 발목부(120)에 포함된 제1 공진 코일의 위치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 공진 코일이 신발(100)의 발목부(120)의 전방 부분에 집중적으로 위치하는 경우 제2 공진 코일은 신발(100)의 발목부(120)와 인접한 하의(200)의 밑단부(2101)의 일부에 위치할 수 있고, 제1 공진 코일이 신발(100)의 발목부(120)를 둘러싸고 위치하는 경우 제2 공진 코일은 하의(200)의 밑단부(2101)를 둘러싸고 위치할 수 있다. 제2 공진 코일의 위치 및 형태는 제1 공진 코일의 위치 및 형태에 따라 다양한 구현 방식이 적용될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제3 공진 코일은 하의(200)의 본체부(220)의 상단부에 포함될 수 있으며, 제3 공진 코일은 본체부(220)의 상단부의 적어도 일부에 위치하거나 본체부(220)의 상단부를 둘러싸는 형태로 위치될 수 있다. 제3 공진 코일은 하의(200)의 본체부(220)의 소정의 위치에 포함된 발진기(미도시)와 연결되며, 발진기(미도시)는 전도성 섬유를 통해 밑단부(2101)에 포함된 정류부(미도시)로부터 변환된 직류 전원을 유선으로 전달받을 수 있다. 한편, 제3 공진 코일의 위치 및 형태에 따라 다양한 구현 방식이 적용될 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류 시스템에 포함된 상의(400)를 설명하기 위한 도면이다.

일 실시예에 따르면, 상의(400)는 한 쌍의 팔부(410) 및 상기 한 쌍의 팔부와 각각 접하는 몸통부(420)를 포함할 수 있다. 상의는 사용자의 몸통 및 팔에 착용될 수 있으며, 후술하는 바와 같이, 신발(100)로부터 발생된 전기 에너지를 하의를 통해 수신하여, 상의의 전자 장치에 에너지 공급원으로써 사용할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상의(400)의 적어도 일부는 전도성 섬유로 직조된 직물로 제조될 수 있으며, 구체적으로 전도성 섬유는 은을 포함하는 섬유일 수 있다. 전도성 섬유와 관련하여 앞서 상술한 내용과 중복되는 내용은 생략한다. 상의(400)의 적어도 일부는 전도성 섬유로 직조되며, 후술하는 바와 같이, 상의(400)의 몸통부(420)에 포함된 제4 공진 코일로부터 수신한 전력을 손목부(4101) 또는 주머니부(4103)까지 유선으로 전달할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 팔부(410)는 손목부(4101)를 포함할 수 있으며, 손목부(4101)는 디스플레이 장치(4200)를 포함할 수 있다. 손목부(4101)는 팔부(410) 중 몸통부(420)와 멀어지는 방향으로 팔부(410)의 하단부에 위치한 구성으로서, 디스플레이 장치(4200)를 구동할 수 있도록, 신발(100)에서 생성된 에너지 하베스팅 에너지를 자기 공진 방식 무선 전력 전송을 이용하여 전달받는다. 디스플레이 장치(4200)의 구체적인 설명은 도 6을 참조하여 후술한다.

일 실시예에 따르면, 몸통부(420)의 밑단부(미도시)는 제4 공진 코일(제2 수신 송진 코일)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제4 공진 코일은 몸통부(420)의 밑단부의 적어도 일부에 위치하거나 또는 몸통부(420)의 밑단부를 둘러싸고 위치할 수 있지만, 제4 공진 코일의 위치는 이에 한정되지 않는다. 몸통부(420)의 밑단부는 하의(200)의 본체부(220)의 상단부와 인접한 부분으로서, 하의(200)에 포함된 제3 공진 코일로부터 전송되는 전력의 효율을 향상시킬 수 있도록 제3 공진 코일과 인접한 거리에 형성될 수 있다. 제4 공진 코일의 공진 주파수는 제3 공진 코일의 공진 주파수와 동일한 제2 공진 주파수일 수 있다. 즉, 하의(200)의 본체부(220)에 포함된 제3 공진 코일과 상의(400)의 몸통부(420)에 포함된 제4 공진 코일의 공진 주파수를 일치시킴으로써, 자기 공진 방식을 이용하여 하의(200)에서 상의(400)로 전력을 무선으로 전달할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상의(400)의 밑단부에 포함된 제4 공진 코일은 단일 턴의 1차 코일 및 1차 코일로부터 소정의 거리만큼 이격되어 배치된 복수 턴의 2차 코일(수신 공진 코일)로 구성될 수 있고, 하의(200)의 본체부(220)에 포함된 제3 공진 코일은 복수 턴의 1차 코일(송신 공진 코일)과 1차 코일로부터 소정의 거리만큼 이격되어 배치된 단일 턴의 2차 코일로 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제3 공진 코일로부터 수신된 전력은 상의(400)에 포함된 정류부(미도시)를 통해 직류 전원으로 변환될 수 있고, 변환된 직류 전원은 상의(400)의 적어도 일부로 구성되는 전도성 섬유를 통해 유선으로 팔부(4100) 또는 몸통부(420)로 전달될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전도성 섬유는 상의(400)의 가장자리를 따라 형성될 수 있다.

이렇듯, 신발에서 에너지 하베스팅에 의해 생성된 전력은 제1 공진 주파수를 가지는 제1 공진 코일 및 제2 공진 코일에 의해 신발에서 하의로 무선으로 전달되고, 제2 공진 주파수를 가지는 제3 공진 코일 및 제4 공진 코일에 의해 하의의 전력을 상의로 무선으로 전달할 수 있다. 또한, 상기 제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수는 서로 상이하여, 무선으로 전달되는 전력이 서로 간섭받지 않고 원하는 공진 코일로 정확히 전달될 수 있으며, 신발에서 상의로 자기 공진 방식을 통해 무선으로 전력을 전달하는 경우보다 공진 코일 간의 거리가 작아 무선 전력 전송의 효율을 크게 증가시킬 수 있다. 또한, 종래 상의에 웨어러블 장치가 구비되는 경우 웨어러블 장치를 탈부착하여 별도의 전력원에 연결하여 충전해야 하는 경우가 있었으나, 본 명세서에 따른 실시예들은 신발에 구비된 에너지 하베스터부를 통해 에너지를 공급받음으로써 별도의 전력 공급원 없이도 상의까지 전력을 공급할 수 있다.

한편, 디스플레이 장치(4200) 및 주머니부(4103)의 동작에 관한 설명은 도 6을 참조하여 후술한다.

일 실시예에 따르면, 제1 에너지 하베스터부(1111) 및 제2 에너지 하베스터부(1121) 각각에 포함된 압전 소자에 의해 발생된 전기 에너지는 자기 공진 방식 무선 전력 전송을 이용하여, 신발(100)에서 하의(200) 및 상의(400)로 순차적으로 전송될 수 있으며, 결국, 제1 에너지 하베스터부(1111) 및 제2 에너지 하베스터부(1121) 각각에서 생산된 전력이 디스플레이 장치(4200)로 공급될 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 상의에 포함된 디스플레이 장치(4200)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(4200)는 제3 프로세서(4210), 제3 통신부(4220), 메모리(4230), 입력부(4240), 출력부(4250), 센서부(4260)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 디스플레이 장치(4200)는 도 6에 도시된 구성 요소들 중에서 적어도 일부를 조합하여 포함할 수 있다.

제3 통신부(4220)는 유무선 통신 기술을 이용하여 사용자 단말(20)과 연결되고 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 제3 통신부(4220)는 사용자 단말(20)에 디스플레이 장치(4200)의 펌웨어 정보, 스마트 의류의 정보, 제어 명령 등을 전송할 수 있고, 사용자 단말(20)로부터 사용자 알람 신호, 사용자 단말의 등록 정보 등의 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 제3 통신부(4220)는 사용자 단말(20)에 디스플레이 장치(4200)의 동작 정보 또는 상태 정보를 전송하고, 사용자 단말(20)로부터 디스플레이 장치(4200)의 사용자 설정 정보 또는 제어 신호 등을 수신할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 사용자 알람 신호는 사용자 단말(20)에 주목할 만한 상태 변경이 발생한 경우 해당 상태 변경을 사용자에게 알리기 위한 신호이다. 예를 들어, 사용자 단말(20)이 SMS, LMS, 전자 메일, 메신저 메시지, 단말 푸시 알람 또는 전화 등을 수신한 경우, 사용자 단말(20)로부터 사용자의 확인이 필요하다는 신호를 미리 정해진 아이콘을 이용하여 디스플레이 장치(4200)로 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 사용자 단말의 등록 정보는 스마트 의류(10)와 연결된 사용자 단말(20)을 식별할 수 있는 정보로서, 사용자 단말의 모델 정보, 사용자의 계정 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 사용자 설정 정보는 디스플레이 장치(4200)를 구동하였을 때 사용자가 원하는 화면이 표시되도록 제어하는 정보로서, 디스플레이(4253) 화면에 나타나는 디폴트 화면에 관한 설정 정보, 디스플레이(4253) 화면에 표시되는 유저 인터페이스에 관한 설정 정보를 포함할 수 있다.

제3 통신부(4220)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다.

메모리(4230)는 디스플레이 장치를 구동하기 위한 펌웨어, 사용자 단말의 등록 정보, 사용자의 계정 정보, 사용자 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(4230)는 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive) 또는 SSD(Solid State Drive)와 같은 보조 기억 장치뿐만 아니라, RAM(Random Access Memory)와 같은 주 기억 장치도 포함할 수 있다.

입력부(4240)는 사용자의 음성을 포함하는 오디오 데이터를 수신하는 마이크로폰 및 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부는 외부의 음향 신호를 전기적인 소리 데이터로 생성하는 마이크로폰, 터치패드, 터치 스크린, 기계식 입력 수단 등을 포함할 수 있다. 입력부에서 수신한 오디오 데이터나 사용자 입력 신호는 제3 프로세서(4210)에 의하여 분석되어, 사용자의 제어 명령으로 이용될 수 있다.

출력부(4250)는 스피커(4251) 및 디스플레이(4253)를 포함할 수 있다. 출력부(4250)는 스피커(4251)를 통해 사용자에게 소리 피드백을 제공할 수 있으며, 제공되는 소리 피드백에는 합성 음성, 빕(beep) 소리, 음악 등이 포함될 수 있다. 또는, 출력부(4250)는 디스플레이(4253)를 통해 디스플레이 장치(4200)의 동작 상태, 동작 모드 (또는 프로파일), 메뉴 버튼, 응답 등의 화상 피드백을 제공할 수 있다.

디스플레이(4253)는 디스플레이 장치(4200)에서 처리되는 정보를 표시할 수 있다. 예컨대, 디스플레이(4253)는 디스플레이 장치(4200)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행 화면 정보, 실행 화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 등을 표시할 수 있다.

센서부(4260)는 디스플레이 장치(4200)의 동작을 위한 센서들을 포함할 수 있으며, 압력 센서(4261), 정전 용량형 터치 센서(4263) 및 조도 센서(4265)를 포함할 수 있다.

압력 센서(4261)는 수직 및 수평 방향으로 인가된 힘을 측정하여 전기 신호를 생성하는 센서로서, 디스플레이 장치(4200)의 하우징 또는 내부에 배치될 수 있다. 압력 센서(151)는 일 시점에서 인가된 힘을 측정하여 전기 신호를 생성할 수도 있지만, 일정 기간 동안(예를 들어, 약 5초)의 연속된 압력을 측정하여 전기 신호를 생성할 수도 있다. 또한, 인가된 압력에 관해 생성된 전기 신호는 메모리(4230)에 저장될 수 있다.

정전 용량형 터치 센서(4263)는 물리적 자극이나 기계적 자극에 대응하여 변화하는 전극간의 정전용량의 변화를 검출하여 전기신호로 변환하는 센서로서, 디스플레이 장치(4200)의 하우징 또는 내부에 배치될 수 있다. 정전 용량형 터치 센서(4263)는 일 시점에서 변화되는 정전 용량을 측정하여 전기 신호를 생성할 수도 있지만, 일정 기간 동안(예를 들어, 약 5초)의 연속된 정전 용량의 변화량을 측정하여 전기 신호를 생성할 수도 있다. 또한, 정전 용량의 변화에 따라 생성된 전기 신호는 메모리(4230)에 저장될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제3 프로세서(4210)는 압력 센서(4261) 및 정전 용량형 터치 센서(4263)에서 측정된 전압 값이 미리 정해진 임계값 이상인 경우, 디스플레이 장치(4200)를 구동하도록 구동 신호를 생성할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(4200)의 구동 신호는 디스플레이(4253)가 미리 설정된 화면을 미리 설정된 시간 동안 표시하도록 제어하는 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 디스플레이 장치(4200)를 5초 동안 길게 누른 경우, 디스플레이 장치(4200)가 구동될 수 있고, 사용자가 미리 설정한 화면(예를 들어, 현재 시간 표시 화면)이 미리 설정된 시간 동안(예를 들어, 5초 동안) 디스플레이(4253)에 표시될 수 있다.

조도 센서(4265)는 주변 빛의 밝기에 따라 달라지는 저항 값의 변화를 이용한 센서로서, 디스플레이 장치(4200)의 외부 하우징에 장착될 수 있다. 예를 들어, 조도 센서(4265)의 주변에서 감지되는 빛의 양이 미리 정해진 임계값 미만인 경우, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)가 미리 설정된 화면을 표시하도록 제어할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 디스플레이 장치(4200)의 각 구성 요소들을 구동하기 위하여 센서부(4260)와 입력부(4240)에서 획득한 데이터를 분석 및 처리하고, 정보를 출력하기 위해 출력부(4250)를 제어할 수 있다. 또한, 제3 프로세서(4210)는 메모리(4230)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 디스플레이 장치(4200)의 구성 요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 사용자에 의하여 설정되거나 자동으로 설정된 디스플레이 설정 정보에 기초하여 디스플레이(4253)에 대한 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 신호는 디스플레이(4253)의 화면에 나타나는 유저 인터페이스 및 사용자 설정에 따른 화면을 제어하는 신호를 의미할 수 있다. 예컨대, 사용자가 디스플레이(4253) 화면에 나타나는 화면 정보를 미리 설정한 경우, 제3 프로세서(4210)는 입력부(4240) 또는 센서부(4260)의 입력 신호에 따라 미리 설정한 화면을 미리 설정된 시간 동안 표시하도록 디스플레이(4253)를 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제3 프로세서(4210)는 사용자가 디스플레이(4253) 화면에 나타나는 화면 정보를 미리 설정하지 않은 경우, 디폴트로 설정된 화면 또는 유저 인터페이스를 출력하도록 디스플레이(4253)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 디폴트로 설정된 화면은 시계, 스탑 워치, 사용자 단말의 상태를 표시하는 화면 중 하나일 수 있다. 시계를 표시하는 화면은 현재 시간을 나타내는 화면일 수 있고, 스탑 워치는 시작 신호로부터 측정된 시간을 실시간으로 나타내는 화면일 수 있고, 사용자 단말의 상태를 표시하는 화면은 사용자 단말의 배터리 잔량, 수신된 메시지, 메일 또는 전화의 수를 표시하는 화면일 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 디스플레이 장치(4200)를 이용하는 복수의 사용자들을 서로 구분할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 입력부(4240)의 입력에 의하여 등록된 사용자 단말의 등록 정보 또는 메모리(4230)에 저장된 사용자 단말의 등록 정보에 기초하여 현재 사용자를 결정할 수도 있고, 연결된 사용자 단말(20)의 사용자 계정 정보나 사용자 단말의 모델 정보에 기초하여 현재 사용자를 결정할 수도 있다.

제3 프로세서(4210)는 각 사용자별로 구분되는 제어 신호를 이용하여 디스플레이(4253)를 제어할 수 있다. 즉, 사용자 별로 설정한 디스플레이(4253)의 출력 설정 정보에 따라 상이한 디스플레이(4253) 화면을 출력하도록 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제3 프로세서(4210)는 스마트 의류(10)의 전체 동작을 제어할 수 있으며, 이와 관련된 자세한 설명은 도 8 내지 도 12를 참조하여 후술하기로 한다.

다시 도 6을 참조하여, 디스플레이 장치(4200) 및 주머니부(4103)의 동작에 대해 설명한다.

일 실시예에 따르면, 상의(400)의 손목부(4101)에 포함된 디스플레이 장치(4200)는 제4 공진 코일을 통해 수신한 전력을 전력원으로 공급받는다. 디스플레이 장치(4200)는 입력부(4240)를 통한 입력 신호에 기초하여 또는 센서부(4260)를 통한 입력 신호에 기초하여 구동될 수 있다. 구체적으로, 센서부(4260)를 통한 입력 신호에 기초하여 디스플레이 장치(4200)를 구동할 경우, 제3 프로세서(4210)는 센서부(4260)에서 측정된 전압값이 미리 정해진 임계값 이상인 경우, 디스플레이 장치(4200)를 구동하는 신호를 생성할 수 있다. 디스플레이 장치(4200)가 구동되면 출력부(4250)의 디스플레이(4253)는 사용자가 미리 설정한 화면 및 미리 설정한 시간 동안 화면을 표시할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 사용자는 상의(400)의 손목부(4101)에 구비된 디스플레이 장치(4200)에 구비된 입력 버튼(도면부호 미표시)을 조작하는 등의 방법으로 디스플레이 장치(4200)를 구동할 수 있고, 사용자는 디스플레이(4253)에 일정 시간 동안 압력을 가하거나 터치하는 등의 동작을 통해 사용자의 외부 자극에 따라 디스플레이(4253)에 미리 설정된 화면을 미리 설정한 시간 동안 표시할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(4200)는 외부 자극 신호가 입력된 것에 기초하여 디스플레이(4253)의 화면에 미리 설정된 화면 또는 디폴트 화면(예를 들어, 시계 또는 스탑 워치 화면)을 표시할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 디스플레이 장치(4200)의 디스플레이(4253)화면을 짧게 터치하거나 5초 이상 길게 누르는 방식(즉, 외부 자극 신호)으로 디스플레이 장치(4200)를 구동할 수 있다. 사용자의 외부 자극에 의해 디스플레이 장치(4200)가 구동된 경우, 디스플레이 장치는 사용자가 미리 설정한 화면(예를 들어, 시계 또는 스탑워치 화면)을 디스플레이(4253)에 미리 설정한 시간 동안(예를 들어, 약 5초 동안) 출력할 수 있다. 이렇듯, 사용자는 필요한 경우 상의(400)의 손목부(4201)에 포함된 디스플레이 장치(4200)를 구동하여, 원하는 화면에 대한 정보를 얻을 수 있다.

일 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(4200)는 제3 통신부(4220)를 통해 사용자 단말(20)과 연결되어, 사용자 단말(20)로부터 SMS, LMS, 전자 메일, 메신저 메시지, 단말 푸시 알람 또는 전화 수신 신호 중 적어도 하나 이상의 사용자 단말 알람 신호를 수신하고, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)를 통해 SMS, LMS, 전자 메일, 메신저 메시지, 단말 푸시 알람 또는 전화 수신 신호 중 적어도 하나와 관련된 미리 정해진 아이콘, 현재 시간 또는 스탑 워치를 포함하는 인터페이스를 생성하고, 디스플레이(4253)를 통해 출력하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 디스플레이 장치(4200)가 사용자 단말(20)로부터 SMS 메시지를 수신했다는 신호(즉, 사용자 단말 알람 신호)를 수신한 경우, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이 장치(4200)는 디스플레이(4253)에 SMS 메시지에 대응하는 미리 정해진 아이콘(메시지 모양의 아이콘)을 출력하도록 제어할 수 있다. 이로써, 사용자는 디스플레이(4253)를 통해 SMS 메시지가 온 것을 확인할 수 있고, 추가적인 연계 동작은 사용자 단말(20)을 통해 진행할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(4200)는 조도 센서를 포함할 수 있고, 제3 프로세서(4210)는 조도 센서로부터 측정된 조도 값이 미리 정해진 임계값 미만인 경우, 디스플레이(4253)를 통해 미리 정해진 화면을 표시하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 야간과 같이 사용자가 상의(400)를 착용하고 활동하는 공간의 조도가 일정 수준 이하인 경우, 제3 프로세서(4210)는 조도 센서를 통해 측정된 조도 값이 미리 정해진 임계값 미만이라고 결정할 수 있고, 디스플레이(4253)를 통해 사용자가 미리 설정한 화면(예를 들어, 단순 발광 화면, 장식적심미적 형태를 가지는 화면)을 출력하도록 제어할 수 있다. 즉, 단순 발광 화면이 출력되는 경우 사용자는 디스플레이 장치(4200)를 야간에 플래시로 사용할 수 있거나, 장식적 형태를 가지는 화면이 출력되는 경우, 사용자는 디스플레이 장치(4200)를 상의(400)에 포함된 장식으로서 이용할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 상의(400)의 주머니부(4103)는 사용자 단말(20)을 충전하기 위한 충전부로 기능할 수 있다. 보다 구체적으로, 신발(100)에서 에너지 하베스터부(1101)를 통해 생산된 전력은 제1 내지 제4 공진 코일을 통해 상의(400)로 전달될 수 있고, 상의(400)의 적어도 일부는 전도성 섬유로 직조된 직물로 제조되어, 제4 공진 코일로부터 수신한 전력을 주머니부(4103)까지 유선으로 전달할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 주머니부(4103)는 기계식 입력 수단 또는 정전 용량 감지 센서 등을 포함할 수 있으며, 무선 충전을 개시하기 위한 사용자 입력을 감시할 수 있다. 주머니부(4103)는 자기 유도 방식 무선 충전을 위한 송신 코일(미도시)을 포함할 수 있으며, 주머니부(4103)에 사용자 단말(20)이 삽입됨에 따라 사용자 단말(20)에 무선으로 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 주머니부(4103)에 포함된 충전 버튼을 누르거나, 주머니부(4103)에 포함된 정전 용량 감지 센서(미도시)가 사용자의 손에 의한 정전 용량 변화를 감지하면, 제4 공진 코일로부터 수신한 전력이 주머니부(4103)에 포함된 송신 코일에 자기장을 유도하고, 유도된 전력으로부터 자기 유도 방식 무선 충전을 이용할 수 있다. 이후, 사용자는 주머니부(4103)에 사용자 단말(20)을 삽입함으로써 사용자 단말(20)을 무선으로 충전할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 주머니부(4103)는 사용자 단말(20)을 충전하기 위한 유선 충전 단자(미도시)를 포함할 수 있다. 유선 충전 단자는 상의(400)의 적어도 일부를 구성하는 전도성 섬유와 유선으로 연결될 수 있으며, 주머니부(4103)의 미리 정해진 위치에 구비되어 사용자가 필요에 따라 사용자 단말(20)을 유선 충전 단자와 연결하여 사용자 단말(20)을 충전할 수 있다.

이처럼, 본 명세서에 따른 실시예들은 신발의 에너지 하베스터부로부터 생산된 전력을 제1 내지 제4 공진 코일을 통해 상의까지 전달함으로써, 사용자의 설정에 따른 디스플레이 화면을 출력하여 사용자가 사용자 단말과 실시간으로 상호작용할 수 있고, 전자 장치 등을 충전하는 등 별도의 전력 생산 장치 없이도 사용자의 요구에 부합하는 전자 장치에 관한 서비스를 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제3 통신부(4220)는 제1 무게 데이터 및 제2 무게 데이터를 이용하여 확인된 사용자 설정 정보를 사용자 단말(20)로부터 수신할 수 있다.

구체적으로, 제1 무게 측정부(1113)는 제1 밑창(1110)에 가해진 제1 무게를 측정할 수 있으며, 제1 통신부(1115)는 제1 무게 측정부(1113)를 통해 측정된 제1 무게 데이터를 사용자 단말(20)로 전송할 수 있다.

또한, 제2 무게 측정부(1123)는 제2 밑창(1120)에 가해진 제2 무게를 측정할 수 있으며, 제2 통신부(1125)는 제2 무게 측정부(1123)를 통해 측정된 제2 무게 데이터를 사용자 단말(20)로 전송할 수 있다.

사용자 단말(20)은 제1 무게 데이터 및 제2 무게 데이터를 미리 등록된 사용자의 무게 데이터들과 비교하여, 사용자가 누구인지 확인할 수 있으며, 확인된 사용자 계정과 연동하여 등록되어 있는 사용자 설정 정보를 추출하고, 추출된 사용자 설정 정보를 제3 통신부(4220)으로 전송할 수 있다.

출력부(4250)는 제3 통신부(4220)에 수신된 사용자 설정 정보에 기초하여 미리 정해진 사용자 맞춤형 화면을 표시할 수 있다. 이때, 제3 프로세서(4210)는 출력부(4250) 및 제3 통신부(4220)의 동작이 정상적으로 수행되도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 제1 무게 데이터 및 제2 무게 데이터를 이용하여 스마트 의류(10)를 착용한 사용자가 제1 사용자로 확인되면, 제1 사용자 전용의 맞춤형 화면이 표시될 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류 시스템에 포함된 벨트(300)를 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 벨트(300)는 배터리부(310) 및 착용부(320)를 포함할 수 있다. 착용부(320)는 하의(200)의 본체부(220)의 상단부에 지지되어 하의(200)를 착용하는 사용자의 허리를 감싸는 구성이고, 배터리부(310)는 착용부(320)의 일 끝단에 구비되어 착용부가 사용자의 허리 사이즈에 맞게 조절할 수 있는 고정 기능에 더해, 전력 충전을 위한 배터리 기능을 함께 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 배터리부(310)는 정류부(3101), 전압/전류 제어부(3103) 및 배터리 셀(3105)을 포함할 수 있다. 정류부(3101)는 하의(200)의 제2 공진 코일을 통해 전달된 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있는 소자로서, 변환된 직류 전원은 배터리 셀(3105)에 공급되어 충전하는데 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 하의(200)의 밑단부(2101)에 정류부(미도시)가 포함되고, 제2 공진 코일을 통해 전달된 교류 전원이 직류 전원으로 변환되어 전도성 섬유를 통해 벨트(300)로 전달될 수 있고, 벨트로 전달된 직류 전원이 배터리 셀(3105)에 공급되어 충전하는데 사용될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전압/전류 제어부(3103)는 배터리 셀(3105)에 정격 전류 및 정격 전압을 공급하도록 전압 및 전류를 제어하는 소자일 수 있다. 배터리 셀(3015)은 충전 및 방전이 가능한 2차 전지일 수 있으며, 충전 및 방전이 가능한 공지된 임의의 충전 소자를 사용할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 배터리부(310)의 일단은 추가적인 전도성 섬유 또는 연결 단자를 이용하여 하의(200)의 본체부(220)의 적어도 일부를 구성하는 전도성 섬유와 유선으로 연결될 수 있고, 하의로부터 전력을 전달받아 배터리부(310)를 충전할 수 있다. 이 경우, 벨트(300)와 전도성 섬유와의 연결 관계 및 전도성 섬유의 형태에 따라 하의(200)와 벨트(300)는 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 배터리부(310)의 또 다른 일단은 제3 공진 코일 또는 하의(200)의 본체부(220)의 적어도 일부를 구성하는 전도성 섬유 또는 전자 장치와 직접적으로 연결되어 부하에 전력을 공급할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 하의(200)의 본체부(220)의 상단에 제3 공진 코일을 구비하는 경우, 제 3 공진 코일과 벨트(300)와의 전기적인 간섭을 최소화하기 위해, 벨트(300)의 착용부(320) 중 하의(200)와 접촉하는 면 및 배터리부(310) 중 하의(200)와 접촉하는 면은 절연 소재로 제조될 수 있거나, 절연층을 포함할 수 있다.

예를 들어, 사용자는 배터리부(310)가 포함된 벨트(300)를 하의(200)의 본체부(220)의 미리 정해진 위치에 착용할 수 있고, 추가적인 전도성 섬유 또는 연결 단자를 이용하여 벨트(300)를 하의의 일부와 연결할 수 있다. 사용자가 벨트(300)를 착용한 경우, 신발(100)의 에너지 하베스터부(1101)로부터 생산된 전력은 제1 및 제2 공진 코일을 통해 하의(200)로 전달될 수 있고, 하의(200)로 전달된 전력은 벨트(300)의 배터리부(310)로 전달되어 배터리 셀(3105)을 충전할 수도 있다.

한편, 일 실시예에 따르면, 사용자는 상의(400)에 구비된 디스플레이 장치(4200) 또는 충전부로 기능하는 주머니부(4103)에 공급되는 전력이 부족하다고 판단하는 경우, 벨트(300)의 배터리부(310)의 부하 공급 단자와 하의(200)를 연결하여 제3 공진 코일에 전력을 전달할 수 있다. 또는, 벨트의 배터리부(310)의 부하 공급 단자는 상의(400)의 디스플레이 장치(4200), 주머니부(4103) 또는 사용자 단말(20)과 직접적으로 연결되어 전력을 공급할 수도 있다.

즉, 사용자는 상의(400)에 구비된 디스플레이 장치(4200) 또는 충전부로 기능하는 주머니부(4103)에 전력을 공급할 필요가 없는 경우, 벨트(300)의 배터리부(310)의 충전 단자와 하의(200)를 연결하여, 배터리부(310)를 충전할 수 있어, 생산되는 전력을 낭비함이 없이 저장 장치에 저장할 수 있다. 또한, 벨트(300)에 저장된 전력을 이용하여 전력 공급이 부족한 곳에 적시에 전력을 전달할 수 있어, 전력을 효율적으로 사용할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 정지, 걷기 및 달리기 동작에 따라 전력 공급을 제어하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

배터리부(310)는 압전 소자에 의해 발생된 전기 에너지의 적어도 일부를 충전할 수 있으며, 배터리부(310)에 저장된 전력을 설명의 편의상 제3 전력으로 칭하기로 한다.

S801 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력 및 제2 전력이 공급되는지 여부를 확인할 수 있다.

예를 들어, 제3 프로세서(4210)는 제1 에너지 하베스터부(1111)에서 생산된 제1 전력이 기준치 이상으로 디스플레이 장치(4200)에 공급되는지 여부를 확인하고, 제2 에너지 하베스터부(1121)에서 생산된 전력이 기준치 이상으로 디스플레이 장치(4200)에 공급되는지 여부를 확인할 수 있다.

S802 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력 및 제2 전력이 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 디스플레이 장치(4200)로 공급되는지 여부를 확인할 수 있다.

예를 들어, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력 및 제2 전력이 3회 이상으로 번갈아가면서 공급되어, 제1 전력, 제2 전력, 제1 전력, 제2 전력, 제1 전력 및 제2 전력 순으로 디스플레이 장치(4200)로 공급되는지 여부를 확인할 수 있다.

S802 단계에서 제1 전력 및 제2 전력이 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 디스플레이 장치(4200)로 공급된 것이 확인되지 않으면, S803 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 스마트 의류(10)를 착용한 사용자가 정지 동작을 유지하고 있는 것으로 판단할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 사용자가 정지 동작을 유지하고 있는 것으로 판단되면, 제1 전력 및 제2 전력을 통해 전력이 공급되지 않으므로, 배터리부(310)에 저장된 제3 전력이 디스플레이 장치(4200)에 공급되도록 제어할 수 있다.

S803 단계 이후, S801 단계로 되돌아가, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력 및 제2 전력의 공급 여부를 다시 확인할 수 있다.

한편, S802 단계에서 제1 전력 및 제2 전력이 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 디스플레이 장치(4200)로 공급된 것이 확인되면, S804 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 스마트 의류(10)를 착용한 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단할 수 있다.

예를 들어, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력 및 제2 전력이 3회 이상으로 번갈아가면서 공급되면, 스마트 의류(10)를 착용한 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단되면, 제1 전력 및 제2 전력이 디스플레이 장치(4200)에 공급되도록 제어하고, 제3 전력이 더 이상 디스플레이 장치(4200)에 공급되지 않도록 제어할 수 있다.

S805 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단된 상태에서, 제1 전력 및 제2 전력이 기준 시간 이내에 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 디스플레이 장치(4200)로 공급되는지 여부를 확인할 수 있다.

예를 들어, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력 및 제2 전력이 5초 내에 3회 이상으로 번갈아가면서 공급되는지 여부를 확인할 수 있다.

S805 단계에서 제1 전력 및 제2 전력이 기준 시간 이내에 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 디스플레이 장치(4200)로 공급된 것이 확인되면, S806 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 스마트 의류(10)를 착용한 사용자가 달리기 동작을 수행하는 것으로 판단할 수 있다.

예를 들어, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력 및 제2 전력이 5초 내에 3회 이상으로 번갈아가면서 공급되면, 스마트 의류(10)를 착용한 사용자가 달리기 동작을 수행하는 것으로 판단할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 사용자가 달리기 동작을 수행하는 것으로 판단되면, 제1 전력 및 제2 전력의 일부가 디스플레이 장치(4200)에 공급되도록 제어하고, 디스플레이 장치(4200)에 공급된 전력 이외의 나머지가 배터리부(310)에 저장되도록 제어할 수 있다.

S806 단계 이후, S801 단계로 되돌아가, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력 및 제2 전력의 공급 여부를 다시 확인할 수 있다.

한편, S805 단계에서 제1 전력 및 제2 전력이 기준 시간 이내에 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 디스플레이 장치(4200)로 공급된 것이 확인되지 않으면, S801 단계로 되돌아가, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력 및 제2 전력의 공급 여부를 다시 확인할 수 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 걷기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지를 출력하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

S901 단계에서, 상술한 바와 같이, 제3 프로세서(4210)는 스마트 의류(10)를 착용한 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단할 수 있다.

S902 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단된 상태에서, 미리 정해진 기간 동안 제1 전력의 평균값과 제2 전력의 평균값을 산출할 수 있다.

예를 들어, 제3 프로세서(4210)는 사용자가 걷기 동작을 수행하는 10초 동안 제1 전력의 평균값과 제2 전력의 평균값을 각각 산출할 수 있다.

S903 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력의 평균값과 제2 전력의 평균값에 대한 차이가 제1 기준치 보다 큰지 여부를 확인할 수 있다.

S903 단계에서 제1 전력의 평균값과 제2 전력의 평균값에 대한 차이가 제1 기준치 보다 큰 것으로 확인되면, S904 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 사용자의 걷기 동작에 자세 교정이 필요한 것으로 판단하여, 걷기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지가 출력부(4250)에서 출력되도록 제어할 수 있다. 이때, 출력부(4250)는 스피커(4251) 및 디스플레이(4253) 중 적어도 하나를 통해 자세 교정 안내 메시지를 출력할 수 있다.

예를 들어, 사용자가 걷기 동작을 수행하는 10초 동안 제1 전력의 평균값이 10W이고, 제2 전력의 평균값이 7W이고, 제1 기준치가 2W로 설정되어 있는 경우, 제1 전력의 평균값과 제2 전력의 평균값에 대한 차이가 3W로 제1 기준치 보다 크기 때문에, 걷기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지가 출력될 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 달리기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지를 출력하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

S1001 단계에서, 상술한 바와 같이, 제3 프로세서(4210)는 스마트 의류(10)를 착용한 사용자가 달리기 동작을 수행하는 것으로 판단할 수 있다.

S1002 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 사용자가 달리기 동작을 수행하는 것으로 판단된 상태에서, 미리 정해진 기간 동안 제1 전력의 평균값과 제2 전력의 평균값을 산출할 수 있다.

예를 들어, 제3 프로세서(4210)는 사용자가 달리기 동작을 수행하는 10초 동안 제1 전력의 평균값과 제2 전력의 평균값을 각각 산출할 수 있다.

S1003 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력의 평균값과 제2 전력의 평균값에 대한 차이가 제2 기준치 보다 큰지 여부를 확인할 수 있다. 여기서, 제2 기준치는 제1 기준치 보다 큰 값으로 설정될 수 있다. 즉, 달리기 동작 시 신발(100)에 가해지는 압력이 걷기 동작 시 신발(100)에 가해지는 압력 보다 크기 때문에, 달리기 동작 시에 생산되는 전력이 걷기 동작 시에 생산되는 전력 보다 크고, 이에 따라, 달리기 동작 시에 생산되는 제1 전력 및 제2 전력의 오차 범위도 커질 수 있으므로, 제2 기준치가 제1 기준치 보다 큰 값으로 설정될 수 있다.

S1003 단계에서 제1 전력의 평균값과 제2 전력의 평균값에 대한 차이가 제2 기준치 보다 큰 것으로 확인되면, S1004 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 사용자의 달리기 동작에 자세 교정이 필요한 것으로 판단하여, 달리기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지가 출력부(4250)에서 출력되도록 제어할 수 있다. 이때, 출력부(4250)는 스피커(4251) 및 디스플레이(4253) 중 적어도 하나를 통해 자세 교정 안내 메시지를 출력할 수 있다.

예를 들어, 사용자가 달리기 동작을 수행하는 10초 동안 제1 전력의 평균값이 50W이고, 제2 전력의 평균값이 44W이고, 제2 기준치가 5W로 설정되어 있는 경우, 제1 전력의 평균값과 제2 전력의 평균값에 대한 차이가 6W로 제2 기준치 보다 크기 때문에, 달리기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지가 출력될 수 있다.

도 11은 일실시예에 따른 LED 모듈의 고장 개수를 판별하는 동작을 설명하기 위한 순서도이다.

먼저, 디스플레이 장치(4200)의 출력부(4250)는 디스플레이 장치(4200)에서 처리되는 정보를 표시하는 디스플레이(4253)를 포함할 수 있으며, 디스플레이(4253)는 복수의 LED 모듈을 포함할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 디스플레이 장치(4200)에서 처리되는 정보를 표시하는 디스플레이(4253)가 복수인 경우, 복수의 디스플레이(4253)들 중 열화 상태 정보가 미리 정의된 판별 조건에 해당하는 디스플레이(4253)를 분류할 수 있다.

일실시예에 따른 열화 상태 정보는 디스플레이(4253) 각각의 누설 전류에 따른 고조파 영향 여부, 디스플레이(4253)에 포함된 LED 모듈 중에서 고장 상태인 LED 모듈의 개수, 성능 저하인 LED 모듈의 개수를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제3 프로세서(4210)는 제1 에너지 하베스터부(1111)에 의해 생산된 제1 전력, 제2 에너지 하베스터부(1121)에 의해 생산된 제2 전력 및 배터리부(310)에 저장된 제3 전력이 복수의 디스플레이(4253) 각각으로 공급되는 공급 전력에 따른 전류의 변화 추이를 분석할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 분석된 변화 추이를 미리 정의된 판별 조건에 적용하여 디스플레이(4253)의 열화 상태를 도출할 수 있다.

일실시예에 따른 미리 정의된 판별 조건은 디스플레이(4253)의 구동 시 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전력에 따른 전류의 변화 추이가, 과거에 디스플레이(4253)에 포함되는 복수의 LED 모듈 중 어느 하나 이상에서 고장 또는 성능 저하가 실제로 발생한 경우에 해당 디스플레이(4253)로 공급된 공급 전력에 따른 전류 변화 추이 중 어느 하나와 미리 정의된 오차 범위 내에서 유사한 경우, 열화 상태에 따라 디스플레이(4253)가 이상이 있다고 판별하는 조건일 수 있다.

S1101 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)의 정격 전류를 획득할 수 있다.

정격 전류는 디스플레이(4253)가 정상 작동 시 소비하는 전류를 의미한다. 제3 프로세서(4210)는 외부 데이터베이스로부터 디스플레이(4253)의 규격 정보를 획득하여, 디스플레이(4253)의 정격 전류를 획득할 수 있다.

S1102 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이 장치(4200)로 공급되는 전력을 통해 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류를 측정할 수 있다.

예를 들어, 제1 에너지 하베스터부(1111)에 의해 생산된 제1 전력, 제2 에너지 하베스터부(1121)에 의해 생산된 제2 전력 및 배터리부(310)에 저장된 제3 전력 등이 디스플레이 장치(4200)로 공급될 수 있으며, 제3 프로세서(4210)는 제1 전력, 제2 전력 및 제3 전력을 통해 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류를 측정할 수 있다.

S1103 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)에 포함된 LED 모듈 하나의 소모 전류를 획득할 수 있다.

소모 전류는 디스플레이(4253)에 포함된 LED 모듈 하나가 정상 작동 시 소비하는 전류를 의미한다. 제3 프로세서(4210)는 LED 모듈 하나의 소모 전류 정보를 외부 데이터베이스로부터 획득하여, 디스플레이(4253)에 포함된 LED 모듈 하나의 소모 전류를 획득할 수 있다.

S1104 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)의 정격 전류와 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 차를 LED 모듈 하나의 소모 전류로 나눈 값을 통해, 디스플레이(4253)에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수를 판별할 수 있다.

예를 들어, 디스플레이(4253)가 “100W 4LED 모듈”로 구현된 경우, 디스플레이(4253)의 정격 전류는 50mA일 수 있고, LED 모듈 하나의 소모 전류는 12.5mA일 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류가 50mA이면 디스플레이(4253)의 전체 모듈을 정상 동작으로 판별할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 전류가 37.5mA이면 LED 모듈 1개를 고장 개수로 판별할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 전류가 25mA이면 LED 모듈 2개를 고장 개수로 판별할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 전류가 12.5mA이면 LED 모듈 3개를 고장 개수로 판별할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 전류가 0mA이면 LED 모듈 4개를 고장 개수로 판별할 수 있다.

또한, 디스플레이(4253)가 “200W 6LED 모듈”로 구현된 경우, 디스플레이(4253)의 정격 전류는 90mA일 수 있고, LED 모듈당 소모 전류는 15mA일 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류가 90mA이면 디스플레이(4253)의 전체 모듈을 정상 동작으로 판별할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 전류가 75mA이면 LED 모듈 1개를 고장 개수로 판별할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 전류가 60mA이면 LED 모듈 2개를 고장 개수로 판별할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 전류가 45A이면 LED 모듈 3개를 고장 개수로 판별할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 전류가 30mA이면 LED 모듈 4개를 고장 개수로 판별할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 전류가 15mA이면 LED 모듈 5개를 고장 개수로 판별할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 전류가 0mA이면 LED 모듈 6개를 고장 개수로 판별할 수 있다.

도 12는 일실시예에 따른 LED 모듈의 고장 개수 및 성능 저하 개수를 판별하는 동작을 설명하기 위한 순서도이다.

도 12를 참조하면, 먼저, S1201 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)에 포함된 전체 LED 모듈의 수를 획득할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)들의 규격 정보를 외부 데이터베이스로터 획득하여, 디스플레이(4253) 포함된 전체 LED 모듈의 수를 획득할 수 있다.

S1202 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)의 정격 전류와 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 차를 LED 모듈 하나의 소모 전류로 나눈 값을 통해, 디스플레이(4253)에서 고장이 있을 것으로 예측되는 LED 모듈의 개수인 고장 후보 개수를 정의할 수 있다.

디스플레이(4253)의 정격 전류와 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 차를 LED 모듈 하나의 소모 전류로 나눈 값을 도출하는 연산 동작은 도 11을 참조하여 설명한 동작과 동일할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 고장이 있는 LED 모듈과 고장은 아니지만 성능 저하를 일으키는 LED 모듈을 구별하기 위해, 위 연산을 통해 구한 값을 디스플레이(4253)에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수로 판별하지 않고, LED 모듈의 고장 후보 개수로 판별할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 LED 모듈의 고장 후보 개수를 기초로, 아래의 세부 동작을 거쳐 디스플레이(4253)에 포함된 LED 모듈의 고장 개수 및 성능 저하 개수를 판별할 수 있다.

S1203 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)의 LED 모듈 고장 후보 개수와 전체 LED 모듈의 수의 비율을 기초로, 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 예상 노이즈를 산출할 수 있다.

디스플레이(4253)에서 LED 모듈의 일부가 고장나는 경우, 원래 디스플레이(4253)의 회로 설계를 벗어난 단선 내지 높은 저항 영역이 발생하는 셈이 된다. 이러한 단선 내지 높은 저항은 원래 디스플레이(4253)의 세부 영역의 임피던스 교란을 가져오게 되며, 이에 따라 디스플레이(4253)로 공급되는 전류의 노이즈가 발생한다. 디스플레이(4253)에 고장이 발생한 LED 모듈이 많으면 많을수록, 전류의 노이즈를 발생시키는 임피던스 교란 영역이 많아질 수 있다. 요컨대, 디스플레이(4253)에 포함된 LED 모듈의 수에서 고장 후보 개수가 많아질수록 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 크기가 감소할 뿐만 아니라, 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 노이즈가 증가하게 된다.

제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)의 전체 LED 모듈의 수에 대해, LED 모듈의 고장 후보 개수가 얼마만큼의 비율을 차지하는지 파악할 수 있다. 이 비율을 기초로, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 예상 노이즈를 산출할 수 있다. 예상 노이즈는 미리 데이터베이스화된 디스플레이(4253)별 전체 LED 모듈 수 대비 고장인 LED 모듈의 고장 개수에 따른 전류 노이즈 데이터를 참조하여 산출될 수 있다.

S1204 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류에서 측정된 노이즈와 예상 노이즈 간의 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위 이내인지 여부를 판단할 수 있다.

S1204 단계에서 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위 이내로 판단되면, S1205 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 고장 후보 개수를 디스플레이(4253)에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수로 판별할 수 있다.

구체적으로, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류에서 노이즈를 측정할 수 있으며, 측정 노이즈와 예상 노이즈의 오차가 미리 정의된 오차 범위 이내인지 판단할 수 있다. 미리 정의된 오차 범위는 실시예에 따라 달리 채용될 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 측정 노이즈와 예상 노이즈의 오차가 미리 정의된 오차 범위 이내인 경우, 측정 노이즈가 미리 데이터베이스화된 디스플레이(4253)별 전체 LED 모듈 수 대비 고장인 LED 모듈의 고장 개수에 따른 전류 노이즈와 유사하므로, 디스플레이(4253)에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수를 고장 후보 개수를 이용하여 그대로 판별할 수 있다.

S1204 단계에서 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위를 벗어난 것으로 판단되면, S1206 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 노이즈 차이를 미리 정의된 단위 오차로 나눈 값에서 반올림하여 정수 값을 산출하고, 고장 후보 개수에서 정수 값을 차감한 값을 통해, 디스플레이(4253)에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수로 판별할 수 있다.

구체적으로, 제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 측정 노이즈와 예상 노이즈의 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위를 초과하는 경우, 상기 노이즈 차이를 미리 정의된 단위 오차로 나누고, 나눈 값을 반올림하여 정수 값을 산출하고, 정수 값을 고장 후보 개수에서 제외한 값을 디스플레이(4253)에 포함된 LED 모듈의 고장 개수로 판별할 수 있다.

디스플레이(4253)에서 고장은 아직 아니지만 성능 저하를 보이는 LED 모듈이 포함된 경우, LED 모듈은 미작동이 아닌 오작동을 보이며, 전류와 전압을 불규칙하게 또는 원래 LED 모듈과 다르게 소모하게 된다. 따라서, 디스플레이(4253)에 성능 저하를 보이는 LED 모듈이 포함된 경우, 디스플레이(4253)에 고장이 발생한 LED 모듈을 포함하는 경우보다 심한 임피던스 교란이 발생한다. 따라서, 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 측정 노이즈와 예상 노이즈 간의 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위를 초과한다면, LED 모듈의 고장이 아닌 LED 모듈의 성능 저하로 추정하는 것이 합리적이다.

한편, LED 모듈이 성능 저하를 일으키는 경우, LED 모듈은 고장의 경우와 달리, 단선을 일으킨 경우에 해당하지는 않으므로, LED 모듈로 소정의 전류가 흐르게 된다. 따라서, LED 모듈이 n개 고장 났을 때 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류와 LED 모듈이 m개 성능 저하를 보일 때 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류가 동일하다면, 적어도 m > n의 관계가 성립한다.

제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 측정 노이즈와 예상 노이즈의 노이즈 오차가 미리 정의된 오차 범위를 벗어날 경우, 상기 노이즈 오차를 미리 정의된 단위 오차로 나누고 나눈 값을 반올림하여 정수 값을 구할 수 있다. 미리 정의된 단위 오차는 전체 LED 모듈의 수 대비 1개의 LED 모듈이 고장 났을 경우 디스플레이(4253)로 공급되는 전류의 노이즈일 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 정수 값을 고장 후보 개수에서 제외하여 디스플레이(4253)에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수로 판별할 수 있다.

S1207 단계에서, 제3 프로세서(4210)는 정수 값에 2를 곱한 값을 통해, 디스플레이(4253)에서 성능이 저하된 LED 모듈의 개수인 성능 저하 개수를 판별할 수 있다.

예를 들어, 디스플레이(4253)가 “100W 4LED 모듈”로 구현된 경우, 디스플레이(4253)의 정격 전류는 50mA이고, LED 모듈 하나의 소모 전류는 12.5mA일 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류가 50mA이면 전체 모듈을 정상 동작으로 판별할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류가 37.5mA이면 고장 후보 개수를 1개로 정의할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 고장 후보 개수인 1개와 LED 모듈의 수인 4개의 비율을 기초로, 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 예상 노이즈를 산출할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 측정 노이즈와 예상 노이즈 간의 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위를 초과하는지 판단할 수 있다. 제3 프로세서(4210)는 측정 노이즈와 예상 노이즈 간의 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위를 벗어나는 경우, 상기 노이즈 차이를 미리 정의된 단위 오차로 나누고 나눈 값을 반올림하여 정수 값을 구할 수 있다. 상기 정수 값은 가령, 1일 수 있다. 미리 정의된 단위 오차는 총 4개의 LED 모듈로 구성된 디스플레이(4253)에서 1개의 LED 모듈이 고장 났을 경우 디스플레이(4253)로 공급되는 공급 전류의 노이즈일 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 측정 노이즈와 예상 노이즈 간의 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위 이내인 경우, 디스플레이(4253)에서 고장이 있는 LED 모듈의 고장 개수를 1개로 판별할 수 있다.

제3 프로세서(4210)는 측정 노이즈와 예상 노이즈 간의 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위를 벗어나는 경우, 위에서 구한 정수 값이 1이라면, 정수 값을 고장 후보 개수에서 차감하여 차감한 값인 “0개”를 디스플레이(4253)에서 고장이 있는 LED 모듈의 고장 개수로 판별할 수 있다.

또한, 제3 프로세서(4210)는 위에서 구한 정수 값의 두배인 “2개”를 디스플레이(4253)에서 성능이 저하된 LED 모듈의 성능 저하 개수로 판별할 수 있다.

이상을 통해, 제3 프로세서(4210)는 정격 전류 이하의 전류가 디스플레이(4253)로 공급되면 디스플레이(4253)에 포함된 LED 모듈이 고장인지 또는 성능 저하인지 여부를 구별하여 판별할 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.

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. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

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.

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.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims

에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류로서,
하부에 위치한 밑창, 중간에 위치한 발등부 및 상부에 위치한 발목부를 포함하는 한 쌍의 신발;
한 쌍의 다리부 및 본체부를 포함하는 하의; 및
한 쌍의 팔부 및 상기 한 쌍의 팔부와 각각 접하는 몸통부를 포함하는 상의를 포함하며,
상기 한 쌍의 신발 중 어느 하나의 밑창은 제1 에너지 하베스터부, 제1 무게 측정부, 제1 통신부 및 제1 프로세서를 포함하고,
상기 한 쌍의 신발 중 다른 하나의 밑창은 제2 에너지 하베스터부, 제2 무게 측정부, 제2 통신부 및 제2 프로세서를 포함하고,
상기 제1 에너지 하베스터부 및 상기 제2 에너지 하베스터부 각각은 상기 밑창에 가해진 수직 방향으로의 압력에 의해 전기 에너지를 발생시키는 압전 소자를 포함하고,
상기 제1 무게 측정부 및 상기 제2 무게 측정부 각각은 상기 밑창에 가해진 무게를 측정하는 로드셀을 포함하고,
상기 제1 통신부는 상기 제1 무게 측정부를 통해 측정된 제1 무게 데이터를 사용자 단말로 전송하고, 상기 제2 통신부는 제2 무게 측정부를 통해 측정된 제2 무게 데이터를 상기 사용자 단말로 전송하고,
상기 제1 프로세서는 상기 제1 에너지 하베스터부, 상기 제1 무게 측정부 및 상기 제1 통신부의 동작을 제어하고, 상기 제2 프로세서는 상기 제2 에너지 하베스터부, 상기 제2 무게 측정부 및 상기 제2 통신부의 동작을 제어하며,
상기 한 쌍의 다리부 각각은 밑단부 및 상단부를 포함하고,
상기 본체부는 상기 한 쌍의 다리부 각각의 상단부와 접하고,
상기 한 쌍의 다리부 및 상기 본체부의 적어도 일부는 전도성 섬유로 직조된 작물로 제조되며,
상기 한 쌍의 팔부 및 상기 몸통부의 적어도 일부는 전도성 섬유로 직조된 작물로 제조되고,
상기 한 쌍의 팔부 각각은 손목부를 포함하고,
상기 한 쌍의 팔부 중 적어도 하나의 상기 손목부는 디스플레이 장치를 포함하고,
상기 디스플레이 장치는 출력부, 제3 통신부 및 제3 프로세서를 포함하고,
상기 제3 통신부는 상기 제1 무게 데이터 및 상기 제2 무게 데이터를 이용하여 확인된 사용자 설정 정보를 상기 사용자 단말로부터 수신하고,
상기 출력부는 상기 사용자 설정 정보에 기초하여 미리 정해진 사용자 맞춤형 화면을 표시하고,
상기 제3 프로세서는 상기 출력부 및 상기 제3 통신부의 동작을 제어하며,
상기 압전 소자에 의해 발생된 상기 전기 에너지는 자기 공진 방식 무선 전력 전송을 이용하여 상기 신발에서 상기 하의 및 상기 상의로 순차적으로 전송되어, 상기 제1 에너지 하베스터부 및 상기 제2 에너지 하베스터부로부터 생산된 전력이 상기 디스플레이 장치로 공급되며,
상기 하의의 상기 본체부의 상단부에 벨트를 더 포함하고;
상기 벨트는 상기 압전 소자에 의해 발생된 상기 전기 에너지의 적어도 일부를 충전하는 배터리부를 포함하며,
상기 제3 프로세서는,
상기 제1 에너지 하베스터부에서 생산된 제1 전력 및 상기 제2 에너지 하베스터부에서 생산된 제2 전력이 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 상기 디스플레이 장치로 공급된 것이 확인되지 않으면, 상기 스마트 의류를 착용한 사용자가 정지 동작을 유지하고 있는 것으로 판단하여, 상기 배터리부에 저장된 제3 전력이 상기 디스플레이 장치에 공급되도록 제어하고,
상기 제1 전력 및 상기 제2 전력이 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 상기 디스플레이 장치로 공급된 것이 확인되면, 상기 스마트 의류를 착용한 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단하여, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력이 상기 디스플레이 장치에 공급되도록 제어하고,
상기 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단된 상태에서, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력이 기준 시간 이내에 기준 횟수 이상으로 번갈아가면서 상기 디스플레이 장치로 공급된 것이 확인되면, 상기 스마트 의류를 착용한 사용자가 달리기 동작을 수행하는 것으로 판단하여, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력의 일부가 상기 디스플레이 장치에 공급되도록 제어하고 상기 디스플레이 장치에 공급된 전력 이외의 나머지가 상기 배터리부에 저장되도록 제어하는,
에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류.
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제1항에 있어서,
상기 제3 프로세서는,
상기 사용자가 걷기 동작을 수행하는 것으로 판단된 상태에서, 미리 정해진 기간 동안 상기 제1 전력의 평균값과 상기 제2 전력의 평균값을 산출하고, 상기 제1 전력의 평균값과 상기 제2 전력의 평균값에 대한 차이가 제1 기준치 보다 큰 것으로 확인되면, 상기 사용자의 걷기 동작에 자세 교정이 필요한 것으로 판단하여, 걷기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지가 상기 출력부에서 출력되도록 제어하고,
상기 사용자가 달리기 동작을 수행하는 것으로 판단된 상태에서, 미리 정해진 기간 동안 상기 제1 전력의 평균값과 상기 제2 전력의 평균값을 산출하고, 상기 제1 전력의 평균값과 상기 제2 전력의 평균값에 대한 차이가 제2 기준치 보다 큰 것으로 확인되면, 상기 사용자의 달리기 동작에 자세 교정이 필요한 것으로 판단하여, 달리기 동작에 대한 자세 교정 안내 메시지가 상기 출력부에서 출력되도록 제어하며,
상기 제2 기준치는 상기 제1 기준치 보다 큰 값으로 설정된 것을 특징으로 하는,
에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이 장치의 상기 출력부는 상기 디스플레이 장치에서 처리되는 정보를 표시하는 디스플레이를 포함하고,
상기 디스플레이는 복수의 LED 모듈을 포함하고,
상기 제3 프로세서는,
상기 디스플레이의 정격 전류를 획득하고,
상기 디스플레이 장치로 공급된 전력을 통해 상기 디스플레이로 공급되는 공급 전류를 측정하고,
상기 디스플레이에 포함된 LED 모듈 하나의 소모 전류를 획득하고,
상기 디스플레이의 정격 전류와 상기 공급 전류의 차를 상기 LED 모듈 하나의 소모 전류로 나눈 값을 통해, 상기 디스플레이에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수를 판별하는,
에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류.
제4항에 있어서,
상기 제3 프로세서는,
상기 디스플레이에 포함된 상기 복수의 LED 모듈의 수를 획득하고,
상기 디스플레이의 정격 전류와 상기 공급 전류의 차를 상기 LED 모듈 하나의 소모 전류로 나눈 값을 통해, 상기 디스플레이에서 고장이 있을 것으로 예측되는 LED 모듈의 개수인 고장 후보 개수를 정의하고,
상기 고장 후보 개수와 상기 LED 모듈의 전체 수의 비율을 기초로, 상기 디스플레이로 공급되는 공급 전류의 예상 노이즈를 산출하고,
상기 디스플레이로 공급되는 공급 전류에서 측정된 노이즈와 상기 예상 노이즈 간의 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위 이내인 경우, 상기 고장 후보 개수를 상기 디스플레이에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수로 판별하고,
상기 노이즈 차이가 미리 정의된 오차 범위를 초과한 경우, 상기 노이즈 차이를 미리 정의된 단위의 오차로 나눈 값에서 반올림하여 정수 값을 산출하고, 상기 고장 후보 개수에서 상기 정수 값을 차감한 값을 통해, 상기 디스플레이에서 고장이 있는 LED 모듈의 개수인 고장 개수를 판별하고, 상기 정수 값에 2를 곱한 값을 통해, 상기 디스플레이에서 성능이 저하된 LED 모듈의 개수인 성능 저하 개수를 판별하는,
에너지 하베스팅을 이용한 스마트 의류.