KR102380691B1

KR102380691B1 - 상태 감지 센서 및 이를 포함하는 차량 운전 보조 장치

Info

Publication number: KR102380691B1
Application number: KR1020170096498A
Authority: KR
Inventors: 이선화
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2022-03-31
Also published as: KR20190012864A

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 상태 감지 센서는, 차량의 조향 입력 수단의 외측을 감싸며 객체의 접촉에 따른 압력을 감지하는 상태 감지 센서에 있어서, 상기 상태 감지 센서는, 플렉서블 기판; 상기 플렉서블 기판 위에 배치되는 복수의 감지 전극; 탄소 미세 코일을 포함하며 상기 플렉서블 기판 위에 상기 복수의 감지 전극을 매립하는 반응층을 포함하고, 상기 반응층은, 상기 객체의 접촉에 따른 압력의 세기에 따라 캐패시턴스 값이 변화한다.

Description

상태 감지 센서 및 이를 포함하는 차량 운전 보조 장치{STATE DETECTING SENSOR AND DRIVER ASSISTANCE APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 차량 운전 보조 장치에 관한 것으로, 특히 운전자의 졸음운전을 감지하여 경고 신호를 발생하거나 차량의 주행 상태를 제어할 수 있도록 한 차량 운전 보조 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

자율 주행 시스템의 발전에 따라 운전자의 자세, 심박 및 체온을 감지하거나, 운전자의 머리 움직임이나 눈의 움직임을 모니터링하는 카메라 기반의 시스템 개발이 한창 진행 중에 있다.

그리고 상기 카메라 기반의 시스템은 운전자의 상태를 확인하고, 상기 운전자의 상태에 이상 징후가 있는 경우, 자동으로 자율 주행 시스템으로 운전 기능이 변경되도록 하여 차량을 비상 정지시키거나 도로변에 주차할 수 있도록 하여 사고를 사전에 방지할 수 있도록 한다.

특히, 상기 카메라 기반의 시스템의 동작 중의 일 예로, 졸음이 올 때의 신체적 특징, 특히 얼굴에서 눈꺼풀의 특징 있는 감김 패턴을 이용하여 운전자가 졸고 있는지를 감지하고, 이에 따른 졸음운전이 진행되고 있는 경우 경보음을 발생시켜 주의를 환기시켜준다.

이러한 기술들은 운전자의 얼굴을 카메라로 촬영하여 얼굴 영상을 취득하고, 취득한 얼굴 영상 중에서 눈의 위치를 찾아내어 위쪽 눈꺼풀의 경계선과 아래쪽 눈꺼풀의 경계선의 간격에 따라 운전자가 졸음 운전중에 있는지를 감지하는 방법이다.

또한, 다른 종래의 기술로는 뇌파나 안구의 움직임을 감지하여 운전자의 졸음 운전 여부나 피로도 등을 파악하는 장치들이 있었다.

그러나 상기 종래의 시스템은 영상 카메라(camera)나 별도의 뇌파 센서(sensor) 등을 이용한 기존의 운전자 부주의 판단 장치들은 영상 신호나 뇌파 신호를 처리하는데 과도한 연산량이 필요한 문제점이 있었다.

그리고 종래의 기술로는 적외선 센서를 이용하여 운전자의 상태를 감지하고, 이를 토대로 운전자의 졸음운전을 감지하여 경보를 알리는 기술도 개발되고 있다. 그러나, 상기와 같은 적외선 센서는 차량의 계기판 상에 배치되어 운전자의 상태를 감지할 수 있도록 하며, 이에 따른 차량 미관상의 문제나 차량 계기판의 시야 확보가 어려운 문제점이 있다.

또한, 현재 차량에서는 차선 이탈 경보, 측방/후방 사각지대 차량 경보, 전방 추돌 경보, 네비게이션 속도 감소 경보 등과 같은 다양한 경보 기능을 제공하고 있으며, 이에 따라 상기 졸음운전 경보와 상기 다양한 경보가 상호 맞물려 소비자의 불만을 야기시키는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) KR 2016-0050709 A

본 발명에 따른 실시 예에서는 운전자의 자세나 동공 외에 차량의 조향 입력 수단에 가해지는 운전자의 압력을 이용하여 운전자의 상태를 감지하고, 상기 감지된 운전자의 상태에 따라 경보 신호를 발생하거나 차량 자동 제어 기능이 동작하도록 하는 차량 운전 보조 장치 및 이의 동작 방법을 제공하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 운전자에 의해 가해진 압력과 다른 객체에 의해 가해진 압력을 구분하고, 상기 운전자에 의해 압력이 가해지는 경우에만 동작할 수 있는 차량 운전 보조 장치 및 이의 동작 방법을 제공하도록 한다.

제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

또한, 상기 플렉서블 기판 및 상기 반응층을 둘러싸며 배치되며, 접착성을 가지는 보호층을 더 포함하고, 상기 상태 감지 센서는, 상기 보호층에 의해 상기 조향 입력 수단 위에 부착된다.

또한, 상기 반응층은, 고무 계열로 형성되어 상기 차량의 조향 입력 수단 위에 배치되는 핸들 커버를 구성한다.

또한, 상기 반응층은, 유리 프릿으로 형성되어, 상기 조향 입력 수단의 손잡이 부분의 적어도 일부를 구성한다.

또한, 상기 플렉서블 기판 및 상기 반응층을 둘러싸며 배치되며, 탄성력을 가지는 보호층을 더 포함하고, 상기 플렉서블 기판 및 상기 반응층은, 상기 보호층 내에서 일정 곡률을 가지며 벤딩되고, 상기 보호층은, 상기 플렉서블 기판 및 상기 반응층의 벤딩 상태를 유지시킨다.

또한, 상기 보호층의 하부는, 상기 플렉서블 기판 및 상기 반응층의 벤딩에 따라 상기 조향 입력 수단에 끼움 결합되는 결합부를 형성한다.

또한, 상기 반응층은, 상기 조향 입력 수단(721A)의 전방에 배치되는 제 1 영역과, 상기 조향 입력 수단(721A)의 후방에 배치되는 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 영역 내에 배치되는 상기 감지 전극의 수는, 상기 제 2 영역 내에 배치되는 상기 감지 전극의 수와 다르다.

또한, 상기 제 2 영역 내에 배치되는 상기 감지 전극의 수는, 상기 제 1 영역 내에 배치되는 상기 감지 전극의 수보다 많다.

한편, 실시 예에 따른 차량 운전 보조 장치는 차량의 외측을 감싸며 배치되고, 객체의 접촉에 따른 압력을 감지하는 상태 감지 센서; 및 상기 상태 감지 센서를 통해 출력되는 감지 신호를 수신하고, 상기 감지 신호를 토대로 제어신호를 출력하는 프로세서를 포함하고, 상기 상태 감지 센서는, 상기 객체의 접촉에 따른 압력의 세기에 따라 캐패시턴스 값이 변화하는 탄소 미세 코일을 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 상태 감지 센서의 상기 변화하는 캐패시턴스 값을 기준으로 상기 객체의 접촉 여부 및 상기 객체로부터 가해지는 압력의 세기를 감지하고, 상기 감지된 압력의 세기에 따른 제어신호를 출력한다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 변화된 캐패시턴스 값과 상기 기준 커패시턴스 값의 차이 값이 기설정된 제 1 임계 값 이하로 감소하거나, 상기 차이 값이 기설정된 제 2 임계 값 이상으로 증가하면 경보 신호를 출력한다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 변화된 커패시턴스 값이 상기 기준 커패시턴스 값보다 큰 값으로 증가하면, 상기 상태 감지 센서를 통해 출력되는 감지 신호를 무시한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주차 관제 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전 보조장치를 구비하는 차량의 내관을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전 보조장치의 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 조향 입력 수단의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상태 감지 센서(150)를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 반응층 내에 포함된 탄소 미세 코일을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5의 상태 감지 센서의 제 1 변형 예이다.
도 8은 도 5의 상태 감지 센서의 제 2 변형 예이다.
도 9는 도 5에 도시된 감지 전극의 형상에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 5의 상태 감지 센서의 장착 상태를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상태 감지 센서를 보여준다.
도 12는 도 11의 감지 전극의 배치 구조를 보여주는 도면이다.
도 13은 조향 입력 수단(721A)에 장착된 상태 감지 센서의 전방 영역을 보여주는 도면이다.
도 14는 조향 입력 수단에 장착된 상태 감지 센서의 후방 영역을 보여준다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물의 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)을 이용한 상태 감지 센서(150)의 동작 원리를 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일이 가지는 커패시터 기능을 설명하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)의 반응도 평가를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일 분말(1)의 함량 및 유리 조성물(3)의 두께에 따른 반응도 평가를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 상태 감지 센서의 포함된 감지 전극의 평면도이다.
도 22는 도 21에 도시된 전극의 단면도이다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일의 특성을 나타낸 것이다.
도 24는 종래 기술에 따른 2라인 전극 구조의 감지 감도를 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 4라인 전극 구조의 감지 감도를 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 프로세서(170)의 일 예를 나타낸 회로도이다.
도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 프로세서(170)의 다른 일 예의 구성을 보여주는 도면이다.
도 28 내지 도 30은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.
도 31은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.
도 32는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일의 변화 특성을 보여주는 그래프이다.
도 33 및 도 34는 본 발명의 실시 예에 따른 상태 감지 센서(200)의 특성을 보여주는 그래프이다.
도 35 및 도 36은 본 발명의 실시 예에 따른 상태 감지 센서(200)의 반응성 검증 결과를 나타낸 도면이다.
도 37 및 도 38은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 운전 보조 장치의 동작 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.

본 명세서에서 기술되는 차량은, 자동차, 오토바이를 포함하는 개념일 수 있다. 이하에서는, 차량에 대해 자동차를 위주로 기술한다.

본 명세서에서 기술되는 차량은, 동력원으로서 엔진을 구비하는 내연기관 차량, 동력원으로서 엔진과 전기 모터를 구비하는 하이브리드 차량, 동력원으로서 전기 모터를 구비하는 전기 차량 등을 모두 포함하는 개념일 수 있다.

이하의 설명에서 차량의 좌측은 차량의 주행 방향의 좌측을 의미하고, 차량의 우측은 차량의 주행 방향의 우측을 의미한다.

이하의 설명에서 별도로 언급되지 않는 한 LHD(Left Hand Drive) 차량을 중심으로 설명한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 상태 감지 센서 및 이를 포함하는 차량 운전 보조 장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주차 관제 시스템의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전 보조장치를 구비하는 차량의 내관을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전 보조장치의 블록도이다.

도 1 내지 도 3를 참조하면, 실시 예에 따른 차량(700)은, 동력원에 의해 회전하는 바퀴(13FL, 13FR), 차량의 주행을 제어하기 위한 운전 조작 수단(721A, 721B, 721C, 721D) 및 차량 운전 보조장치(100)를 포함할 수 있다.

여기서, 차량 운전 보조장치(100)는 별도의 장치로서, 차량(700)과 데이터 통신을 통해 필요 정보를 주고 받으며 운전을 보조하는 기능을 실행할 수 있고, 차량(700)의 유닛 중 일부의 집합을 차량 운전 보조장치(100)로 정의할 수도 있다.

그리고 별도의 장치일 때, 차량 운전 보조장치(100)의 각 유닛들 중 일부는 차량 운전 보조장치(100)에 포함되지 않고, 차량 또는 차량(700)에 탑재된 다른 장치의 유닛일 수 있다. 이러한 유닛들은 차량 운전 보조장치(100)의 인터페이스부를 통해 데이터 송수신함으로써, 차량 운전 보조장치(100)에 포함되는 것으로 이해할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 차량 운전 보조장치(100)는 도 3에 도시된 구성 요소 중에서, 상태 감지 센서(150), 인터페이스부(130) 및 프로세서(170)만을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 상태 감지 센서(150)는 상기 조향 입력 수단(721A)에 설치되며, 상기 조향 입력 수단(721A)를 조작하기 위해 운전자로부터 가해지는 압력을 감지한다. 그리고, 상기 프로세서(170)는 상기 상태 감지 센서(150)를 통해 감지되는 압력을 토대로 상기 운전자의 상태를 감지하고, 상기 운전자의 상태에 이상 징후가 발견되는 경우에는 이에 따른 신호를 출력한다. 그리고, 상기 인터페이스부(130)는 상기 프로세서(170)와 상기 차량(700) 사이에서 데이터 인터페이스를 수행한다. 바람직하게, 상기 인터페이스부(130)는 차량의 BCM(Body Control Module)을 통해 차량 자동 제어 시스템(AEB)으로 신호를 전달하고, 이에 따라 차량 주행 상태에 따른 자동 제어가 이루어질 수 있도록 한다.

아래에서는 상기 차량 운전 보조장치(100)가 도 3에 도시된 구성을 모두 포함하는 것으로 설명하기로 한다. 다만, 상기 설명한 바와 같이, 상기 차량 운전 보조장치(100)는 상기 상태 감지 센서(150)와, 상기 인터페이스부(130)와 상기 프로세서(170)를 필수 구성요소로 하고, 나머지 다른 구성요소들은 선택 구성요소로 할 수 있다.

또한, 실시 예에 따른 차량 운전 보조장치(100)는 도 3에 도시한 각 유닛들을 직접 포함하는 것으로 설명하나, 차량(700)에 직접 설치된 각 유닛들을 인터페이스부(130)를 통해 이용하는 것도 가능하고, 차량(700)에 직접 설치된 각 유닛들의 조합으로도 구현될 수도 있다.

이러한 차량 운전 보조장치(100)는 정차시 시동을 오프(off)하는 공회전 제한장치일 수 있으나, 이하 설명에서는 차량 운전 보조장치(100)가 시동을 온(on)하는 관점을 주로 설명하기로 한다.

한편, 상기 차량 운전 보조 장치(100)는 운전자의 상태를 감지하는 상태 감지 장치일 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 차량 운전 보조장치(100)는 운전자로부터 가해지는 압력을 감지하고, 상기 감지한 압력에 따라 운전자의 졸음운전 여부나 사고 발생 여부를 감지하고, 상기 감지한 감지 정보를 차량(700)의 각종 유닛에 전달한다.

이를 위해, 상기 차량 운전 보조장치(100)는 상기 운전자로부터 가해지는 압력을 감지하기 위한 상기 상태 감지 센서(150)를 필수적으로 포함한다.

자세히, 이러한 차량 운전 보조장치(100)는 입력부(110), 통신부(120), 인터페이스부(130), 메모리(140), 상태 감지 센서(150), 카메라(160), 프로세서(170), 디스플레이부(180), 오디오 출력부(185) 및 전원 공급부(190)를 포함할 수 있다.

먼저, 차량 운전 보조장치(100)는 사용자의 입력을 감지하는 입력부(110)를 포함할 수 있다. 사용자는 입력부(110)를 통해 운전 보조장치 기능을 온/오프하거나, 차량 운전 보조장치(100)의 전원을 온/오프시키는 실행 입력을 할 수 있다.

바람직하게, 사용자는 입력부(110)를 통해 상기 차량 운전 보조 장치(100)를 구성하는 상기 상태 감지 센서(150)의 기능을 활성화 또는 비활성화할 수 있다.

이러한 입력부(110)는 사용자 제스쳐를 감지하는 제스쳐 입력부, 터치를 감지하는 터치 입력부 및 음성 입력을 감지하는 마이크로폰 중 적어도 하나 이상을 포함하여, 사용자 입력을 감지할 수 있다.

다음으로, 차량 운전 보조장치(100)는 통신부(120)를 포함할 수 있다. 통신부(120)는 무선 데이터 통신 방식을 사용할 수 있으며, 무선 데이터 통신 방식으로는 블루투스(Bluetooth) WiFi, Direct WiFi, APiX 또는 NFC 등 다양한 데이터 통신 방식이 가능하다.

다음으로, 차량 운전 보조장치(100)는 상기 상태 감지 센서(150)를 통해 감지된 신호를 수신하거나 프로세서(170)에서 처리 또는 생성된 신호를 외부로 전송하는 인터페이스부(130)를 포함할 수 있다. 바람직하게, 인터페이스부(130)는 차량의 제어 유닛에 상기 상태 감지 센서(150)를 통해 감지된 신호를 전달할 수 있다.

메모리(140)는 프로세서(170)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등 차량 운전 보조장치(100) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.

이러한 메모리(140)는 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있다.

프로세서(170)는 상기 차량 운전 보조 장치의 전반적인 동작을 제어한다.

특히, 프로세서(170)는 상기 차량 운전 보조 장치가 장착된 차량(700)을 조작하는 운전자의 상태를 감지하고, 상기 감지한 운전자의 상태에 따른 신호를 차량(700)에 전달할 수 있다.

한편, 카메라(160)는 차량 내부에서 차량의 주변을 촬영하여 영상을 획득하는 내부 카메라를 포함할 수도 있다. 또한, 카메라(160)는 차량 외부의 다양한 위치에 구비될 수도 있다.

디스플레이부(180)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

오디오 출력부(185)는 통신부(120)를 통해 외부로부터 수신되거나 메모리(140)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 이러한 오디오 출력부(185)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.

특히, 오디오 출력부(185)는 상기 프로세서(170)의 제어에 의해 경보 신호를 발생할 수 있다.

또한, 전원 공급부(190)는 프로세서(170)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.

마지막으로, 차량 운전 보조장치(100)는 차량 운전 보조장치(100) 내의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어하는 프로세서(170)를 포함할 수 있다.

또한, 프로세서(170)는 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 3과 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(170)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 차량 운전 보조장치(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다. 한편, 상기 프로세서(170)는 차량에 구비된 프로세서를 그대로 이용할 수 있으며, 이에 따라 상기 프로세서(170)의 차량의 구성요소일 수 있다. 바람직하게, 상기 차량 운전 보조 장치의 구성요소 중에서, 상태 감지 센서(150)만이 구성요소로 포함될 수 있으며, 나머지 구성요소들은 차량 내부에 구비된 구성요소를 그대로 이용할 수 있다.

이러한 프로세서(170)는 하드웨어 측면에서, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

특히, 프로세서(170)는 상태 감지 센서(150)를 통해 전달되는 감지 값을 수신하고, 상기 수신한 감지 값을 이용하여 운전자의 상태 정보를 획득한다. 여기에서, 상기 감지 값은 상기 상태 감지 센서(150)에서 감지된 커패시턴스 값일 수 있으며, 상기 프로세서(170)는 상기 커패시턴스 값을 이용하여 상기 조향 입력 수단(721A)을 조작하는 운전자로부터 가해지는 압력 세기를 감지한다.

그리고, 프로세서(170)는 상기 압력 세기가 감지되면, 상기 압력 세기를 이용하여 상기 운전자의 상태 정보를 획득한다. 즉, 일반적으로 운전자의 졸음운전 징후가 발생하였을 때, 운전자의 자세나 동공의 움직임 외에 조향 입력 수단(721A)을 잡고 있는 손의 압력에 변화가 발생한다.

예를 들어, 졸음운전 발생시에, 상기 조향 입력 수단(721A)을 잡고 있는 손의 압력은 약해질 것이며, 사고로 이어졌을 경우 상기 조향 입력 수단(721A)을 잡고 있는 손의 압력은 세질 것이다.

따라서, 상기 프로세서(170)는 상기 압력 세기가 기설정된 제 1 임계 값보다 작아짐에 따라 운전자의 졸음운전 여부를 감지할 수 있다. 또한, 프로세서(170)는 상기 압력 세기가 갑자기 기설정된 제 2 임계 값보다 커지는 경우, 사고가 발생할 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(170)는 주기적으로 획득되는 상기 압력 세기가 일정하지 않고 계속하여 변하는 경우, 상기 운전자의 상태에 이상이 있는 것으로 감지할 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기와 같은 상태 감지 센서(150)는 차량(700)의 조향 입력 수단(721A)에 장착될 수 있다. 이때, 상기 상태 감지 센서(150)는 상기 조향 입력 수단(721A)의 일 구성요소와 일체로 형성될 수 있다.

즉, 상기 상태 감지 센서(150)는 필름 형태로 제작될 수 있다. 이에 따라 상기 상태 감지 센서(150)는 상기 조향 입력 수단(721A)의 특정 영역에 부착될 수 있다. 다시 말해서, 상기 상태 감지 센서(150)의 외부는 접착성을 가지는 필름으로 보호될 수 있으며, 이에 따라 상기 접착성을 가지는 필름은 상기 조향 입력 수단(721A)과 상기 상태 감지 센서(150) 사이에서 접착력을 제공할 수 있다. 이때, 상기 상태 감지 센서(150)는 필름 형태로 제작될 수 있기 때문에, 플렉서블

또한, 상기 상태 감지 센서(150)는 상기 조향 입력 수단(721A) 위에 배치되는 핸들 커버(도시하지 않음)와 일체로 형성될 수 있다. 다시 말해서, 상기 상태 감지 센서(150)는 핸들 커버일 수 있다. 즉, 상기 상태 감지 센서(150)를 구성하는 층 중에는 반응층(153)이 포함된다. 그리고, 상기 반응층(153)은 복원력이 좋은 실리콘으로 형성될 수 있으며, 이와 다르게 고무 계열의 에폭시로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반응층(153)은 유리 프릿으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 반응층(153)을 상기 고무 계열로 형성하는 경우, 상기 상태 감지 센서(150)는 상기 핸들 커버 형상을 가질 수 있으며, 이에 따라 상기 상태 감지 기능 이외에도 핸들 커버 기능도 수행할 수 있다.

또한, 상기 상태 감지 센서(150)는 상기 조향 입력 수단(721A)과 일체로 형성될 수 있다. 다시 말해서, 상기 상태 감지 센서(150)는 상기 조향 입력 수단(721A)의 일부를 구성할 수 있다. 즉, 상기 조향 입력 수단(721A)에는 손잡이 부분이 존재하며, 상기 손잡이 부분은 고무 계열로 형성되는 제 1 손잡이 부분과, 우드나 글라스 계열로 형성되는 제 2 손잡이 부분을 포함한다. 그리고, 상기 상태 감지 센서(150)의 상기 반응층(153)을 상기 고무 계열로 형성하는 경우, 상기 조향 입력 수단(721A)의 상기 제 1 손잡이 부분을 구성할 수 있다. 또한, 상기 상태 감지 센서(150)의 상기 반응층(153)을 글라스 계열로 형성하는 경우, 상기 상태 감지 센서(150)는 상기 조향 입력 수단(721A)의 상기 제 2 손잡이 부분을 구성할 수 있다.

한편, 상기와 같은 상태 감지 센서(150)는 기존의 조향 입력 수단(721A)의 특정 영역 위에 전극을 배치하고, 그에 따라 추후 설명할 반응층을 상기 조향 입력 수단(721A) 위에 코팅함으로써 형성될 수도 있을 것이다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 상태 감지 센서(150)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상태 감지 센서(150)를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 반응층 내에 포함된 탄소 미세 코일을 나타낸 도면이며, 도 7은 도 5의 상태 감지 센서의 제 1 변형 예이고, 도 8은 도 5의 상태 감지 센서의 제 2 변형 예이며, 도 9는 도 5에 도시된 감지 전극의 형상에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 도면이고, 도 10은 도 5의 상태 감지 센서의 장착 상태를 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 상태 감지 센서(150)는 기판(151), 감지 전극(152, 153), 반응층(154), 및 보호층(155)을 포함한다.

여기에서, 상기 상태 감지 센서(150)는 구동부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있으며, 상기 구동부는 상기 감지 전극(152, 153)으로부터 전달되는 감지 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다.

상기와 같은 상태 감지 센서(150)는 상기 조향 입력 수단(721A)에 배치되고, 그에 따라 상기 조향 입력 수단(721A)의 특정 영역에 가해지는 압력에 따른 임피던스 변화를 감지하여, 상기 차량(700)의 자율 주행을 위한 신호를 출력한다.

이때, 상기 상태 감지 센서(150)는 상기 설명한 바와 같이, 상기 조향 입력 수단(721A)과는 별개로 상기 보호층(155)이 접착성이 있는 물질로 형성됨에 따라 상기 조향 입력 수단(721A) 위에 부착될 수 있다. 또한, 이와 다르게 상기 상태 감지 센서(150)는 핸들 커버를 구성할 수 있으며, 이에 따라 상기 조향 입력 수단(721A) 위에 상기 조향 입력 수단(721A)을 감싸며 배치될 수 있다. 또한, 상기 상태 감지 센서(150)는 상기 조향 입력 수단(721A)의 손잡이의 일부를 구성할 수 있다.

기판(151)은 감지 전극(152, 153) 및 반응층(154)이 장착되는 베이스 기판이다. 여기에서, 상기 기판(151)은 50㎛~125㎛ 사이의 범위를 만족하는 두께를 가질 수 있다.

감지 전극(152, 153)은 상기 기판(151) 위에 형성된다. 상기 감지 전극(152, 153)은 상기 반응층(154)에 의해 매립되면서 상기 기판(151)의 상면 위에 형성된다.

상기 감지 전극(152, 153)은 복수 개로 형성되며, 상기 반응층(154)과 인접하여 위치한 물체에 의해 상기 반응층(154)의 반응이 일어남에 따라 변화하는 임피던스를 감지한다. 상기 감지 전극(152, 153)의 두께는 25㎛를 만족할 수 있다.

바람직하게, 상기 감지 전극(152, 153)은 포지티브 극성의 제 1 감지 전극(152)과, 네거티브 극성의 제 2 감지 전극(153)을 포함할 수 있다.

반응층(154)은 기판(151) 위에 형성되며, 상기 기판(151)의 상면 및 상기 감지 전극(152, 153)을 매립하며 형성된다.

바람직하게, 상기 반응층(154)은 소정의 두께를 가지며 상기 감지 전극(152, 153)이 형성되어 있는 기판(151) 위에 형성된다.

상기 반응층(154)은 전도성 물질로 형성되며, 외부로부터 가해지는 압력에 따라 임피던스가 변화하는 성질을 가진다.

바람직하게, 상기 반응층(154)은 스프링 형상을 갖는 탄소 미세 코일(CMC: Carbon Micro Coil)이다. 즉, 상기 반응층(154)은 탄화수소계, 즉 아세틸렌, 메탄, 프로판 및 벤젠 중 적어도 하나를 상기 기판(151) 위에 화학기상증착법(CVD) 공정으로 증착하여 형성된다.

또한, 이와 다르게 상기 반응층(154)은 니켈이나 니켈-철 등을 토대로 금속 촉매를 이용하여 제조될 수 있다.

상기와 같은, 탄소 미세 코일은 도 6에 도시된 바와 같이, 직선 모양이 아닌 돼지 꼬리처럼 말려져 있는 형상을 가질 수 있으며, 섬유 소재가 가질 수 없는 독특한 구조를 지닌 비정질 탄소 섬유이다. 그리고, 탄소 미세 코일은 원래 코일 길이의 10배 이상의 길이로 늘어나는 초탄력성을 가진다.

도 6의 (a)는 반응층(154) 내에 형성되는 탄소 미세 코일을 보여주며, (b)는 상기 탄소 미세 코일의 상세 도면이다.

상기 반응층(154)의 모폴로지(Morphology)는 3D- 헬리컬(helical)/스파이럴(spiral) 구조를 가지며, 크리스털 구조는 비결정질(amorphous)이다.

다시 말해서, 상기와 같은 반응층(154)은 탄소 섬유를 코일 모양으로 성장시키는 것에 의해 형성되며, 이에 따라 상기 반응층(154)은 탄소 섬유를 코일 모양으로 성장시킨 형태의 단면 구조를 가진다.

즉, 상기 반응층(154)은 상태 감지 센서(150)가 장착되는 영역에 물체가 접근하고, 그에 따라 상기 접근한 물체로부터 가해지는 압력에 따라 임피던스 변화가 발생한다.

한편, 상기와 같은 반응층(154)은 경화제 및 에폭시 레진 내에 탄소 미세 코일(CMC)를 혼합하여 제조된다. 또한, 상기 반응층(154)은 상기 에폭시 레진 대신에 실리콘을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 반응층(154)은 상기 에폭시나 상기 실리콘 대신에 유리 프릿을 사용할 수도 있다. 상기 반응층(154)을 제조하는 방법 중 상기 유리 프릿으로 상기 반응층(154)을 제조하는 방법에 대해서는 하기에서 상세히 설명하기로 한다.

그리고, 상기 탄소 미세 코일은 상기와 같이 혼합된 혼합물 사이에서 상기 용액이 농도에 따른 각 탄소 미세 코일 간의 상호 작용으로 임피던스 변화가 발생한다. 여기에서, 상기에서는 임피던스 변화라고 설명하였지만, 상기 임피던스 변화는 커패시턴스 변화나 인덕턴스 변화라고도 할 수 있다.

여기에서, 상기 탄소 미세 코일은 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube)와는 다른 성질을 가진다. 즉, 상기 탄소 나노 튜브는, 나노 튜브의 형태로 육각형으로 탄소가 연결된 형태를 가진다.

그러나, 본 발명에서의 탄소 미세 코일은 탄소끼리의 구조 형태가 아닌 촉매를 이용하여 탄소를 마이크로 단위의 코일로 성장시킨 형태를 가진다.

상기와 같은 탄소 나노 튜브는 원소 자체의 결합의 형태에 따른 도체와 부도체가 되는 특성을 이용해 도체에서 부도체로 임피던스가 변하는 것을 이용해 특정 측정 값을 획득하게 된다.

그러나, 탄소 미세 코일의 경우, 마이크로단위의 탄소로 제작된 코일의 형태로, 힘이나 유전율 변화에 의해 코일이 늘어나고 수축함에 따라 달라지는 L의 특성 및 각각의 탄소 미세 코일 간의 거리에 의한 C의 특성 등에 의해, 상기 탄소 미세 코일 간의 상호 작용에 따라 임피던스가 변하는 특성을 갖는다.

즉, 탄소 미세 코일 자체는, 도체의 성질을 지니지만 상기와 같은 경화제나 에폭시 레진 등은 부도체의 특성을 지니기 때문에 내부적으로 고유의 커패시턴스 값을 가지고, 상기와 같은 힘이나 유전율 변화에 의해 상기 탄소 미세 코일 간의 거리가 변할 경우 그에 따른 커패시턴스 값의 특성이 변하게 된다.

그리고, 감지 전극(152, 153)은 상기 반응층(154)의 임피던스 변화를 감지하고, 그에 따라 상기 임피던스 변화에 따른 감지 신호를 프로세서(170)로 전달한다.

즉, 일반적으로 임피던스의 REAL TERM은 저항, POSITIVE IMAGINARY TERM은 인덕턴스, 그리고 NEGATIVE IMAGINARY TERM은 커패시턴스로 이루어지며, 상기 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스의 합산으로 이루어진다.

따라서, 일반적인 저항, 인덕터 및 커패시터와 같이 상기 상태 감지 센서(150)도 상기 반응층(154)에서 발생하는 임피던스 변화를 감지하기 위해 한 쌍의 감지 전극(152, 153)이 필요하다. 상기 감지 전극(152, 153)은 상기 반응층(154)의 감지 특성을 최적화시키면서, 상기 반응층(154)과 상기 프로세서(170) 사이를 연결하는 역할을 한다.

여기에서, 상기 상태 감지 센서(150)에 압력이 가해지는 경우, 상기 압력의 세기에 따라 커패시턴스는 감소하게 되며, 이에 따라 저항값과 인덕턴스 값은 상기 커패시턴스와 반대로 증가하게 된다.

이때, 상기 감지되는 임피던스 값은 상기 저항 값, 인덕턴스 값 및 커패시턴스를 모두 합한 값이 되며, 이에 따라 표면에 가해지는 힘이나 유전율의 정도에 따라 상기 임피던스 값은 선형적으로 감소하게 된다. 또한, 실시 예에서는 상기 인덕턴스 값이나 커패시턴스 값만을 감지할 수 있으며, 이에 따라 상기 상태 감지 센서(150)에 가해지는 압력의 세기를 감지할 수 있다.

도 9는 도 5에 도시된 감지 전극의 형상의 다양한 실시 예를 나타낸 도면이다.

이때, 상기 감지 전극(152, 153)은 도 9에 도시된 바와 같은 구조를 가지며 상기 기판(151) 위에 형성된다. 이때, 상기 감지 전극(152, 153)의 각각의 선폭은 10㎛~2mm의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 감지 전극(152, 153)은 상호 일정 간격 이격되어 배치되며 길이 방향으로 연장된 막대 형상을 가질 수 있다.

또한, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 감지 전극(152, 153)는 상호 일정 간격 이격되어 배치되며, 적어도 1회 이상 절곡되는 물결 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 감지 전극(152, 153)는 상호 대칭 형상을 가질 수 있다.

또한, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 감지 전극(152, 153)는 상호 일정 간격 이격되어 배치되며, 복수 회 이상 절곡되는 사각 나선 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 도 9의 (c)의 변형 예로, 상기 감지 전극(152, 153)은 2회 절곡되는 "ㄷ"자 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 감지 전극(152, 153)은 상기 기판(151)의 가장 자리 영역에 배치되어, 더욱 넓은 범위 내에서의 임피던스 변화 감지가 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 9의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 감지 전극(152, 153)은 복수 개로 구성될 수 있다. 다시 말해서, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 감지 전극(152, 153)은 제 1 감지 전극(152)과 제 2 감지 전극(153)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 감지 전극(152)은 일정 간격 이격되어 배치되는 막대 형상의 제 1-1 감지 전극(152A)과 제 1-2 감지 전극(152B)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 감지 전극(153)은 상기 제 1 감지 전극(152)의 상부에 배치되며, 상호 일정 간격 이격되는 막대 형상의 제 2-1 감지 전극(153A)과 제 2-2 감지 전극(153B)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 감지 전극(152)은 상기 기판(151) 위에 가로 방향으로 배치될 수 있으며, 상기 제 2 감지 전극(153)은 상기 제 1 감지 전극 상에 상기 제 1 감지 전극과 교차하는 세로 방향으로 배치될 수 있다.

한편, 도면에 도시하지 않았지만, 상기 상태 감지 센서(150)는 구동부를 더 포함할 수 있으며, 상기 구동부는 AFE(Analog Front End)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 AFE는 차동 증폭 기능을 수행하는데, 상기 차동 증폭을 Positive 증폭으로 할 것인지, 아니면 Negative 증폭으로 할 것인지에 따라 상기 압력 변화에 따른 임피던스의 변화 상태에 차이가 있다.

따라서, 상기 구동부는 상기 차동 증폭 상태에 따라 기준 값을 기준으로 상기 임피던스 값의 변화 상태를 감지하며, 상기 변화 상태의 정도가 임계값을 벗어나는 경우에는 상기 운전자의 상태에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 기판(151) 위에는 보호층(155)이 배치된다. 바람직하게, 상기 보호층(155)은 상기 반응층(154) 위에 배치되며, 상기 반응층(154)을 보호한다. 상기 보호층(155)은 외부 환경 요인으로부터 상기 반응층(154)을 보호하는 보호필름일 수 있다. 이때, 상기 보호층(154)은 접착성을 가지는 필름일 수 있다. 이에 따라, 상기와 같은 상태 감지 센서(150)는 상기 보호층(155)이 접착성을 가지고 있으며, 이에 따라 상기 보호층(155)을 접착 부재로 상기 조향 입력 수단(721A)에 직접 부착될 수 있다.

또한, 상기 설명한 바와 같이 임피던스는 실수(real)부와 허수(reactace)부로 구성되며, 허수부는 양의 허수부(inductive)와 음의 허수부 (capacitive)로 구성되는데, 이때 상기 탄소 미세 코일을 포함하는 상태 감지 센서(150)는 상기 양의 허수부(inductive)와 음의 허수부(capacitive)의 두 가지 특성 변화를 이용하여 압력 세기를 측정할 수 있다.

즉, 압력이 가해질 때, 압력의 세기에 따라 상기 상태 감지 센서(150)에 가해지는 힘(force)이 달라진다.

이때, 상기 탄소 미세 코일은 그 이름과 같이 아주 미세한 코일 집단으로 이루어져 있으며, 유전상수를 가지고 있는 유전체이기도 하다. 이때, 상기 힘(force)은 이 inductive 성분의 변화, 즉 탄소 미세 코일의 특성 변화를 통해 측정하고, 상기 가해지는 압력의 세기는 유전상수 변화에 의한 capacitive 변화에 의해 측정될 수 있다.

즉, 상기 상태 감지 센서(150)를 구성하는 각각의 층은 특정 유전상수를 가진 유전체 역할을 하는데, 상기와 같이 힘이 가해진다면, 전극 입장에서는 내부 유전체층의 두께가 달라지며, 이에 따라 내부에 배치된 탄소 미세 코일 사이의 거리 변화나, 각각의 탄소 미세 코일의 길이 변화에 따라 capacitive 변화가 생기게 된다. 따라서, 실시 예에서는 상기와 같은 상태 감지 센서(150)의 inductive와 capacitive 값 변화에 따른 임피던스 값 변화를 감지하여 운전자의 접촉 여부 및 상기 운전자로부터 가해지는 압력 세기를 판단한다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상태 감지 센서(150A)는 기판(151), 감지 전극(152A, 152B, 153A, 153B), 반응층(154) 및 보호층(155)을 포함할 수 있다.

이때, 도 7에 도시된 상태 감지 센서(150A)는 도 5에 도시된 상태 감지 센서와 비교했을 때, 감지 전극(152A, 152B, 153A, 153B)의 수 및 배치 구조가 다르다. 이에 따라, 아래에서는 상기 감지 전극(152A, 152B, 153A, 153B)에 대해서만 설명하기로 한다.

감지 전극(152A, 152B, 153A, 153B)은 제 1 감지 전극(152A, 152B)과 제 2 감지 전극(153A, 153B)을 포함한다.

상기 제 1 감지 전극(152A, 152B)은 상기 설명한 바와 같이 네거티브 전극일 수 있다. 그리고, 제 2 감지 전극(153A, 153B)은 포지티브 전극일 수 있다. 또한, 상기 제 1 감지 전극(152A, 152B)은 TX 전극(전송 전극)일 수 있고, 제 2 감지 전극(153A, 153B)은 RX 전극(수신 전극)일 수 있다.

그리고, 상기 제 1 감지 전극(152A, 152B)은 상기 기판(151) 위에 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 감지 전극(152A, 152B)은 상기 반응층(154)의 하부에 매립될 수 있다.

또한, 상기 제 2 감지 전극(153A, 153B)은 상기 제 1 감지 전극(152A, 152B) 상에 상기 제 1 감지 전극(152A, 152B)과 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 감지 전극(153A, 153B)은 상기 반응층(154)의 상부에 매립될 수 있다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상태 감지 센서(150B)는 기판(151), 감지 전극(152, 152B), 반응층(154), 차폐층(156) 및 보호층(155)을 포함할 수 있다.

이때, 도 8에 도시된 상태 감지 센서(150B)는 도 5에 도시된 상태 감지 센서와 비교했을 때, 차폐층이 존재하는 부분만 다르다. 따라서, 이하에서는 상기 차폐층(156)에 대해서만 설명하기로 한다.

상기 기판(151)의 하면에는 상기 기판(151)과 상기 보호층(155) 사이에 차폐층(156)이 배치된다.

상기 차폐층(156)은 인접 회로 간의 신호 간섭을 차단하거나, 외부 회로와의 신호 간섭을 차단한다. 바람직하게, 상기 차폐층(156)은 전자파 (EMI, Electromagnetic Interference) 노이즈 발생에 따른 신호 간섭 현상을 차폐할 수 있다.

상기 차폐층(156)은 본 발명의 다른 실시 예에서, 상기 기판(151)의 상부 영역에 배치되는 상기 감지 전극 및 반응층과, 상기 기판(151)의 하부 영역에 배치될 수 있는 구동부 사이의 신호 간섭을 차단하여 이에 따른 감지 동작의 신뢰성을 향상시키도록 한다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 반응층(154)은 상기 설명한 바와 같이, 고무 계열로 형성될 수 있으며, 이와 다르게 실리콘으로 형성될 수 있으며, 이와 다르게 유리 조성물을 이용하여 형성될 수도 있다.

이하에서는, 상기 유리 조성물로 형성되는 상기 반응층(154)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 10을 참조하면, 상기와 같은 상태 감지 센서(150)는 상기 조향 입력 수단(721A)의 특정 영역에 배치될 수 있다. 이때, 상기 상태 감지 센서(150)는 상기 조향 입력 수단(721A)의 서로 다른 영역에 복수 개로 배치될 수 있다. 다시 말해서, 조향 입력 수단(721A)은 운전자의 운전 성향에 따라 왼손으로 조작될 수 있고, 오른손으로 조작될 수 있으며, 양손으로 조작될 수 있다. 따라서, 상태 감지 센서(150)는 운전자의 왼손이 놓이는 영역에 배치될 수 있고, 상기 운전자의 오른손이 놓이는 영역에 배치될 수 있으며, 상기 왼손이 놓이는 영역 및 오른손이 놓이는 영역에 모두 배치될 수 있다.

또한, 상기와 같이, 상태 감지 센서(150)는 조향 입력 수단(721A)을 감싸며 배치되며, 그에 따라 상기 조향 입력 수단(721A)에 부착될 수 있다. 그리고, 상기 조향 입력 수단(721A)의 전방 및 후방으로 적어도 하나의 전극이 각각 배치될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상태 감지 센서를 보여주고, 도 12는 도 11의 감지 전극의 배치 구조를 보여주는 도면이며, 도 13은 조향 입력 수단(721A)에 장착된 상태 감지 센서의 전방 영역을 보여주는 도면이고, 도 14는 조향 입력 수단에 장착된 상태 감지 센서의 후방 영역을 보여준다.

도 11을 참조하면, 상태 감지 센서(150C)는 이전 실시 예에서 설명한 바와 같이, 기판(151), 감지 전극(152, 153), 반응층(154), 및 보호층(155)을 포함한다. 즉, 상기 상태 감지 센서(150C)는 이전 실시 예에서의 상태 감지 센서와 층 구성은 동일하다. 다만, 상기 상태 감지 센서(150C)는 일정 곡률을 가지며 휘어진 상태의 형상을 가진다. 다시 말해서, 상기 상태 감지 센서(150C)는 상기 조향 입력 수단(721A)의 형상에 대응하는 원형 형상을 가지며 형성될 수 있다. 이때, 상기 상태 감지 센서(150C)는 상기 원형 형상을 유지하면서 일정 수준의 탄성력을 가질 수 있다. 다시 말해서, 상기와 같은 상태 감지 센서(150C)를 구성하는 층들은 필름 형태의 플렉서블한 특성을 가진다. 따라서, 상기 상태 감지 센서(150C)는 상기 원형 형상을 유지할 수 있으며, 상기 상태 감지 센서(150C)에 힘을 가함에 따라 형상이 변형될 수 있다.

다시 말해서, 상기 상태 감지 센서(150C)는 원형 형상을 유지하면서, 내부에 상기 조향 입력 수단(721A)의 손잡이 직경에 대응하는 삽입 홀이 형성된다. 그리고, 상기 상태 감지 센서(150C)의 양단에 힘을 가하는 경우, 상기 양단의 거리가 늘어나게 되고, 그에 따라 양단의 거리는 상기 조향 입력 수단(721A)의 손잡이 직경보다 커질 수 있다. 이에 따라, 상기 상태 감지 센서(150C)의 양단에 힘을 가함에 따라 상기 상태 감지 센서(150C)의 상기 삽입 홀 내에 상기 조향 입력 수단(721A)이 끼움 결합될 수 있다. 그리고, 상기 끼움 결합이 이루어진 이후에는 상기 양단 사이의 거리가 초기 상태로 되돌아가며, 그에 따라 상기 양단 사이의 거리는 상기 손잡이의 직경보다 작아지게 된다. 따라서, 상기 조향 입력 수단(721A)에 상기 상태 감지 센서(150C)가 끼움 결합된 이후에는 상기 상태 감지 센서(150C)가 상기 조향 입력 수단(721A)으로부터 이탈되지 않는다.

결론적으로, 본 발명에서의 상태 감지 센서(150C)는 후크 타입으로 제작될 수 있으며, 그에 따라 상기 조향 입력 수단(721A)에 끼움 결합될 수 있다.

한편, 상기와 같은 상태 감지 센서(150C)는 상기 조향 입력 수단(721A)에 장착된 경우, 상기 조향 입력 수단(721A)의 전방에 위치하는 영역과, 상기 조향 입력 수단(721A)의 측방에 위치하는 영역과, 상기 조향 입력 수단(721A)의 후방에 위치하는 영역으로 구분된다.

이때, 일반적으로 운전자는 상기 조향 입력 수단(721A)의 조작을 위하여 상기 상태 감지 센서(150C)에 압력을 가할 때, 상기 상태 감지 센서(150C)의 각각의 영역에 놓이는 운전자의 손가락의 수는 다르다. 다시 말해서, 상기 운전자로부터의 압력은 상기 손가락으로부터 발생할 수 있다. 이때, 상기 조향 입력 수단(721A)의 전방의 영역에는 엄지 손가락이 놓이게 되며, 상기 측방의 영역에는 손바닥 부분이 놓이게 되며, 상기 후방의 영역에는 나머지 검지 손가락, 중지 손가락, 약지 손가락 및 새끼 손가락이 놓이게 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기 반응층(154)은 상기 조향 입력 수단(721A)의 전방에 놓이는 제 1 영역(154-1)과, 상기 조향 입력 수단(721A)의 측방에 놓이는 제 2 영역(154-2)과, 상기 조향 입력 수단(721A)의 후방에 놓이는 제 3 영역(154-3)으로 구분될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 영역(154-1), 제 2 영역(154-2) 및 상기 제 3 영역(154-3) 내에는 상기 감지 전극(152, 153)이 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 영역(154-1) 내에 배치되는 감지 전극(152, 153)의 수와, 상기 제 2 영역(154-2)에 배치되는 감지 전극(152, 153)의 수와, 상기 제 3 영역(154-3)에 배치되는 감지 전극(152, 153)의 수는 서로 다를 수 있다.

다시 말해서, 상기 반응층이 제 1 영역(154-1)에는 운전자의 엄지 손가락만이 놓이게 되고, 상기 제 3 영역(154-3)에는 운전자의 검지, 중지, 약지 및 새끼 손가락이 놓이게 된다. 따라서, 상기 반응층의 제 3 영역(154-3)에 배치되는 감지 전극(152, 153)의 수가 상기 제 1 영역(154-1)에 배치되는 감지 전극(152, 153)의 수보다 많도록 한다.

예를 들어, 상기 제 1 영역(154-1)에는 하나의 감지 전극(152-1, 153-1)만이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 3 영역(154-3)에는 4개의 감지 전극(152-2, 153-2, 152-3, 153-3, 152-4, 153-4, 152-5, 153-5)이 배치될 수 있다.

이때, 상기 각각의 영역에 배치되는 감지 전극(152, 153)의 수는 일 예에 불과하며, 상기 각 영역에 배치되는 감지 전극(152, 153)의 수는 증가하거나 감소할 수 있다. 다만, 상기 더 많은 손가락이 놓이게 되는, 상기 제 3 영역(154-3) 내에 배치되는 감지 전극(152, 153)의 수를 상기 제 1 영역(154-1) 내에 배치되는 감지 전극(152, 153)의 수보다 많도록 하여, 보다 정확한 압력 감지가 이루어질 수 있도록 한다.

도 13을 참조하면, 상기 상태 감지 센서(150C)가 차량의 조향 입력 수단(721A)에 장착된 상태에서, 상기 조향 입력 수단(721A)의 전방에는 상기 반응층의 제 1 영역(154-1)이 위치하게 된다. 그리고, 상기 제 1 영역(154-1) 내에는 하나의 감지 전극(152-1, 153-1)만이 배치된다.

또한, 도 14를 참조하면, 상기 상태 감지 센서(150C)가 차량의 조향 입력 수단(721A)에 장착된 상태에서, 상기 조향 입력 수단(721A)의 후방에는 반응층의 제 3 영역(154-3)이 위치하게 된다. 그리고, 상기 제 3 영역(154-3) 내에는 4개의 감지 전극(152-2, 153-2, 152-3, 153-3, 152-4, 153-4, 152-5, 153-5)이 배치된다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물의 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 흐름도이다.

여기에서, 유리 조성물(3)은 상기 설명한 상태 감지 센서(150A)의 반응층(154)을 구성한다. 즉, 상기 유리 조성물(3)은 상기 상태 감지 센서(150A)에 포함된 복수의 감지 전극을 매립하며 형성되는 반응층(154)을 구성한다.

그리고, 상기 반응층(154)은 탄소 미세 코일이 가지는 고유의 커패시턴스 값을 가진다. 그리고, 상태 감지 센서(150A)의 표면에 접촉하는 감지 대상물에 의해 가해지는 힘이나 유전율 변화에 의해 상기 탄소 미세 코일 간의 거리는 변화한다. 또한, 상기 탄소 미세 코일의 커패시턴스 값은 상기 거리의 변화에 따라 그에 따른 커패시턴스 값의 특성이 변하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 반응층(154)에 의해 변화하는 커패시턴스 값의 변화량을 토대로 상기 감지 대상물에 의해 가해지는 압력의 세기를 감지한다.

이하에서는, 상기 반응층(154)을 구성하는 유리 조성물(3)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 15를 참조하면, 유리 조성물(3)을 제조하기 위해, 우선적으로 상기 유리 조성물(3)을 구성하는 원료들의 배합 공정을 진행한다(1단계).

상기 원료들의 배합 공정은, 크게 원료 계량(whighing) 공정과 혼합 공정을 포함할 수 있다.

먼저, 상기 원료들의 배합을 위해, 상기 유리 조성물(3)를 구성하는 원료들을 적절한 혼합비에 따라 계량한다.

이때, 상기 유리 조성물(3)을 구성하는 원료에는, 유리 프릿(2)과 탄소 미세 코일 분말(1)을 포함한다. 상기 유리 프릿(2)은 유리 조성물(3)의 소성 공정 중에 상기 탄소 미세 코일 분말(1)과 결합하여, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)의 반응 온도 이하의 범위 내에서, 외부 환경으로부터 상기 탄소 미세 코일 분말(1)에 의해 성장된 탄소 미세 코일을 보호한다.

유리 프릿(2)은, 용도에 따라 다양한 금속 산화물을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 유리 프릿(2)은 유리의 주성분인 산화 규소를 포함할 수 있으며, 이와 다르게 상기 산화 규소에 탄산 나트륨, 알루미나 및 붕규산 중 적어도 어느 하나가 혼합된 혼합물로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 유리 조성물(3)은 산화납, 산화텔루륨, 산화비스무스, 산화아연, 산화텅스텐, 산화규소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 산화물을 포함할 수 있다.

일 예로서, 상기 유리 프릿(2)은 산화납-산화규소-산화텔루륨-산화아연계(PbO-SiO2-TeO2-ZnO), 산화규소-산화텔루륨-산화비스무스-산화아연-산화텅스텐계(SiO2-TeO2-Bi2O3-ZnO-WO3), 산화납-산화규소-산화텔루륨-산화비스무스-산화아연-산화텅스텐계(PbO-SiO2-TeO2-Bi2O3-ZnO-WO3), 산화납-산화텔루륨-산화비스무스계(PbO-TeO2-Bi2O3), 또는 산화규소-산화텔루륨-산화비스무스-산화아연-산화텅스텐계(SiO2-TeO2-Bi2O3-ZnO-WO3)일 수 있다.

상기 유리 프릿(2)은 통상적인 방법을 사용하여 상기 기술된 금속 산화물로부터 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 기술된 금속 산화물들을 특정 조성으로 혼합하여 제조할 수 있다. 이때, 상기 혼합은 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill)을 사용하여 진행될 수 있다. 이때, 상기 혼합된 조성물을 900℃-1300℃의 조건에서 용융시키고, 25℃에서 ??칭(quenching) 할 수 있다. 그리고, 상기 ??칭하여 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)을 제조할 수 있다.

이때, 상기 유리 조성물(3)의 혼합비에서, 상기 유리 프릿(2)은 90 내지 99 중량% 내에서 포함될 수 있다.

다음으로, 상기 유리 조성물(3)을 구성하는 탄소 미세 코일 분말(1)을 준비한다. 상기 탄소 미세 코일 분말(1)은 탄소 미세 코일을 포함한다.

이때, 탄소 미세 코일 분말(1)은 직선 모양이 아닌 돼지 꼬리처럼 말려져 있는 탄소 미세 코일을 포함하며, 섬유 소재가 가질 수 없는 독특한 구조를 지닌 비정질 탄소 섬유이다. 또한, 상기 탄소 미세 코일을 원래 코일 길이의 10배 이상의 길이로 늘어나는 초탄력성을 가진다.

한편, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)은 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.

또한, 상기 유리 조성물(3)을 구성하는 원료에는 결합제(binder)가 더 포함될 수 있다. 상기 결합제(binder)는 1 중량% 이하의 함량을 가지고 유리 조성물(3)을 구성하는 원료 내에 포함될 수 있다. 상기 결합제(binder)는 상기 유리 프릿(2)과 상기 탄소 미세 코일 분말(1) 사이의 혼합 균일성을 증가시키기 위해 상기 원료 내에 포함될 수 있다. 또한, 상기 결합제(binder)는 상기 유리 프릿(2)과 상기 탄소 미세 코일 분말(1) 사이의 혼합 상태에 따라 선택적으로 제거되거나, 함량 조절이 이루어질 수 있다.

상기와 같은, 탄소 미세 코일 분말(1) 및 유리 프릿(2)의 혼합비에 따른 원료 계량은 전자저울, EPMA(Electron Probe Micro-Analysis), SEM(Scanning Electron Microscope) 및 전자 현미경을 통해 진행될 수 있다.

다음으로, 상기와 같은 탄소 미세 코일 분말(1) 및 유리 프릿(2)이 계량되면, 상기 계량된 상기 유리 프릿(2)과 상기 탄소 미세 코일 분말(1)을 혼합하는 혼합 공정을 진행할 수 있다.

상기 혼합 공정은, V형 혼합기(V-Mixer), 볼-밀(Ball-Mill) 및 초진동 교반기를 통해 진행될 수 있다. 그리고, 상기 혼합 공정이 종료되면, 혼합 공정에 대한 평가 공정이 진행될 수 있다. 상기 평가 공정은 EPMA(Electron Probe Micro-Analysis), SEM(Scanning Electron Microscope), 전자 현미경 및 입도 분석기를 통해 혼합 상태를 평가할 수 있다.

상기 원료 배합 공정이 완료되면, 상기 배합된 원료를 플레이트 성형하는 공정을 진행한다(2단계).

상기 플레이트 성형 공정은, 상기 배합된 원료를 프레싱하는 공정을 포함할 수 있다. 상기 프레싱 공정은 프레스 또는 핫 프레스 장치에 의해 진행될 수 있다

그리고, 상기 프레싱 공정의 공정 조건은, 3ton 내지 5ton 사이의 압력 조건과, 5분~10분 사이의 시간 조건과, 상온(ordinary temperature)의 온도 조건을 포함한다. 상기 프레싱 공정이 완료되면, 상기 프레싱 공정의 평가를 진행한다. 상기 프레싱 공정의 평가는 상기 플레이트 성형 공정에 의해 상기 원료가 일정 형상으로 가압 성형됨에 따라 나타나는 소결 밀도를 통해 진행될 수 있다.

상기 프레싱 공정이 진행되면, 상기 프레싱된 원료를 가공하는 가공 공정을 진행한다(3단계).

상기 가공 공정은, 상기 플레이트 성형 공정이 진행된 원료를 소결하는 소결 공정을 포함할 수 있다.

상기 소결 공정은 소성로에서 진행될 수 있으며, 10℃/min의 승온 조건과, 450℃~700℃ 사이의 소결 온도 조건과, 1시간의 유지 시간 조건과, 에어 분위기 조건을 포함하는 소결 조건으로 진행될 수 있다.

상기 소결 공정이 진행되면, 상기 소결 공정에 평가 공정을 진행할 수 있으며, 상기 평가 공정은 상기 소결 공정이 진행된 조성물에 소결물에 대한 소결 밀도를 가지고 진행될 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)을 나타낸 도면이다.

도 16을 참조하면, (A)에 도시된 바와 같이, 유리 조성물(3)을 최초 배합 및 혼합된 상태에서는, 상기 유리 프릿(2)을 구성하는 원료와, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)을 구성하는 원료가 단지 혼합된 상태를 가진다.

그리고, 상기와 같은 소결 조건에서, 상기 원료들을 일정 녹는점에 가까운 온도로 소결을 진행하면, 상기 유리 프릿(2)과 상기 탄소 미세 코일 분말(1) 사이의 접합 면에서 접합이 이루어지거나, 일부가 증착되어 서로 연결된 하나의 조성물이 제조된다.

상기와 같이, 소결 공정이 진행되면, 상기 제조된 유리 조성물(3)을 평가하는 신뢰성 평가 공정을 진행할 수 있다(4단계).

이때, 상기 신뢰성 평가 공정을 진행하기 전에 상기 유리 조성물(3)을 폴리싱할 수 있으며, 상기 폴리싱 공정은 선택적으로 스킵 가능하다.

상기 신뢰성 평가 공정은, 전기적 평가 공정을 통해 진행될 수 있다.

즉, 상기 유리 조성물(3)의 전기적 평가를 위해, 각각 제조된 유리 조성물(3)의 출력 값을 측정하는 과정을 진행할 수 있다. 이때, 상기 제조된 유리 조성물(3)에는 서로 다른 함량으로 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함되지 않은 일반적인 정전 용량 센서(0중량%), 1 중량%로 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함된 유리 조성물(3), 5 중량%로 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함된 유리 조성물(3) 및 10 중량%로 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함된 유리 조성물(3)에 대한 전기적 평가를 각각 실시할 수 있다.

상기 전기적 평가는, 상기 유리 조성물(3)의 커패시턴스 값을 디지털 값으로 변환하여 출력하는 디지털 변환기의 출력 값이나, L 값/C값/R값을 각각 측정할 수 있는 L-C-R 미터를 가지고 진행할 수 있다.

그리고, 상기 전기적 평가는 상기 유리 조성물(3)을 포함하는 모듈 영역 내에 특정 감지 물체가 존재하지 않았을 때의 커패시턴스 값을 기준 값으로 설정하고, 그에 따라 상기 모듈 영역 내에 상기 특정 감지 물체가 들어오고, 상기 특정 감지 물체에 의해 일정 세기의 압력이 가해질 때의 커패시턴스 값의 변화 값을 가지고 진행할 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)을 이용한 상태 감지 센서(150)의 동작 원리를 보여주는 도면이다.

도 17을 참조하면, 상기 유리 조성물(3) 내에는 상기 탄소 미세 코일 분말(1)에 의해 성장된 탄소 미세 코일이 포함되어 있다.

상기 탄소 미세 코일에 의해, 상기 유리 조성물(3)의 일정 반경 내에 감지 물체가 접근하거나, 상기 유리 조성물(3)의 표면에 감지 물체가 접촉하는 경우, 상기 유리 조성물(3) 주위에 자기장이 발생하게 된다.

그리고, 상기 발생하는 자기장에 의해 상기 유리 조성물(3) 내에 포함된 탄소 미세 코일의 배열 상태가 변경되며, 그에 따른 상기 유리 조성물(3)의 커패시턴스 값의 변화가 발생한다.

이때, 상기 유리 조성물(3)의 표면에는 전극이 배치될 수 있다. 상기 전극은 상기 프로세서(170)와 연결되며, 상기 프로세서(170)는 상기 전극을 통해 상기 유리 조성물(3)의 커패시턴스 값의 변화 값을 획득하고, 그에 따른 상기 감지물체의 상태를 감지하게 된다. 여기에서, 상기 감지 물체의 상태는 상기 감지 물체와의 거리, 상기 감지 물체의 농도, 상기 감지 물체의 온도, 상기 감지 물체에 따른 습도 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 감지 물체가 수분(예를 들어, 빗물)인 경우, 상기 감지 물체의 상태는 상기 수분의 양을 포함할 수 있다. 또한, 상기 감지 물체의 상태는 본 발명에서와 같은 운전자의 상태일 수 있으며, 보다 명확하게는 상기 운전자에 의해 가해지는 압력의 세기를 포함할 수 있다.

다시 말해서, 상기 유리 조성물(3) 주위에 상기 감지 물체가 접근하고, 그에 따라 상기 감지 물체에 의해 일정 압력이 가해지면, 정전유도 현상이 발생한다. 그리고, 상기 유리 조성물(3) 내에 포함된 탄소 미세 코일은 전극 내부에서 직/병렬의 커패시터의 기능을 수행한다.

도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일이 가지는 커패시터 기능을 설명하는 도면이다.

도 18을 참조하면, (A)에 도시된 바와 같이, 상기 탄소 미세 코일은 다수의 커패시터가 서로 직렬로 연결된 직렬 커패시터 역할을 수행할 수 있다.

또한, (B)에 도시된 바와 같이, 상기 탄소 미세 코일은 다수의 커패시터가 상호 병렬로 연결된 병렬 커패시터 역할을 수행할 수도 있다.

도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)의 반응도 평가를 나타낸 도면이다.

도 19에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일 분말(1)을 포함하는 유리 조성물(3)에 의해 제조된 정전용량 센서의 커패시턴스 변화 값과, 일반적인 정전용량 센서의 커패시턴스 변화 값의 비교 결과를 보여준다.

실험을 위해, 4개의 샘플을 준비했으며, 제 1 샘플은 A 함량의 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함된 유리 조성물(3)로 구성되고, 제 2 샘플은 B 함량의 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함된 유리 조성물(3)이며, 제 3 및 4 샘플은 탄소 미세 코일 분말(1)을 포함하지 않으면서 서로 정전 용량 특성이 다른 정전용량 센서이다.

상기 제 1 내지 4 샘플의 커패시턴스 변화 값을 표로 나타내면 아래와 같다.

	샘플 1 (CMC 유(宥) #1)	샘플 2 (CMC 유(宥) #2)	샘플 3 (CMC 무(無) #1)	샘플 4 (CMC 무(無) #2)
거리 1	1323	1374	859	897
거리 2	1066	1029	654	672
거리 3	708	687	450	464
거리 4	238	232	153	157
거리 5	32	31	17	17

도 19 및 표 1을 참조하면, 상기 탄소 미세 코일의 유/무에 따른 거리별 반응도는 크게 차이가 있는 것을 확인할 수 있었다.

상기 거리 1 내지 거리 5는, 3mm~15mm를 단계별로 나누어 표시한 것이며, 반응도는 커패시턴스 변화 값을 아날로그-디지털 변환하여 획득한 값이다.

상기와 같이, 탄소 미세 코일이 포함된 센서의 경우, 기존의 센서보다 약 1.55배 높은 커패시턴스 값의 변화량을 가졌으며, 그에 따라 보다 높은 감도의 감지 장치를 제공할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일 분말(1)의 함량 및 유리 조성물(3)의 두께에 따른 반응도 평가를 나타낸 도면이다.

도 20에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일 분말(1)의 함량을 서로 다르게 하고, 그에 따라 제조된 유리 조성물(3)의 두께를 변화시킴에 따라 나타나는 커패시턴스 변화 값의 비교 결과를 보여준다.

실험 결과를 표로 나타내면, 아래의 표 2와 같다.

	3 중량%	5 중량%	7 중량%
0T	29.60	29.60	29.60
0.2T	34.2	35.54	37.20
0.5T	36.13	37.9	39.20
1.0T	32.5	34.53	35.53
1.5T	33.17	33.93	34.43
2.0T	33.93	34.47	34.73

도 20 및 표 2를 참조하면, 상기 탄소 미세 코일의 유/무 및 그에 따른 함량에 따라 반응도가 큰 차이를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)을 포함하여 제조된 유리 조성물(3)의 두께에 따라서도 상기 반응도에 차이가 있는 것을 확인할 수 있었다.

이때, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)의 함량이 10 중량%를 초과하면, 점도 상승에 따른 제조 공정에 부적합하며, 그에 따라 상기 탄소 미세 코일 분말(1)의 함량을 10 중량%로 제한하였다.

실험 결과, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 7 중량%로 포함되면서, 상기 유리 조성물(3)의 두께가 0.5T인 경우에 최상의 커패시턴스 값의 변화를 보여주었다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 상태 감지 센서의 다른 실시 예에 대해 설명하기로 한다.

도 21은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 상태 감지 센서의 포함된 감지 전극의 평면도이고, 도 22는 도 21에 도시된 전극의 단면도이다.

도 21 및 22를 참조하면, 상태 감지 센서(200)는 기판(201), 단자(206), 감지 전극(211), 격벽부(212, 213), 반응층(216)를 포함한다. 이때, 상기 반응층(216)의 주위에는 보호층이 더 형성될 수 있다.

여기에서, 상기 반응층(216)은 상기 설명한 바와 같이 탄소 미세 코일을 포함하며, 에폭시와 같은 고무 계열, 실리콘 및 상기 설명한 유리 조성물(3)로 구성될 수 있다.

기판(201)은 감지 전극(211) 및 반응층(216)이 장착되는 베이스 기판이다.

감지 전극(211) 및 단자(206)는 상기 기판(201) 위에 배치된다. 상기 전극(211)은 상기 반응층(216) 내부에 매립되면서 상기 기판(201)의 상면 위에 배치된다.

상기 감지 전극(211)은 복수 개로 형성된다. 그리고, 감지 전극(211)은 상기 반응층(216)의 상부에 가해지는 압력에 따른 커패시턴스 값의 변화량을 감지한다.

상기 감지 전극(211)은 포지티브 극성을 갖는 제 1 감지 전극(207)과 네거티브 극성을 갖는 제 2 감지 전극(208)을 포함한다. 그리고, 제 1 감지 전극(207, 209) 및 상기 제 2 감지 전극(208, 210)은 메인 전극과 서브 전극을 각각 포함한다.

다시 말해서, 상기 제 1 감지 전극(207, 209)은 급전되는 제 1 급전 감지 전극(207) 및 상기 제 1 급전 감지 전극(207)의 주위에 플로팅되는 제 1 플로팅 감지 전극(209)을 포함한다. 또한, 상기 제 2 감지 전극(208, 210)은 급전되는 제 2 급전 감지 전극(208)과, 상기 제 2 급전 감지 전극(208)의 주위에 플로팅되는 제 2 플로팅 감지 전극(210)을 포함한다.

상기 제 1 급전 감지 전극(207) 및 상기 제 2 급전 감지 전극(208)은 급전 단자(202, 203)와 연결되고, 그에 따라 상기 프로세서(170)와 전기적으로 연결되는 전극이다.

상기 제 1 플로팅 감지 전극(209) 및 상기 제 2 플로팅 감지 전극(210)은 상기 제 1 급전 감지 전극(207) 및 상기 제 2 급전 감지 전극(208)과 각각 긴밀히 배치되며, 그에 따라 상기 반응층(216) 내부에서의 커패시턴스 값의 변화 비율을 증가시킨다. 다시 말해서, 본 발명의 제 1 실시 예에서는 상기 제 1 급전 감지 전극(207) 및 제 2 급전 감지 전극(208)만을 포함하는 전극 구조를 가졌다.

상기 감지 전극 구조는 상기 제 1 급전 감지 전극(207) 및 상기 제 2 급전 감지 전극(208) 사이에서 발생하는 커패시턴스 변화 값만을 가지고 압력의 세기를 감지하였다. 그러나, 이와 같은 감지 전극 구조는, 압력이 가해지지 않았을 때의 커패시턴스 값과, 압력이 가해졌을 때의 커패시턴스 값의 차이 값이 상대적으로 낮으며, 이에 따라 세밀한 감지 감도를 확보하는 데에는 어려움이 있었다.

즉, 상기와 같은 제 1 급전 감지 전극(207) 및 상기 제 2 급전 감지 전극(208)만을 포함하는 2 라인의 전극 구조는, 전형적인 안테나 구조로써, 상기 2 라인 전극의 전체 파장이 특정 주파수의 1/4 파장과 동기화될 때 EMC(Electro Magnetic Compatibility) 이슈가 발생하게 된다.

또한, 일반적인 센서의 메커니즘은 기본 커패시턴스 값 대비 커패시턴스 변화량의 비율로 변화량을 계측한다. 이때, 감지 감도를 높이기 위해서는, 기본 커패시턴스 값이 낮거나 상기 커패시턴스 변화량이 커야만 한다. 그러나, 상기 2 라인 전극 구조에서는 상기 기본 커패시턴스 값을 낮추거나 커패시턴스 변화량을 크게 하는데에 한계가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같이 제 1 급전 감지 전극(207)의 주위에 상기 제 1 급전 감지 전극(207)과 긴밀히 배치된 제 1 플로팅 감지 전극(209)을 배치한다. 또한, 상기 제 2 급전 감지 전극(208)의 주위에 상기 제 2 급전 감지 전극(208)과 긴밀히 배치된 제 2 플로팅 감지 전극(210)을 배치한다.

이때, 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209) 및 상기 제 2 플로팅 감지 전극(210)은 각각 제 1 급전 감지 전극(207) 및 상기 제 2 급전 감지 전극(208)과 일정 간격 이격된 위치에 배치된다.

그리고, 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209) 및 상기 제 2 플로팅 감지 전극(210)은 각각 접지 단자(204, 205)에 연결되어 접지될 수 있다.

이때, 감지 감도를 높이기 위해서는, 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)과 상기 제 1 급전 감지 전극(207) 사이의 간격을 최소화하면서 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)과 상기 제 1 급전 감지 전극(207)의 길이를 최대화해야 한다.

따라서, 제 1 플로팅 감지 전극(209)과 상기 제 1 급전 감지 전극(207)은 상기 기판(201) 위에 일정 간격 이격되면서 상호 긴밀히 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 플로팅 감지 전극(209)과 상기 제 1 급전 감지 전극(207)은 한정된 공간 내에서 최대의 길이를 가질 수 있도록, 상기 기판(201) 위에 사각형 형상으로 적어도 한번 턴(Turn) 하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 상태 감지 센서(200)를 상면에서 보았을 때, 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)과 상기 제 1 급전 감지 전극(207)은 각각 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 배치될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제 1 급전 감지 전극(207)은 급전 단자(202)와 연결되는 일단에서 반응층(216) 내에 배치되는 타단으로 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 즉, 상기 제 1 급전 감지 전극(207)은 일단에서 직선으로 연장되다가 직각 방향으로 경로가 변경되어 사각 형상이 되도록 1회 턴하고, 내측에서 2회째 턴하는 식으로 복수 회 턴할 수 있다. 이때, 도면 상에서는 상기 제 1 급전 감지 전극(207)이 16회 턴하여 배치되어 있는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)은 상기 제 1 급전 감지 전극(207)과 일정 간격 이격된 위치에서, 상기 제 1 급전 감지 전극(207)과 동일한 형상을 가지며 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)은 접지 단자(204)와 연결되는 일단에서 상기 반응층(216) 내에 배치되는 타단으로 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 이때, 도면 상에는 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)이 14회 턴하여 배치되어 있는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 상기 반응층(216) 내에서 상기 제 1 급전 감지 전극(207)이 최외각 부분에 배치되고, 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)은 상기 제 1 급전 감지 전극(207) 내에 긴밀히 배치될 수 있다.

또한, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 급전 감지 전극(207)의 타단과, 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)의 타단이 동일 방향에 배치되는 것이 아니라, 상기 반응층(216) 내에서 상기 제 1 급전 감지 전극(207)의 타단을 포함하는 전극 부분과, 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)의 타단을 포함하는 전극 부분이 서로 마주보며 배치되도록 한다.

또한, 상기 제 2 급전 감지 전극(208)은 급전 단자(203)와 연결되는 일단에서 반응층(216) 내에 배치되는 타단으로 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 즉, 상기 제 2 급전 감지 전극(208)은 일단에서 직선으로 연장되다가 직각 방향으로 경로가 변경되어 사각 형상이 되도록 1회 턴하고, 내측에서 2회째 턴하는 식으로 복수 회 턴할 수 있다. 이때, 도면상에서는 상기 제 2 급전 감지 전극(208)이 16회 턴하여 배치되어 있는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 제 2 플로팅 감지 전극(210)은 상기 제 2 급전 감지 전극(208)과 일정 간격 이격된 위치에서, 상기 제 2 급전 감지 전극(208)과 동일한 형상을 가지며 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 2 플로팅 감지 전극(210)은 접지 단자(205)와 연결되는 일단에서 상기 반응층(216) 내에 배치되는 타단으로 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 이때, 도면상에는 상기 제 1 플로팅 감지 전극(210)이 14회 턴하여 배치되어 있는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 상기 반응층(216) 내에서 상기 제 2 급전 감지 전극(208)이 최외각 부분에 배치되고, 상기 제 2 플로팅 감지 전극(210)은 상기 제 2 급전 감지 전극(208) 내에 긴밀히 배치될 수 있다.

또한, 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 급전 감지 전극(208)의 타단과, 상기 제 2 플로팅 감지 전극(210)의 타단이 동일한 위치에서 턴이 종료되는 것이 아니라, 상기 반응층(216) 내에서 상기 제 2 급전 감지 전극(208)의 타단을 포함하는 전극 부분과, 상기 제 2 플로팅 감지 전극(210)의 타단을 포함하는 전극 부분이 서로 마주보며 배치되도록 턴을 종료한다.

한편, 상기 반응층(216)은 상기 기판(201) 위에 배치되며, 그에 따라 상기 감지 전극(211)을 매립한다.

바람직하게, 상기 반응층(216)은 소정의 두께를 가지며 상기 감지 전극(211)이 형성된 기판(201) 위에 배치된다. 여기에서, 감지 전극(211)은 상기 제 1 급전 감지 전극(207), 제 2 급전 감지 전극(208), 제 1 플로팅 감지 전극(209) 및 제 2 플로팅 감지 전극(210)을 모두 포함한다.

이때, 상기 반응층(216)은 복수의 영역으로 분리될 수 있다. 바람직하게, 상기 반응층(216)은 포지티브 극성을 갖는 감지 전극이 매립되는 제 1 반응층(214)과, 상기 네거티브 극성을 갖는 감지 전극이 매립되는 제 2 반응층(215)을 포함한다. 또한, 상기 기판(201) 위에서, 상기 제 1 반응층(214)과 상기 제 2 반응층(215)은 물리적으로 분리되어 있다. 다시 말해서, 상기 제 1 반응층(214)과 상기 제 2 반응층(215)은 상호 접촉하지 않으며 상기 기판(201) 위에 배치된다.

즉, 상기 제 1 급전 감지 전극(207) 및 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)을 포함하는 제 1 감지 전극부는, 상기 제 2 급전 감지 전극(208) 및 상기 제 2 플로팅 감지 전극(210)을 포함하는 제 2 감지 전극부와 다른 극성을 갖는다. 이에 따라, 상기 제 1 감지 전극부와 제 2 감지 전극부가 동일한 반응층(216) 내에 배치되는 경우, 상호 감지 전극부 간의 신호 간섭에 의해 SNR(신호대잡음비, Signal to Noise Ratio)가 나빠지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 제 1 급전 감지 전극(207) 및 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)을 포함하는 제 1 감지 전극부를 매립하는 제 1 반응층(214)과 상기 제 2 급전 감지 전극(208) 및 상기 제 2 플로팅 감지 전극(210)을 포함하는 제 2 감지 전극부를 매립하는 제 2 반응층(215)을 서로 물리적으로 분리시킴으로써, 상기 SNR을 향상시킬 수 있다.

상기 기판(201) 위에는 상기 반응층(216)을 둘러싸는 격벽부(212, 213)가 배치된다. 상기 격벽부(212, 213)는 상기 반응층(216)의 분리에 따라 상기 제 1 반응층(214)을 둘러싸는 제 1 격벽부(212)와, 상기 제 2 반응층(215)을 둘러싸는 제 2 격벽부(213)를 포함할 수 있다.

상기 제 1 및 2 격벽부(212, 213)는 상기 반응층(216)을 상기 제 1 반응층(214)과 제 2 반응층(215)으로 물리적으로 분리시키는 격벽(또는 댐) 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 2 격벽부(212, 213)는 상기 제 1 반응층(214) 및 제 2 반응층(215)의 상면의 평탄도를 유지하면서 디스펜싱 하기 위해 형성될 수 있다. 상기 제 1 및 2 격벽부(212, 213)는 실리콘으로 형성될 수 있다.

이와 같은 감지 전극은 상기 프로세서(170)에 신호를 전달하며, 상기 프로세서(170)는 상기 수신된 신호를 토대로 운전자의 이상 상태를 감지하고, 이를 토대로 차량(700)과 LIN (Local Interconnect Network)를 통해 상호 신호를 주고받을 수 있다.

상기와 같이, 탄소 미세 코일로 이루어진 반응층(216) 내에는 상기 복수의 급전 감지 전극과 복수의 플로팅 감지 전극을 포함하는 감지 전극(211)이 매립된다. 이때, 상기 반응층(216)은 그 자체로도 임피던스 변화량에 따른 압력 세기를 판단할 수 있으며, 상기 감지 전극(211)의 형상에 따라서도 그 측정 감도가 달라진다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기와 같은 사각 형상 또는 사각 나선 형상을 가지는 복수의 급전 감지 전극과 플로팅 감지 전극을 포함하는 감지 전극(211)을 형성한다.

이하에서는 프로세서(170)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

프로세서(170)는 상기 감지 전극과 연결되며, 압력 세기에 따른 상기 반응층(216)의 임피던스 변화에 따른 발진 주파수를 발생하고, 상기 발진 주파수와 기준 주파수의 차이에 따라 압력 세기를 판단한다.

이때, 상기 프로세서(170)는 기설정된 필터링 영역 내에서 상기 발진 주파수와 기준 주파수의 차이 주파수가 속해있는지를 감지하며, 상기 차이 주파수가 상기 기설정된 필터링 영역 내에 존재하는 경우에만 상기 차이 주파수에 대응하는 디지털 값을 출력할 수 있다.

이때, 상기와 같은 동작이 상기 프로세서(170)에 의해 이루어진다고 하였지만, 이는 일 실시 예에 불과하며, 상기 프로세서(170)는 상기 감지 전극으로부터 전달되는 감지 신호에 따른 디지털 값만을 출력할 수 있으며, 상기 차량(700) 내부에 배치되는 제어부에서 아래와 같은 구체적인 감지 동작이 이루어질 수 있다.

즉, 상기 프로세서(170) 내에는 상기 상태 감지 센서(200)의 특성에 따라 저역 통과 필터(LPF) 및 대역 통과 필터(BPF) 중 어느 하나의 필터가 포함될 수 있다.

그리고, 상기 저역 통과 필터와 대역 통과 필터는 그의 필터링 주파수의 범위가 서로 다르게 나타난다.

도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일의 특성을 나타낸 것이다.

상기 탄소 미세 코일은 도 23에 도시된 바와 같이, 평상시에는 제 1 커패시턴스 값을 가지고 있으며, 상기 탄소 미세 코일에 힘이나 유전율이 가해짐에 따라 상기 커패시턴스 값이 감소하게 된다.

이때, 상기 커패시턴스 값은 상기 탄소 미세 코일 위에 놓이는 객체의 종류에 따라서도 서로 다른 감소량을 가질 수 있으며, 또한 상기 객체의 종류에 따라 w증가할 수도 있다. 이에 대해서는 하기에서 상세히 설명하기로 한다.

즉, 상기 커패시턴스 값은 상기 탄소 미세 코일에 인체에 의한 압력이 가해지는 경우에는 감소할 수 있으며, 이와 다르게 사물과 같은 객체에 의해 압력이 가해지는 경우에는 증가하게 된다.

이하에서는 일반적인 2라인 감지 전극 구조의 감지 감도와, 본 발명의 실시 예에 따른 4라인 감지 전극 구조의 감지 감도에 대해 설명하기로 한다.

도 24는 종래 기술에 따른 2라인 전극 구조의 감지 감도를 설명하기 위한 도면이고, 도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 4라인 전극 구조의 감지 감도를 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 24를 참조하면, 프로세서(170)는 제 1 주파수(f1)를 발생하고, 그에 따라 내부 커패시턴스 값(Cr)과, 반응층(216)의 커패시턴스 값(Cs)에 따른 커패시턴스 값의 변화량에 따라 최종 변화량을 출력하게 된다.

이때, 상태 감지 센서(200)에 압력이 가해지지 않았을 때의 변화비와, 압력이 가해졌을 때의 변화비를 나타내면 아래와 같다.

Ro = Cs/Cr : 압력이 가해지지 않았을 때의 변화비

Rr= (Cs+△Cr)/Cr : 압력이 가해졌을 때의 변화비

여기에서, Cs는 반응층(216) 내의 커패시턴스 값이고, Cr은 상기 프로세서(170) 내의 기준 커패시턴스 값이며, △Cr은 압력이 가해지는 경우에 추가로 발생할 수 있는 커패시턴스 값을 의미한다.

상기와 같이, 동일한 Cr 조건에서는 상기 △Cr을 가능한 최대로 증가시킬 때, 이에 따른 Rr이 커지고, 이를 토대로 상기 프로세서(170)는 상기 커지는 Rr에 따른 변화 비율을 신호화 한다.

도 25를 참조하면, 도 20의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따라 상태 감지 센서(200)의 상부 방향 및 하부 방향으로 발생할 수 있는 커패시턴스 값을 보여주고, 도 25의 (b)는 상태 감지 센서(200)의 측면 방향으로 발생할 수 있는 커패시턴스 값을 보여준다.

도 25의 (a)를 참조하면, 제 1 급전 감지 전극(207)과 제 2 급전 감지 전극(208) 사이에서, 상부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C21이라 하고, 하부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C1이라할 수 있다. 그리고, 제 1 급전 감지 전극(207)과 제 1 플로팅 감지 전극(209) 사이에서, 상부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C31이라 할 수 있다. 또한, 제 2 급전 감지 전극(208)과 제 2 플로팅 감지 전극(210) 사이에서, 상부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C32라 할 수 있다. 또한, 제 1 플로팅 감지 전극(209)과 제 2 플로팅 감지 전극(210) 사이에서, 하부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C0이라 할 수 있다.

또한, 도 25의 (b)를 참조하면, 상기 제 1 플로팅 감지 전극(209)과 제 2 플로팅 감지 전극(210) 사이에서, 측부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C22이라 할 수 있다.

여기에서, C0 및 C1은 본 발명의 4라인 전극 구조와, 종래의 2 라인 전극 구조에서 공통으로 적용되는 사항이므로, 아래의 비교에서는 제외한다.

그리고, 본 발명에서는 상기와 같이 급전 감지 전극 이외에 플로팅 감지 전극을 적용하여, 압력이 가해졌을 때 추가로 발생하는 커패시턴스 값을 의미하는 △Cr을 최대한 크게 한다.

아래에서는, 압력이 가해지지 않았을 경우와, 상기 압력이 가해졌을 경우에서의 종래의 2 라인 전극 구조와, 본 발명의 4 라인 전극 구조를 비교하면 아래와 같다.

먼저, 기존의 2라인 전극 구조는 아래와 같이 표현될 수 있다.

(1) Cs1=C21, Ro=C21/Cr

: 압력이 가해지지 않았을 때의 종래의 2라인 전극 구조의 변화비

여기에서, 상기 Cs1은 2라인 전극 구조의 반응층(216) 내의 커패시턴스 값을 의미하고, Cr은 프로세서(170) 내의 기준 커패시턴스 값을 의미하며, Ro은 압력이 가해지지 않았을 때의 커패시턴스 값의 변화비를 의미한다.

(2) Cs1 = C21 + △Cr21, Rr= (C21/Cr) + (△Cr21/Cr)

: 압력이 가해졌을 때의 종래의 2 라인 전극 구조의 변화비

다음으로, 본 발명에 따른 4라인 전극 구조는 아래와 같이 표현될 수 있다.

(1) Cs2 = C21+(C31/C32/C22), Ro = (C21/Cr)+((C31/32/C22)/Cr)

: 압력이 가해지지 않았을 때의 본 발명의 4라인 전극 구조의 변화비

여기에서, 상기 Cs1은 4라인 전극 구조의 반응층(216) 내의 커패시턴스 값을 의미하고, Cr은 프로세서(170) 내의 기준 커패시턴스 값을 의미하며, Ro은 압력이 가해지지 않았을 때의 커패시턴스 값의 변화비를 의미한다.

(2) Cs2=C21+△Cr21+((C31+△Cr31)/(C32+△Cr32)/(C22+△Cr22))

Rr= (C21/Cr)+(△Cr21/Cr)+((C31+△Cr31)/(C32+△Cr32)/(C22+△Cr22)/Cr)

: 압력이 가해졌을 때의 본 발명의 4라인 전극 구조의 변화비

상기와 같이, 본 발명의 4라인 전극 구조에서는, 기존의 2라인 전극에 대비하여, "(C31+△Cr31)/(C32+△Cr32)/(C22+△Cr22)/Cr" 부분에 해당하는 플로팅 감지 전극에 의한 추가적인 커패시턴스 값의 변화가 있으며, 상기 추가적인 커패시턴스 값의 변화를 토대로 감지 감도를 향상시킬 수 있다.

도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 프로세서(170)의 일 예를 나타낸 회로도이다. 도 26을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 프로세서(170)는 간단한 아날로그 출력 회로로 구성될 수 있다.

도 26을 참조하면, 프로세서(170)는 제 1 커패시터(C1), 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2), 증폭기(AMP) 및 칩을 포함한다.

상기 칩은 상기 상태 감지 센서(200)의 감지 전극과 연결되며, 그에 따라, 상기 감지 전극으로부터 감지된 신호를 수신한다. 이때, 상기 칩은 상기 감지 전극으로부터 수신되는 신호를 토대로 상기 상태 감지 센서(200)의 반응층에 대한 임피던스 값을 출력한다.

제 1 커패시터(C1)는 평활 회로이며, 그에 따라 입력 전원(Vin)을 평활하여 교류 신호를 그라운드로 제거하고, 그에 따라 직류 신호만을 상기 칩으로 제공한다.

제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)은 회로의 동작 안정성을 위해 배치된다.

증폭기(AMP)는 상기 칩으로부터 출력되는 신호를 수신하고, 그에 따라 상기 신호의 크기에 따라 선택적인 출력 전압(Vout)을 출력한다.

다시 말해서, 상기 증폭기(AMP)의 일 단자는 그라운드와 연결되고, 다른 일 단자는 상기 칩과 연결된다. 따라서, 상기 증폭기는 상기 다른 일 단자를 통해 수신된 신호가 기설정된 기준 값보다 크거나 같으면, 상기 신호를 그라운드로 제거하여 출력 전압(Vout)을 발생하지 않는다. 그리고, 상기 증폭기는 상기 다른 일 단자를 통해 수신된 신호가 기설정된 기준 값보다 일정 임계치 이하로 감소하게 되면, 상기 신호를 토대로 출력 전압(Vout)을 발생한다. 상기 출력 전압은 차량의 자율 주행을 제어하는 시스템(일 예로, 차량 자동 제동 시스템)으로 전달될 수 있다.

상기와 같이, 상태 감지 센서(200)의 출력단에는 상기와 같은 단순한 압력이 이상 상태로 변화한 경우에 대해서만 출력 전압을 발생하는 구동 회로가 배치될 수 있으며, 이에 따라 상기 상태 감지 센서(200)는 단순한 스위치로 동작할 수 있다.

또한, 이와 다르게 본 발명에서는 상기 상태 감지 센서(200)의 출력 값을 정확히 인지하고, 상기 인지한 출력 값을 기준으로 상기 상태 감지 센서(200)에 가해지는 압력의 세기를 감지할 수 있다.

이를 위해서, 프로세서(170)는 상기 상태 감지 센서(200)와 연결되어, 상기 상태 감지 센서(200)의 특성 변화에 따른 서로 다른 디지털 값(ADC 값)을 출력하게 된다.

이때, 상기 운전자의 접촉 및 접촉에 따른 압력 세기에 따라 상기 프로세서(170)를 통해 출력되는 값은 선형적으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 상기 디지털 값은 상기 물체가 접근하지 않았을 경우(운전자가 접촉하지 않았을 경우)에 0의 값(기준 값)을 가지며, 상기 접촉 및 압력 세기에 따라 점차 감소하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 압력 세기에 따라 변화하는 값을 메모리에 저장해놓고, 상기 프로세서(170)를 통해 출력되는 디지털 값을 이용하여 상기 디지털 값에 대응하는 압력 세기를 계산할 수 있다.

도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로세서(170)의 구성을 보여주는 도면이다.

도 27을 참조하면, 프로세서(170)는 제 1 주파수 발생기(171), 제 2 주파수 발생기(172), 차이 주파수 발생기(173), 필터(174) 및 아날로그 디지털 컨버터(175)를 포함한다.

제 1 주파수 발생기(171)는 상기 상태 감지 센서(200)와 연결되며, 상기 상태 감지 센서(200)의 임피던스 변화에 따른 제 1 주파수를 발생한다.

상기 제 1 주파수 발생기(171)는 LC 발진 회로로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제 1 주파수 발생기(171)는 상기 반응층을 구성하는 탄소 미세 코일과 커패시터를 사용하여, 상기 탄소 미세 코일의 인덕턴스 값이나 커패시턴스 값의 변화에 의해 변화하는 발진 주파수를 발생하도록 구성된다.

즉, 상기 제 1 주파수 발생기(171)는 상기 상태 감지 센서(200)의 탄소 미세 코일을 사용하여, 상기 상태 감지 센서(200)에 의한 발진 주파수를 발진시킨다.

다시 말해서, 상기 상태 감지 센서(200)의 반응층을 구성하는 탄소 미세 코일의 인덕턴스 값과 커패시터의 커패시턴스 값은 상기 제 1 주파수 발생기(171)의 발진 주파수를 결정한다.

제 2 주파수 발생기(172)는 기준 발진기일 수 있으며, 기준 발진 주파수에 대응하는 제 2 주파수를 발생한다.

이때, 상기 제 1 주파수 발생기(171)에서 발생하는 제 1 주파수는 미세한 변화를 가질 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 제 1 실시 예에서는 상기 필터(174)를 저역 통과 필터로 구성한다.

아래에서는 상기 필터(174)가 저역 통과 필터로 구성된 것으로 가정하여 설명하기로 한다.

이때, 상기 상태 감지 센서(200)에 압력이 가해지지 않는 경우에 발생한 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수 발생기(172)에서 발생하는 제 2 주파수는 동일한 값을 가지도록 설정될 수 있다.

그리고, 상기 상태 감지 센서(200)에 압력이 가해지면, 상기 가해지는 압력의 세기에 따라 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 커지게 되며, 상기 커지는 차이 값을 토대로 상기 물체의 접근 및 이에 따른 압력 세기를 판단할 수 있도록 한다.

이때, 상기 상태 감지 센서(200)에 포함되는 탄소 미세 코일의 인덕턴스를 L이라 하고, 커패시터의 커패시턴스를 C라 하면, 제 1 주파수 발생기(171)에서 발생하는 제 1 주파수(ω₀)는 수학식 1과 같다.

그리고, 상기 제 1 주파수 발생기(171)에서 발생하는 제 1 주파수에 대응하는 제 1 전압 값(V₀)은 아래의 수학식 2와 같다.

또한, 상기 제 2 주파수 발생기(172) 발생하는 제 2 주파수에 대응하는 제 2 전압 값(Vr)은 아래의 수학식 3과 같다.

차이 주파수 발생기(173)는 상기 제 1 주파수 발생기(171) 및 상기 제 2 주파수 발생기(172)와 연결되며, 상기 제 1 주파수 발생기(171)에서 발생한 제 1 주파수와, 상기 제 2 주파수 발생기(172)에서 발생한 제 2 주파수의 차이에 대응하는 차이 값을 출력한다.

이때, 상기 차이 주파수 발생기(173)에서 발생하는 차이 값(Vdmod)는 아래의 수학식 4와 같다.

여기에서, 상기 차이 값이 상기 수학식 4와 같은 값을 가지는 이유는, 상기 상태 감지 센서(200)에 압력이 가해지지 않는 경우에는 상기 제 1 주파수 발생기(171)에서 발생하는 제 1 주파수와, 상기 제 2 주파수 발생기(172)에서 발생하는 제 2 주파수가 서로 동일한 값을 가지기 때문이다.

필터(174)는 상기 차이 주파수 발생기(173)에서 발생하는 출력 값을 필터링하여 필터링된 출력 값을 출력한다.

이때, 상기 필터(174)에는 일정한 크기의 주파수 범위에 대응하는 필터링 영역이 존재하며, 상기 필터링 영역 내에서 상기 차이 주파수 발생기(173)의 출력 값을 필터링한다.

여기에서, 상기 필터링 영역은, 상기 필터(174)의 종류와, 상기 압력이 가해졌을 경우에 나타나는 탄소 미세 코일의 변화 특성에 의해 결정될 수 있다.

상기 탄소 미세 코일의 변화 특성에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

한편, 상기 필터(174)의 종류는 상기 탄소 미세 코일의 구조에 의해 결정될 수 있다.

즉, 상기 탄소 미세 코일의 인덕턴스 값이 압력 세기에 따라 큰 범위 내에서 변화하지 않고 미세하게 변화하며, 상기 미세하게 변화하는 값에 따라 상기 제 1 주파수 발생기(171)에서 발생하는 제 1 주파수가 상기 제 2 주파수 발생기(172)에서 발생하는 제 2 주파수와 큰 차이가 없는 경우에는 상기 필터(174)를 저역 통과 필터로 구성할 수 있다.

그리고, 상기 상기 탄소 미세 코일의 인덕턴스 값의 변화에 따라 상기 제 1 주파수 발생기(171)에서 발생하는 제 1 주파수가 상기 제 2 주파수 발생기(172)에서 발생하는 제 2 주파수와 큰 차이가 있는 경우에는 상기 필터(174)는 대역 통과 필터로 구성할 수 있다.

다시 말해서, 상기 필터(174)의 종류는 상기 상태 감지 센서(200)를 구성하는 반응층 내의 탄소 미세 코일의 면적 등과 같은 구조에 의해 결정될 수 있다.

아날로그 디지털 컨버터(175)는 상기 필터(174)를 통해 출력되는 출력 값을 디지털 값으로 변환하여 출력한다.

도 28 내지 30은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.

도 28을 참조하면, 상기 압력이 가해지지 않았을 경우, 상기 제 1 주파수 발생기(171)에서 발생하는 제 1 주파수와, 상기 제 2 주파수 발생기(172)에서 발생하는 제 2 주파수는 동일한 주파수를 가질 수 있다.

따라서, 상기와 같은 일반적인 상황에서는, 상기 차이 주파수 발생기(173)에서 출력되는 출력 값에 따라 상기 필터(174)에서 필터링된 출력 값은 거의 DC 전압 수준이다.

그리고, 도 29를 참조하면, 상기 압력이 가해짐에 따라 상기 필터(174)에서 필터링되는 출력 값은 기설정된 필터링 영역 내에서 주파수 쉬프트가 발생하게 된다.

다시 말해서, 압력이 가해짐에 따라 탄소 미세 코일의 인덕턴스 값의 변화가 발생하게 되면, 제 1 주파수 발생기(171)에서 발생하는 제 1 주파수의 변화가 발생하게 되며, 이에 따라 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 존재하게 된다.

이때, 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이 주파수는 상기 압력의 세기가 커질수록 증가하게 된다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이 주파수의 값에 따라 상기 압력의 세기를 측정할 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 필터(174)에서 출력되는 신호에 따른 주파수 도메인 변화량에 따라 압력의 세기를 측정한다.

그리고, 실시 예에서는 이물질과 상기 인체와 같은 물체에 의해 발생하는 상기 탄소 미세 코일의 변화 특성에 따라 상기 필터(174)의 필터링 영역을 결정하고, 상기 결정한 필터링 영역 내에서 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 발생하는 경우에만 선택적으로 상기 압력의 세기를 측정하도록 할 수 있다.

도 30을 참조하면, 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 상기 인체와 같은 물체의 접근이 아닌 이물질에 의해 발생한 경우, 상기 차이 주파수는 상기 필터(174)의 필터링 영역을 벗어난 주파수를 가질 수 있다.

이때, 상기 차이 주파수는 도 30에 도시된 바와 같이, 필터링 영역 내에 포함되어 있지 않기 때문에, 이와 같은 경우에는 상기 압력의 세기를 측정하지 않을 수 있다.

도 31은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.

도 31을 참조하면, 상기 상태 감지 센서(200)의 설계가 압력의 세기가 증가함에 따라 제 1 주파수가 제 2 주파수와 차이가 존재하고, 상기 압력의 세기에 따라 제 1 주파수의 증감 정도가 큰 경우, 상기 필터(174)는 대역 통과 필터로 구성될 수 있다.

이때, 상기 필터(174)의 필터링 영역은 상기 저역 통과 필터로 구성된 경우와는 다른 주파수 범위를 가질 수 있다.

그리고, 상기 필터링 영역 내에서 상기 차이 주파수의 변화에 따라 발생하는 차이 주파수의 이동 정도에 따라 상기 압력의 세기를 측정할 수 있다.

이때, 상기 필터(174)가 대역 통과 필터인 경우, 상기 차이 주파수 발생기(173)의 출력 값은 아래의 수학식 5와 같다.

도 32는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일의 변화 특성을 보여주는 그래프이다.

도 32를 참조하면, 탄소 미세 코일은 돌, 물 및 인체의 접촉에 따른 서로 다른 변화 특성을 가지게 된다.

다시 말해서, 상기 탄소 미세 코일은 상기와 같은 물질에 따라 서로 다른 출력 값을 발생하게 된다.

상기 탄소 미세 코일의 출력 값의 변화를 보면, 동일한 돌이라도 접촉 면적 및 접촉 방향에 따라 서로 다른 변화가 발생하였으며, 돌의 크기가 클수록 무게와 접촉 면적이 증가하여 출력 값이 증가하게 된다.

그리고, 종이와 같은 비자성 물질이나, 서보 모터와 같은 자성 물질이 접촉하는 경우에도 자기장에 의한 영향 없이 출력 값의 큰 변화가 발생한다. 본 발명에 따른 탄소 미세 코일의 출력 값은 인체에 의해 압력이 가해지는 경우와, 물이나 휴대폰과 같은 다른 객체에 의해 압력이 가해지는 경우에 확연히 구분되는 특성을 가진다.

즉, 탄소 미세 코일의 출력 값은 인체가 접촉하는 경우에서 마이너스 값을 가지고 있으며, 물이나 휴대폰과 같은 객체가 접촉하는 경우에서 플러스 값을 가지고 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 탄소 미세 코일의 특성을 토대로 상기 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생한 제 1 주파수와, 제 2 주파수 발생기(2192)에서 발생한 제 2 주파수의 차이가 인체에 의한 압력이 발생한 것인지, 아니면 다른 객체에 의해 발생한 것인지를 명확히 구분할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에서는 상기 상태 감지 센서(200)의 반응 영역, 다시 말해서 상기 필터(174)의 필터링 영역을 상기 운전자의 압력에 의해 반응하는 상기 탄소 미세 코일의 특성을 토대로 결정하도록 한다.

도 33 및 도 34는 본 발명의 실시 예에 따른 상태 감지 센서(200)의 특성을 보여주는 그래프이다.

도 33 및 도 34를 참조하면, 상기 프로세서(170)의 출력 값은 상기 인체에 의해 압력이 가해진 경우와, 그 이외의 경우에 서로 다를 수 있다.

즉, 상기 압력 세기를 단계별로 구분하고, 상기 압력 세기에 따라 상기 프로세서(170)의 출력 값을 살펴보면, 상기 압력 세기가 증가할수록 상기 출력 값은 감소하는 것을 확인할 수 있다.

즉, 상기 프로세서(170)의 출력 값은 상기 상태 감지 센서(200)에 인체가 접촉하지 않은 상태에서는 기준 값을 갖는다.

그리고, 상기 상태 감지 센서(200)에 인체가 접촉하는 경우, 그라운드 모드로 (-) 신호가 발생하게 되며, 이에 따라 상기 프로세서(170)의 출력 값은 감소하게 된다. 이때, 상기 상태 감지 센서(200)에 인체가 아닌 다른 객체가 접촉하는 경우에는 (+) 신호가 발생하게 되며, 이에 따라 상기 프로세서(170)의 출력 값은 증가하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 (-) 신호가 발생하는 경우에만 상기 상태 감지 센서(200)가 동작하도록 구현할 수 있다.

한편, 운전자가 정상적인 상태에서 운전을 하고 있는 경우, 상기 조향 입력 수단(721A)에는 일정 수준의 압력이 가해지게 된다. 따라서, 상기 프로세서(170)의 출력 값은 기준 값으로부터 일정 임계 값이 감소한 정상 상태의 값을 가지게 된다. 그리고, 상기 운전자가 계속하여 정상 상태에서 운전을 하고 있는 경우에는 상기 정상 상태의 값을 포함하는 범위 내에서 상기 출력 값이 존재하게 된다. 그러나, 졸음운전과 같은 운전자의 이상 상태에서는 상기 출력 값이 상기 범위를 벗어난 영역에 존재하게 된다.

예를 들어, 상기 운전자가 졸음운전을 하는 경우, 상기 조향 입력 수단(721A)에 가해지는 압력의 세기는 점점 약해질 것이며, 이에 따라 상기 프로세서(170)의 출력 값은 증가하게 된다.

또한, 비상 상황 발생에 따른 위험 상황에서는 상기 조향 입력 수단(721A)에 가해지는 압력이 평상시보다 더 세질 것이다.

따라서, 본 발명에서는 상기 프로세서(170)의 출력 값을 토대로 상기 압력 세기를 감지하고, 상기 압력 세기가 갑자기 기준 범위를 벗어나는 경우에는 운전자에 이상 상태가 발생하였다고 판단하여 상기 차량(700)에 신호를 출력하도록 할 수 있다.

도 35 및 도 36은 본 발명의 실시 예에 따른 상태 감지 센서(200)의 반응성 검증 결과를 나타낸 도면이다.

도 35는 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반응층 위에 필름과 같은 보호층이 덮인 상태에서, 상기 필름 위에 인체를 접촉했을 경우에 나타나는 커패시턴스 값의 변화 정도를 나타낸 것이다.

도 35의 (b)를 참조하면, 인체가 접촉하지 않았을 경우에의 커패시턴스 값은 853~906pF의 값을 가지고 있었으며, 상기 인체가 접촉하고 상기 인체로부터 가해지는 압력이 세짐에 따라 상기 커패시턴스 값은 점차 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 인체에 의해 가해지는 압력이 약할 경우와, 상기 압력이 중간일 경우와, 상기 압력이 강할 경우에서의 커패시턴스 변화 값은 명확한 수치 범위 내에서 변화하는 것을 확인할 수 있었다.

도 36은 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반응층 위에 글라스(2T의 두께)와보호층이 덮인 상태에서, 상기 글라스 위에 인체를 접촉했을 경우에 나타나는 커패시턴스 값의 변화 정도를 나타낸 것이다.

도 36의 (b)를 참조하면, 인체가 접촉하지 않았을 경우에의 커패시턴스 값은 933~970pF의 값을 가지고 있었으며, 상기 인체가 접촉하고 상기 인체로부터 가해지는 압력이 세짐에 따라 상기 커패시턴스 값은 점차 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 인체에 의해 가해지는 압력이 약할 경우와, 상기 압력이 중간일 경우와, 상기 압력이 강할 경우에서의 커패시턴스 변화 값은 명확한 수치 범위 내에서 변화하는 것을 확인할 수 있었다.

도 37 및 도 38은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 운전 보조 장치의 동작 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 도 37을 참조하면, 프로세서(170)는 상태 감지 센서(200)의 감지 전극으로부터 전달되는 신호를 수신한다(11단계).

그리고, 프로세서(170)는 상기 전달되는 신호를 토대로 커패시턴스 값을 계산한다(12단계).

이어서, 프로세서(170)는 상기 전달되는 커패시턴스 값이 기설정된 임계 값 이상인지 여부를 판단한다(13단계).

그리고, 프로세서(170)는 상기 커패시턴스 값이 상기 임계 값 이상이면, 상기 조향 입력 수단(721A)에 가해지는 압력이 약해졌음을 인식하고, 이에 따라 졸음운전을 알리는 경보신호를 출력한다(14단계).

그리고, 프로세서(170)는 상기 운전자의 이상 상태를 알리는 신호를 차량(700)의 차량 자동 제동 시스템에 전달한다(15단계).

이어서, 상기 차량(700) 내의 각종 시스템은 상기 수신된 신호를 토대로 자율 주행 모드에 진입하며, 그에 따라 긴급 상황이 발생함에 따라 차량을 자동 제동한다(16단계).

또한, 도 38을 참조하면, 먼저 제 1 주파수 발생기(171)는 반응층을 구성하는 탄소 미세 코일의 인덕턴스 값에 따른 제 1 주파수를 발생한다(21단계).

그리고, 제 2 주파수 발생기(172)는 기설정된 기준 발진 주파수에 대응하는 제 2 주파수를 발생한다(22단계).

이어서, 차이 주파수 발생기(173)는 상기 제 1 주파수 발생기(171)에서 발생된 제 1 주파수와, 제 2 주파수 발생기(172)에서 발생된 제 2 주파수를 수신하고, 그에 따라 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이 주파수를 출력한다(23단계).

이에 따라, 필터(174)는 상기 출력되는 차이 주파수를 필터링하여, 기설정된 필터링 영역 내에 상기 차이 주파수가 존재하는지를 판단한다(24단계).

그리고, 상기 차이 주파수가 기설정된 필터링 영역 내에 존재하면, 아날로그 디지털 컨버터(175)는 상기 차이 주파수에 대응하는 출력 값을 생성하여 출력한다. 그리고, 프로세서(170)는 상기 출력 값을 토대로 압력의 세기를 검출한다(25단계).

이어서, 프로세서(170)는 상기 검출한 압력의 세기에 대응하는 감지 신호를 출력한다(26단계).

한편, 상기 필터(174)는 상기 수신한 차이 주파수가 기설정된 필터링 영역 내에 존재하지 않으면, 상기 수신한 차이 주파수에 대응하는 출력 값을 출력하지 않으며, 이에 따라 상기 수신한 차이 주파수를 무시한다(27단계).

즉, 이물질에 의해서 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 발생한 경우에는 상기 차이 주파수가 상기 필터링 영역 내에 존재하지 않게 되며, 이에 따라 상태 감지 센서(200)에 의한 제어 동작이 이루어지지 않는다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 운전자로부터 가해지는 압력을 이용하여 운전자의 상태를 감지하고, 이에 따른 경보신호를 발생함으로써, 운전자의 졸음운전에 따른 사고를 사전에 방지하여 안전성을 확보할 수 있다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 센서의 반응층을 구성하는 물질을 고무(Rubber) 계열로 사용하는 경우, 상기 센서를 조향 입력 수단의 커버로 사용할 수 있으며, 이에 따른 조향 입력 수단과 커버의 일체화에 따른 디자인 만족도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 센서의 반응층을 구성하는 물질을 유리 프릿이나 실리콘으로 사용하는 경우, 상기 센서를 조향 입력 수단과 일체로 형성할 수 있으며, 이에 따른 차량 미관상의 문제나 운전 시야 확보 문제를 해결하여 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 감지 장치의 외부 보호층을 접착력이 있는 필름으로 구성함으로써, 특별한 기구 설계 없이 간편하게 구조물에 장착할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 센서의 전체적인 제조를 라미네이팅 공정으로 진행할 수 있음으로써, 제조 공정의 일원화가 가능할 뿐 아니라, 공정 간소화를 통한 제조 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 절연 필름의 하부에 차폐 시트를 부착함으로써, 외부 노이즈나 내부 칩의 노이즈를 감소시킬 수 있으며, 이에 따른 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 반응층 내에 급전 전극 이외에 플로팅 전극을 추가로 배치함으로써, 압력 감지 시에 추가 발생하는 커패시턴스 값을 최대화할 수 있으며, 이에 따른 압력 감지 감도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 급전 전극 및 플로팅 전극 사이의 간격을 최소화하거나, 상기 급전 전극 및 플로팅 전극을 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 길게 연장 배치함으로써, 커패시턴스의 값의 변화량을 최대화할 수 있으며, 이에 따른 압력 감지 감도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 네거티브 전극과 포지티브 전극을 매립하는 반응층을 물리적으로 분리시킴으로써, 상기 네거티브 전극과 상기 포지티브 전극 사이에서 발생하는 신호 간섭을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 신호대잡음비를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 운전자의 신체에 의해 가해지는 압력에 의해서만 동작하도록 함으로써, 상기 인체가 아닌 다른 객체에 의해 차량 운전 보조 장치가 오동작하는 문제를 해결할 수 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

차량의 조향 입력 수단에 배치되는 상태 감지 센서에 있어서,
상기 상태 감지 센서는,
플렉서블 기판;
상기 플렉서블 기판 상에 배치되는 감지 전극; 및
탄소 미세 코일을 포함하며 상기 플렉서블 기판 상에 상기 감지 전극을 덮으며 배치되는 반응층을 포함하고,
상기 반응층은,
객체의 접촉에 따른 압력의 세기에 따라 캐패시턴스 값이 변화하고,
상기 감지 전극은,
포지티브 극성을 갖는 제1 감지 전극과,
네거티브 극성을 갖는 제2 감지 전극을 포함하고,
상기 반응층은,
상기 플렉서블 기판 상에 상기 제1 감지 전극을 덮으며 배치되는 제1 반응층과,
상기 플렉서블 기판 상에 상기 제1 반응층과 이격되고, 상기 제2 감지 전극을 덮으며 배치되는 제2 반응층을 포함하는
상태 감지 센서.
제 1항에 있어서,
상기 플렉서블 기판, 상기 제1 반응층 및 상기 제2 반응층을 둘러싸며 배치되며, 접착성을 가지는 보호층을 더 포함하고,
상기 상태 감지 센서는,
상기 보호층에 의해 상기 조향 입력 수단 위에 부착되는
상태 감지 센서.
제 1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 반응층은,
고무 계열로 형성되어 상기 차량의 조향 입력 수단 위에 배치되는 핸들 커버를 구성하는
상태 감지 센서.
제 1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 반응층은,
유리 프릿으로 형성되어, 상기 조향 입력 수단의 손잡이 부분의 적어도 일부를 구성하는
상태 감지 센서.
제 1항에 있어서,
상기 플렉서블 기판, 상기 제1 반응층 및 상기 제2 반응층을 둘러싸며 배치되며, 탄성력을 가지는 보호층을 더 포함하고,
상기 플렉서블 기판, 상기 제1 반응층 및 상기 제2 반응층은,
상기 보호층 내에서 일정 곡률을 가지며 벤딩되고,
상기 보호층은,
상기 플렉서블 기판, 상기 제1 반응층 및 상기 제2 반응층의 벤딩 상태를 유지시키는
상태 감지 센서.
제 5항에 있어서,
상기 보호층의 하부는,
상기 플렉서블 기판 및 상기 제1 반응층 및 상기 제2 반응층의 벤딩에 따라 상기 조향 입력 수단에 끼움 결합되는 결합부를 형성하는
상태 감지 센서.
제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플렉서블 기판 상에 상기 제1 반응층을 둘러싸며 배치되는 제1 격벽부; 및
상기 플렉서블 기판 상에 상기 제2 반응층을 둘러싸며 배치되고, 상기 제1 격벽부와 이격되는 제2 격벽부를 포함하는
상태 감지 센서.
제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 반응층 내에 상기 제1 감지 전극과 이격되어 배치되는 제1 플로팅 전극; 및
상기 제2 반응층 내에 상기 제2 감지 전극과 이격되어 배치되는 제2 플로팅 전극을 포함하는
상태 감지 센서.
차량의 외측을 감싸며 배치되고, 객체의 접촉에 따른 압력을 감지하는 상태 감지 센서; 및
상기 상태 감지 센서를 통해 출력되는 감지 신호를 수신하고, 상기 감지 신호를 토대로 제어신호를 출력하는 프로세서를 포함하고,
상기 상태 감지 센서는,
상기 객체의 접촉에 따른 압력의 세기에 따라 캐패시턴스 값이 변화하는 탄소 미세 코일을 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 캐패시턴스 값을 수신하고,
상기 수신한 캐패시턴스 값과 기준 캐패시턴스 값을 비교하고,
상기 수신한 캐패시턴스 값이 상기 기준 캐패시턴스 값보다 높은 값으로 변화한 경우, 상기 객체가 인체가 아닌 것으로 판단하고, 상기 수신한 캐패시턴스 값을 무시하고,
상기 수신한 캐패시턴스 값이 상기 기준 캐패시턴스 값보다 낮은 값으로 변화한 경우,
상기 수신한 캐패시턴스 값과 상기 기준 캐패시턴스 값의 차이 값을 계산하고,
상기 계산한 차이 값이 제1 임계 값 이하로 감소하거나, 상기 차이 값이 기설정된 제 2 임계 값 이상으로 증가하면 경보 신호를 출력하는,
차량 운전 보조 장치.
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