KR102532061B1 - 생체 인증 장치 및 그의 동작 방법 - Google Patents

생체 인증 장치 및 그의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시의 실시 예에 따른 생체 인증 장치는 전기적 신호인 전송 신호를 기계적 신호인 진동 신호로 변환하고, 사용자에게 설정 주파수 범위 내에서 진동하는 진동 신호를 전송하도록 구성된 변환기, 사용자로부터 진동 신호에 대응되는 생체 신호를 수신하고, 생체 신호를 전기적 신호인 수신 신호로 변환하도록 구성된 센서, 수신 신호로부터 사용자의 해부학적 특징 정보를 추출하고, 해부학적 특징 정보를 기반으로 사용자가 등록된 사용자인지 여부를 판단하도록 구성된 인증 모듈, 및 등록된 사용자에 대한 데이터베이스를 저장하도록 구성된 메모리를 포함한다. 생체 신호는 진동 신호가 사용자의 신체의 적어도 일부분을 통과하면서 해부학적 특징 정보를 포함하도록 변형된 주파수 기반의 신호이다.

Description

생체 인증 장치 및 그의 동작 방법{BIOMETRIC AUTHENTIFICATION APPARATUS AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 개시는 생체 인증 기술에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 생체 신호의 주파수 응답 특성을 이용하는 생체 인증 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
생체 인증(biometric authentication)을 이용하는 보안 기술은 자동화된 정보 기술에 의해 사람의 신체적 특징(예컨대, 지문, 얼굴, 홍채 등)을 추출하고, 저장하고, 판단하는 개인 신원의 확인 수단이다. 4차 산업혁명과 더불어 초연결 시대에 이르러 생체 인증의 보안 기술은 중요성 및 필요성이 더욱 더 높아지고 있다.
그러나, 상용화되고 있는 이미지 기반 생체 인증 기술은 복제 및 도난에 취약하다. 또한, 패드워드 방식과는 달리, 패턴들을 변경하는 것이 불가능하기 때문에 도난으로 인한 위험성이 높다. 예를 들어, 얼굴, 지문 등과 같은 이미지 데이터는 신원 확인을 위해 등록된 이후에 그 변경이 어렵다. 이에 따라, 최근에는 이미지 기반 생체 인증 기술의 어려움을 회피하기 위해, 주파수 응답 특성을 이용하는 생체 인증 기술이 개발되고 있다.
본 개시는 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로, 인체를 통과하는 진동 신호의 변화를 감지하여 사용자를 인식할 수 있는 생체 인증 장치 및 그의 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 생체 인증 장치는 전기적 신호인 전송 신호를 기계적 신호인 진동 신호로 변환하고, 사용자에게 설정 주파수 범위 내에서 진동하는 진동 신호를 전송하도록 구성된 변환기, 사용자로부터 진동 신호에 대응되는 생체 신호를 수신하고, 생체 신호를 전기적 신호인 수신 신호로 변환하도록 구성된 센서, 수신 신호로부터 사용자의 해부학적 특징 정보를 추출하고, 해부학적 특징 정보를 기반으로 사용자가 등록된 사용자인지 여부를 판단하도록 구성된 인증 모듈, 및 등록된 사용자에 대한 데이터베이스를 저장하도록 구성된 메모리를 포함한다. 생체 신호는 진동 신호가 사용자의 신체의 적어도 일부분을 통과하면서 해부학적 특징 정보를 포함하도록 변형된 주파수 기반의 신호이다.
일 실시 예에서, 해부학적 특징 정보는 신체의 적어도 일부분에 포함된 뼈, 연골, 힘줄, 및 근육 조직 중 적어도 하나에 대한 생체재료적(biomaterials) 특징, 생체역학적(biomechanical) 특징, 및 기하학적 구조 특징 중 적어도 하나를 포함한다.
일 실시 예에서, 인증 모듈은 설정 주파수 범위 내의 기준 파형을 생성하고, 기준 파형에 따라 진동 신호를 출력하도록 변환기를 제어하도록 구성된 파형 생성기, 센서로부터 수신 신호를 수신하고, 기준 파형을 기반으로 수신 신호를 복조하도록 구성된 복조기, 복조된 수신 신호를 필터링하도록 구성된 필터, 및 필터링된 수신 신호를 처리하여 해부학적 특징 정보를 추출하고, 해부학적 특징 정보를 기반으로 사용자를 분류하고, 분류된 사용자와 등록된 사용자를 비교하여 대응 여부를 판단하도록 구성된 마이크로 컨트롤러를 포함한다.
일 실시 예에서, 마이크로 컨트롤러는 사용자 접촉 신호를 수신하고, 사용자 접촉 신호에 응답하여 기준 파형을 생성하도록 파형 생성기를 제어한다.
일 실시 예에서, 데이터베이스에는 등록된 사용자의 해부학적 특징 정보를 포함하는 등록 사용자 정보가 저장된다. 마이크로 컨트롤러는 메모리로부터 등록 사용자 정보를 수신하고, 분류된 사용자의 정보에 대응되는 등록 사용자 정보를 검색한다.
일 실시 예에서, 마이크로 컨트롤러는 분류된 사용자의 정보에 대응되는 등록 사용자 정보를 찾으면 사용자 인증에 대한 성공 메시지를 출력하고, 분류된 사용자의 정보에 대응되는 등록 사용자 정보를 찾지 못하면 사용자 인증에 대한 실패 메시지를 출력한다.
일 실시 예에서, 센서는 서로 다른 위치에 위치된 제1 센서 및 제2 센서를 포함한다. 제1 센서 및 제2 센서 각각은 변환기로부터 일정 거리 만큼 이격되고, 사용자의 신체의 서로 다른 부분으로 통과된 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호 각각을 수신한다.
일 실시 예에서, 변환기는 제1 설정 주파수 범위의 제1 진동 신호 및 제2 설정 주파수 범위의 제2 진동 신호를 출력한다. 제1 센서는 제1 진동 신호에 대응되는 제1 생체 신호를 수신하고, 제2 센서는 제2 진동 신호에 대응되는 제2 생체 신호를 수신한다.
일 실시 예에서, 변환기는 서로 다른 위치에 위치하는 제1 변환기 및 제2 변환기를 포함한다. 제1 변환기는 제1 설정 주파수 범위의 제1 진동 신호를 출력하고, 제2 변환기는 제2 설정 주파수 범위의 제2 진동 신호를 출력한다.
일 실시 예에서, 생체 인증 장치는 변환기 및 센서 사이에 배치되는 진동 절연체를 더 포함한다.
일 실시 예에서, 생체 인증 장치는 사용자의 신체의 적어도 일부분과 접촉되어 사용자의 신체의 적어도 일부분을 고정시키는 가이드를 더 포함한다.
일 실시 예에서, 변환기 및 센서는 가이드에서 신체의 적어도 일부분과 접촉되는 면의 반대 방향에 배치된다. 변환기의 위치 및 센서의 위치는 가이드에 표시된다.
본 개시의 실시 예에 따른 생체 인증 장치의 동작 방법은 사용자에게 기준 파형에 따라 설정 주파수 범위 내에서 진동하는 진동 신호를 출력하는 단계, 사용자로부터 진동 신호에 대응되는 생체 신호를 수신하는 단계, 생체 신호로부터 사용자의 해부학적 특징 정보를 추출하는 단계, 해부학적 특징을 기반으로 사용자를 분류하는 단계, 사용자가 등록된 사용자인지 여부를 판단하는 단계, 및 사용자가 등록된 사용자라는 판단에 응답하여, 사용자 인증을 완료하는 단계를 포함한다. 생체 신호는 센서에 의해 측정되고, 진동 신호가 사용자의 신체의 적어도 일부분을 통과하면서 해부학적 특징 정보를 포함하도록 변형된 주파수 기반의 신호이다.
일 실시 예에서, 해부학적 특징 정보는 신체의 적어도 일부분에 포함된 뼈, 연골, 힘줄, 및 근육 조직 중 적어도 하나에 대한 생체재료적(biomaterials) 특징, 생체역학적(biomechanical) 특징, 및 기하학적 구조 특징 중 적어도 하나를 포함한다.
일 실시 예에서, 생체 신호를 수신하는 단계는 생체 신호를 전기적 신호인 수신 신호로 변환하는 단계를 더 포함한다.
일 실시 예에서, 사용자의 해부학적 특징 정보를 추출하는 단계는 수신 신호를 기준 파형을 기준으로 변조하는 단계, 변조된 수신 신호를 필터링하는 단계, 필터링된 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계, 및 디지털 신호를 처리하여 해부학적 특징 정보를 추출하는 단계를 더 포함한다.
일 실시 예에서, 사용자를 분류하는 단계는 분류 알고리즘을 이용하여 해부학적 특징 정보를 기반으로 사용자를 분류하는 단계를 더 포함한다.
일 실시 예에서, 사용자가 등록된 사용자가 아니라는 판단에 응답하여 사용자에게 재인증을 요구하는 피드백 신호를 출력하는 단계, 및 사용자 인증 동작을 정해진 횟수만큼 반복하는 단계를 더 포함한다.
본 개시에 따르면, 생체 인증 장치는 진동 신호를 통해 사용자의 해부학적 특징을 획득함으로써 개인별 고유한 특징을 안정적으로 추출할 수 있다. 이에 따라, 생체 인증 장치는 이미지 기반의 생체 인증 기술의 도난 및 복제로 인한 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 생체 인증 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 인증 모듈의 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 생체 인증 장치의 구체적인 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 3b의 생체 인증 장치로부터 획득한 주파수 응답 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 생체 인증 장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 1의 생체 인증 장치의 구체적인 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 생체 인증 장치로부터 획득한 주파수 응답 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 1의 생체 인증 장치의 구체적인 실시 예를 나타내는 도면이다.
이하에서, 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 개시의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
이하에서, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 개시를 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 사용되고, 그리고 유사한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략된다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 생체 인증 장치의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 생체 인증 장치(100)는 센서(110), 변환기(120), 인증 모듈(130), 및 메모리(140)를 포함할 수 있다.
생체 인증 장치(100)는 사용자(10)에 진동 신호를 전송하고, 사용자(10)로부터 생체 신호를 획득하고, 그리고 생체 신호를 기반으로 사용자 인증을 수행할 수 있다. 여기서, 생체 인증 장치(100)는 주파수 스펙트럼 기반의 진동 신호를 사용자(10)에게 전송할 수 있고 그리고 진동 신호와 생체 신호의 주파수 응답 특성에 기초하여 동작할 수 있다. 실시 예에 따라, 생체 인증 장치(100)는 음향(acoustic) 진동 신호를 사용자(10)에 전송하고, 사용자(10)로부터 인체의 음향 진동 특성을 포함하는 생체 신호를 획득할 수 있다. 생체 인증 장치(100)는 음향 진동 특성을 이용해 인체의 뼈나 근육 조직 등의 해부학적 특성을 추출하여 사용자(10)를 분류하고, 이를 통해 사용자 인증을 수행할 수 있다. 이하, 명세서에서 진동 신호는 음향 진동 신호를 포함할 수 있다.
센서(110)는 사용자(10)로부터 생체 신호를 수신할 수 있다. 생체 신호는 진동 신호가 사용자(10)의 신체의 적어도 일부분을 통과한 신호일 수 있다. 생체 신호는 사용자(10)의 해부학적 특징 정보를 포함할 수 있다. 센서(110)는 진동 신호인 생체 신호를 수신하고, 생체 신호를 전기적 신호로 변환하여 인증 모듈(130)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 센서(110)는 진동 센서 또는 마이크로폰을 포함할 수 있다.
센서(110)는 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 센서(110)는 서로 다른 위치에 장착되는 제1 센서 및 제2 센서를 포함할 수 있다. 제1 센서 및 제2 센서는 서로 다른 주파수 범위의 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호를 수신할 수 있다. 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호는 사용자(10)의 신체의 서로 다른 부분을 통과한 신호로, 서로 다른 해부학적 특징 정보를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 제1 센서 및 제2 센서는 인증 모듈(130)에 의해 스위칭되면서 동작할 수 있다.
실시 예에 따라, 센서(110)는 터치 센서 또는 근접 센서를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 터치 센서 또는 근접 센서는 진동 센서와 같은 위치 또는 다른 위치에 장착될 수 있다. 터치 센서는 사용자(10)의 접촉을 감지하고, 사용자(10)의 접촉 시 인증 모듈(130)에 사용자 접촉 신호를 제공할 수 있다. 근접 센서는 생체 인증 장치(100)와 사용자(10)의 거리를 감지하고, 일정 거리 이내일 때 인증 모듈(130)에 사용자 접근 신호를 제공할 수 있다.
변환기(120)는 사용자(10)에게 진동 신호를 출력할 수 있다. 진동 신호는 설정 주파수 범위 내에서 주파수가 변하는 주파수 스펙트럼 기반의 신호일 수 있다. 변환기(120)는 인증 모듈(130)로부터 주파수 스펙트럼 기반의 기준 파형을 수신하고, 기준 파형을 기계적 신호인 진동 신호로 변환하여 사용자(10)에게 전송할 수 있다. 진동 신호는 사용자(10)의 신체의 일부분을 통과하면서 해부학적 구조 특징에 의해 생체 신호로 변형될 수 있다.
변환기(120)는 센서(110)와 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 생체 인증 장치(100)가 사용자(10)의 손가락에 대한 해부학적 특징 정보를 기반으로 사용자 인증을 수행하는 경우, 변환기(120)는 센서(110)와 손가락 길이 만큼 이격되어 배치될 수 있다. 구체적으로, 센서(110)는 손가락이 끝나는 부분에 대응되는 생체 인증 장치(100)의 제1 지점에 위치될 수 있고, 변환기(120)는 손가락이 시작되는 부분에 대응되는 생체 인증 장치(100)의 제2 지점에 위치될 수 있다.
실시 예에 따라, 변환기(120)는 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 변환기(120)가 한 개이고 센서(110)가 복수 개인 경우, 변환기(120)로부터 출력된 제1 주파수 범위의 제1 진동 신호는 사용자(10)를 통해 제1 센서로 전송될 수 있고, 변환기(120)로부터 출력된 제2 주파수 범위의 제2 진동 신호는 사용자(10)를 통해 제2 센서로 전송될 수 있다. 예를 들어, 변환기(120)가 복수 개이고 센서(110)가 복수 개인 경우, 제1 변환기로부터 출력된 제1 주파수 범위의 제1 진동 신호는 사용자(10)를 통해 제1 센서로 전송될 수 있고, 제2 변환기로부터 출력된 제2 주파수 범위의 제2 진동 신호는 사용자(10)를 통해 제2 센서로 전송될 수 있다. 이로써, 생체 인증 장치(100)는 주파수 범위에 따른 다채널 생체 인증 동작을 수행할 수 있다.
인증 모듈(130)은 센서(110), 변환기(120), 및 메모리(140) 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 인증 모듈(130)은 사용자 접촉 신호 또는 사용자 접근 신호를 기반으로 변환기(120)의 동작을 제어할 수 있다. 인증 모듈(130)은 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.
인증 모듈(130)은 센서(110)로부터 생체 신호를 수신하고, 생체 신호로부터 사용자(10)의 해부학적 특징 정보를 추출할 수 있다. 인증 모듈(130)은 사용자(10)의 해부학적 특징 정보를 기반으로 사용자(10)가 등록된 사용자인지 여부를 판단할 수 있다. 인증 모듈(130)에 대한 상세한 설명은 도 2에서 후술된다.
해부학적 특징 정보는 신체의 적어도 일부분에 포함된 뼈, 연골, 힘줄, 및 근육 조직 중 적어도 하나에 대한 생체재료적(biomaterials) 특징, 생체역학적(biomechanical) 특징, 및 기하학적 구조 특징 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 뇌파나 심전도 등의 생체 신호는 사용자의 감정이나 운동, 건강 등의 정신적, 신체적 상태에 따라 변이가 심하기 때문에, 이를 이용한 생체 인증 기술은 정확도가 낮을 수 있다. 그러나, 본 개시에 따른 생체 신호는 뼈나 근육 조직 등의 구조적인 해부학적 특징 정보를 포함하기 때문에 정확하고 신뢰성 있는 생체 인증 기술을 구현할 수 있다.
메모리(140)는 인증 모듈(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 메모리(140)는 인증 모듈(130)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(140)는 인증 모듈(130)에서 생성한 데이터베이스를 저장할 수 있다. 데이터베이스는 등록된 사용자에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 등록된 사용자에 대한 정보는 등록된 사용자의 해부학적 특징 정보 및 등록된 사용자의 ID 정보 등을 포함할 수 있다. 메모리(140)는 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 실시 예에 따라, 메모리(140)는 인증 모듈(130)과 일체형으로 구현될 수 있다.
실시 예에 따라, 생체 인증 장치(100)는 진동 절연체(미도시)를 더 포함할 수 있다. 진동 절연체는 센서(110) 및 변환기(120) 사이에 위치될 수 있다. 진동 절연체는 변환기(120)로부터 출력된 진동 신호가 사용자(10)를 통하지 않고 센서(110)로 직접 입력되는 것을 방지할 수 있다. 실시 예에 따라, 진동 절연체는 변환기(120)를 감싸도록 배치될 수 있다.
실시 예에 따라, 생체 인증 장치(100)는 가이드(미도시)를 더 포함할 수 있다. 가이드는 사용자(10)의 신체의 적어도 일부분과 접촉되어 사용자(10)의 신체의 적어도 일부분을 고정시킬 수 있다. 즉, 가이드는 사용자(10)의 신체와 생체 인증 장치(100)의 접촉 부위를 일정하게 할 수 있다.
상술된 바와 같이, 생체 인증 장치(100)는 다양한 주파수의 진동 신호들을 다양한 체내 경로들로 인가하고, 해부학적 특징 정보를 포함하는 복수의 생체 신호들을 수신하고, 해부학적 특징 정보를 기반으로 사용자 인증을 수행할 수 있다. 결과적으로, 생체 인증 장치(100)는 이미지 기반의 생체 인증 기술 또는 뇌파나 심전도 기반의 생체 인증 기술 보다 신뢰성이 높은 생체 인증 기술을 구현할 수 있다.
도 2는 도 1의 인증 모듈의 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 인증 모듈(130)은 파형 생성기(131), 마이크로 컨트롤러(132), 복조기(133), 및 필터(134)를 포함할 수 있다.
파형 생성기(131)는 마이크로 컨트롤러(132)로부터 주파수 설정 신호를 수신할 수 있다. 파형 생성기(131)는 주파수 설정 신호에 응답하여 주파수 또는 파형을 변조하여 설정 주파수 범위 내의 기준 파형(Ref)을 생성하고, 기준 파형(Ref)을 변환기(120)에 전달하는 전송 신호(SIG_T)를 출력할 수 있다. 변환기(120)는 전송 신호(SIG_T)에 응답하여 전기적 신호인 전송 신호(SIG_T)를 기계적 신호인 진동 신호로 변환할 수 있다. 실시 예에 따라, 파형 생성기(131)는 기준 파형(Ref)을 복조기(133)에 전송할 수 있다.
복조기(133)는 센서(110)로부터 수신 신호(SIG_R)를 수신할 수 있다. 수신 신호(SIG_R)는 기계적 신호인 생체 신호가 센서(110)에 의해 전기적 신호로 변환된 신호일 수 있다. 수신 신호(SIG_R)는 생체 신호와 같이 사용자(10)에 대한 해부학적 특징 정보를 포함할 수 있다. 복조기(133)는 기준 파형(Ref)을 기반으로 수신 신호(SIG_R)를 복조할 수 있다.
실시 예에 따라, 복조기(133)는 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 생체 인증 장치(100)는 다채널 인증 동작을 수행할 수 있고, 채널별로 기준 파형에 따라 수신 신호를 복조하기 위해 복조기(133)는 복수 개일 수 있다.
필터(134)는 복조기(133)로부터 복조된 수신 신호(SIG_R)를 수신하고, 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 필터(134)는 저역 통과 필터(low pass filter)일 수 있다. 저역 통과 필터는 설정된 차단 주파수 보다 높은 주파수 성분을 필터링함으로써, 고주파 노이즈가 제거된 신호를 마이크로 컨트롤러(132)에 제공할 수 있다. 실시 예에 따라, 복조기(133)가 복수 개인 경우, 필터(134)는 복조기(133)의 개수에 대응되도록 복수 개일 수 있다.
마이크로 컨트롤러(132)는 필터링된 수신 신호(SIG_R)를 처리하여 해부학적 특징 정보를 추출할 수 있다. 실시 예에 따라, 마이크로 컨트롤러(132)는 아날로그 디지털 컨버터를 포함할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터는 필터링된 수신 신호(SIG_R)를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(132)는 디지털 신호로부터 해부학적 특징 정보를 추출할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(132)는 해부학적 특징 정보를 기반으로 사용자를 분류할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(132)는 분류 알고리즘(예를 들어, 기계 학습)을 이용하여 사용자를 분류할 수 있다. 예를 들어, SVM(support vector machine), RF(random forest), LDA(linear discriminant analysis), 또는 SB-CNN(convolutional neural network algorithms proposed by Salamon and Bello) 등과 같은 알고리즘이 음향 진동 신호를 기반으로 사용자를 분류하기 위해 사용될 수 있다.
마이크로 컨트롤러(132)는 분류된 사용자와 등록된 사용자를 비교하여 대응 여부를 판단할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(132)는 메모리(140)로부터 데이터베이스(DB)를 수신할 수 있다. 데이터베이스(DB)에는 등록된 사용자에 대한 등록 사용자 정보가 저장될 수 있다. 예를 들어, 등록 사용자 정보는 등록된 사용자의 해부학적 특징 정보 및 등록된 사용자의 ID 정보 등을 포함할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(132)는 분류된 사용자의 정보에 대응되는 등록 사용자 정보를 검색할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(132)는 분류된 사용자의 해부학적 특징 정보와 대응되는 등록 사용자 정보를 검색하고, 결과 데이터를 포함하는 출력 신호(SIG_O)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력 신호(SIG_O)는 사용자 인증에 대한 성공 메시지 또는 실패 메시지를 출력하는 신호일 수 있다. 마이크로 컨트롤러(132)는 분류된 사용자의 정보에 대응되는 등록 사용자 정보를 찾으면 사용자 인증에 대한 성공 메시지를 출력할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(132)는 분류된 사용자의 정보에 대응되는 등록 사용자 정보를 찾지 못하면 사용자 인증에 대한 실패 메시지를 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 마이크로 컨트롤러(132)는 분류된 사용자의 정보와 등록 사용자 정보의 유사도를 판단할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(132)는 유사도가 기준 값 보다 높으면 사용자 인증에 대한 성공 메시지를 출력할 수 있고, 유사도가 기준 값 이하이면 사용자 인증에 대한 실패 메시지를 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 마이크로 컨트롤러(132)는 데이터베이스(DB)를 업데이트할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 컨트롤러(132)는 사용자 인증에 성공한 경우, 등록 사용자의 해부학적 특징 정보를 업데이트할 수 있다. 해부학적 특징 정보는 생체 변화에 따라 시간에 지나면서 변경될 수 있다. 그러므로, 마이크로 컨트롤러(132)는 사용자 인증이 성공한 경우, 최신 해부학적 특징 정보로 등록 사용자 정보를 업데이트할 수 있다. 실시 예에 따라, 마이크로 컨트롤러(132)는 정해진 주기에 따라 등록 사용자 정보를 업데이트할 수 있다.
실시 예에 따라, 마이크로 컨트롤러(132)는 입력 신호(SIG_I)를 수신하고 주파수 설정 신호를 파형 생성기(131)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 입력 신호(SIG_I)는 터치 센서로부터 생성된 사용자 접촉 신호 또는 근접 센서로부터 생성된 사용자 접근 신호를 포함할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(132)는 사용자 접촉 신호 또는 사용자 접근 신호에 응답하여 기준 파형(Ref)을 생성하도록 파형 생성기(131)를 제어할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 생체 인증 장치의 구체적인 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 3a는 사용자의 신체의 일부분 중 손가락을 통해 사용자 인증을 수행하는 생체 인증 장치(200)를 나타내고, 도 3b는 손가락의 해부학적 특징을 나타내는 도면이다.
도 1, 도 3a, 및 도 3b를 참조하면, 생체 인증 장치(200)는 센서(210) 및 변환기(220)를 포함할 수 있다. 센서(210) 및 변환기(220)는 도 1의 센서(110) 및 변환기(120)와 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
센서(210)는 변환기(220)와 이격되어 배치될 수 있다. 센서(210) 및 변환기(220)의 이격 거리는 감지하고자하는 사용자(10)의 신체 부위에 따라 달라질 수 있다. 사용자(10)는 손(20)을 센서(210) 및 변환기(220)를 덮도록 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 검지의 끝 부분은 센서(210)에 대응되는 지점에 위치될 수 있고, 검지의 시작 부분은 변환기(220)에 대응되는 지점에 위치될 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서는 설명의 편의를 위해, 검지가 생체 인증 장치(200)와 접촉되는 것으로 특정하였지만, 사용자(10)의 손(20)이 생체 인증 장치(200)와 접촉되는 부분은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 중지가 센서(210) 및 변환기(220)를 덮도록 위치될 수 있고, 또는 손(20)이 아닌 다른 신체 부위가 센서(210) 및 변환기(220)를 덮도록 위치될 수 있다.
손(20)은 중수골(Metacarpus, 21), 기절골(Proximal phalanx, 22), 중절골(Middle phalanx, 23), 및 말절골(Distal phalanx, 24)를 포함할 수 있다. 센서(210)는 말절골(24)의 하부에 배치될 수 있다. 변환기(220)는 중수골(21) 또는 기절골(22)의 하부에 배치될 수 있다. 변환기(220)로부터 출력된 진동 신호는 중수골(21) 또는 기절골(22)로 입력되고, 중절골(23) 및 말절골(24)을 거쳐 생체 신호로서 센서(210)로 전달될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 유연한 폴리머는 신호 감도 증폭을 위해 센서(210)를 감싸도록 배치될 수 있고, 폴리머를 통해 생체 신호는 센서(210)로 전달될 수 있다.
생체 인증 장치(200)의 표면에는 검지를 일정하게 접촉시키기 위한 가이드(205)가 형성될 수 있고, 사용자(10)는 가이드(205)를 따라 손(20)을 생체 인증 장치(200)에 접촉시킬 수 있다. 센서(210) 및 변환기(220)는 가이드(205)에서 손(20)과 접촉되는 면의 반대 방향에 배치될 수 있다. 가이드(205)에는 센서(210)의 위치에 대응되는 지점 및 변환기(220)의 위치에 대응되는 지점이 표시될 수 있고, 사용자(10)는 센서(210)의 위치에 대응되는 지점에 검지의 끝 마디를 접촉시킴으로써 사용자 인증 동작을 시작할 수 있다.
사용자(10)의 손가락 길이에 따라 변환기(220)는 중수골(21) 또는 기절골(22)로 진동 신호를 출력할 수 있다. 이 경우에도, 사용자(10)는 센서(210)의 위치에 대응되는 지점에 검지의 끝 마디를 접촉시킬 수 있다. 검지의 길이가 기준 길이 보다 짧은 사용자의 경우, 변환기(220)는 중수골(21)의 하부에 위치될 수 있고, 검지의 길이가 기준 길이 이상인 사용자의 경우, 변환기(220)는 기절골(22)의 하부에 위치될 수 있다.
따라서, 사용자(10)의 손가락 길이가 다르더라도, 변환기(220)에서 출력된 진동 신호는 기절골(22), 중절골(23), 및 말절골(24)을 거쳐 생체 신호로서 센서(210)로 입력될 수 있다. 이에 따라, 생체 신호는 검지의 뼈 구조 또는 근육 조직 등에 따라 변형될 수 있고, 검지에 대한 해부학적 특징 정보를 포함할 수 있다.
즉, 생체 인증 장치(200)는 가이드(205)를 통해 일정하게 검지의 말절골(24)의 하부에 센서(210)를 위치시킬 수 있다. 이에 따라, 생체 인증 장치(200)는 반복적인 해부학적 특징 정보의 추출에 있어서도 안정적인 결과 데이터를 획득할 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 3b의 생체 인증 장치로부터 획득한 주파수 응답 곡선을 나타내는 그래프이다. 도 4는 생체 인증 장치(200)와 손(20)의 접촉에 따른 주파수 응답 곡선을 나타내고, 도 5는 사용자별 주파수 응답 곡선을 나타낸다. 도 4 및 도 5의 x축은 주파수(kHz)이고, y축은 투과도로서, 예를 들어 생체 신호 또는 수신 신호의 세기를 의미한다. 이하 명세서에서, 투과도는 수신 신호의 세기(mV)로 설명되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3b 및 도 4를 참조하면, 손(20)이 생체 인증 장치(200)에 접촉되지 않았을 때, 제1 주파수 응답 곡선(SP_1)은 설정 주파수 범위 내(0kHz~3kHz)에서 큰 차이가 없을 수 있다. 반면에, 손(20)이 생체 인증 장치(200)에 접촉되었을 때, 제2 주파수 응답 곡선(SP_2)은 설정 주파수 범위 내(0kHz~3kHz)에서 큰 변화가 생길 수 있다. 예를 들어, 수신 신호의 세기는 1.4kHz에서 106mV로 최대 값을 가질 수 있다.
이처럼, 생체 인증 장치(200)에 손(20)이 접촉하였을 때와 하지 않았을 때의 주파수 응답 곡선은 구별될 수 있다. 다시 말해, 생체 인증 장치(200)는 음향 진동 신호에 따른 주파수 응답 특성을 이용하여 사용자 인증을 수행할 수 있다. 다만, 사용자별 음향 진동 신호에 따른 주파수 응답 특성이 구별될 수 있는지가 문제될 수 있다.
도 3b 및 도 5를 참조하면, 서로 다른 사람들(A, B, C, D)이 생체 인증 장치(200)에 손(20)을 접촉시켰을 때, 사람들(A, B, C, D) 각각에 따른 주파수 응답 곡선들(SP_A, SP_B, SP_C, SP_D)은 서로 다른 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 설정 주파수 범위 내(0kHz~3kHz)에서 주파수 응답 곡선들(SP_A, SP_B, SP_C, SP_D)의 면적은 각각 다를 수 있다. 또는 주파수 응답 곡선들(SP_A, SP_B, SP_C, SP_D)의 피크 값 및 피크 주파수는 각각 다를 수 있다. 생체 인증 장치(200)는 주파수 응답 곡선들(SP_A, SP_B, SP_C, SP_D)을 비교하여 사람들(A, B, C, D)을 구별할 수 있다.
생체 인증 장치(200)는 등록된 사용자에 대한 주파수 응답 곡선을 미리 저장할 수 있고, 사용자 인증을 요구하는 사용자에 대한 주파수 응답 곡선을 획득하여 미리 저장된 주파수 응답 곡선에 대응되는지 여부를 판단할 수 있다. 주파수 응답 곡선들(SP_A, SP_B, SP_C, SP_D)은 사람들(A, B, C, D) 각각의 해부학적 특징 정보를 포함하기 때문에 구별될 수 있다. 해부학적 특징 정보는 사람들(A, B, C, D) 마다 다르고, 또한 신체 부위마다 다를 수 있다. 즉, 생체 인증 장치(200)는 해부학적 특징 정보를 통해 정확하고 신뢰성 있는 사용자 인증 동작을 수행할 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 생체 인증 장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다. 도 1 및 도 6을 참조하면, 생체 인증 장치(100)는 S105 단계에서 인체 접촉을 감지하고, 사용자 인증 동작을 수행할 수 있다.
사용자 인증 동작은 정해진 횟수 만큼 반복될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인증 동작은 한 사용자에 대해 5회 만큼 반복될 수 있다. S110 단계에서, 생체 인증 장치(100)는 인체 접촉 감지에 응답하여 첫 번째(K=1) 사용자 인증 동작을 수행할 수 있다.
S115 단계에서, 생체 인증 장치(100)는 진동 신호를 생성하고 사용자(10)에게 출력할 수 있다. 진동 신호는 설정 주파수 범위 내의 음향 진동 신호일 수 있다. 생체 인증 장치(100)는 다채널 인증을 수행할 수 있고, 채널 별로 서로 다른 주파수 범위의 진동 신호를 생성 및 출력할 수 있다. 진동 신호는 사용자(10)의 신체 일부분을 통과하여 생체 인증 장치(100)로 입력될 수 있다.
S120 단계에서, 생체 인증 장치(100)는 생체 신호를 수신할 수 있다. 생체 신호는 진동 신호가 사용자(10)의 신체 일부분을 통과하면서 변형된 신호로서 해부학적 특징 정보를 포함할 수 있다. 생체 신호는 진동 신호에 대응되는 신호이므로 음향 진동 신호일 수 있다. 생체 인증 장치(100)는 센서(110)를 통해 생체 신호를 전기적 신호인 수신 신호로 변환할 수 있다.
S125 단계에서, 생체 인증 장치(100)는 수신 신호로부터 해부학적 특징 정보를 추출할 수 있다. 해부학적 특징 정보는 사용자(10)의 신체의 일부분에 포함된 뼈, 연골, 힘줄, 및 근육 조직 중 적어도 하나에 대한 생체재료적(biomaterials) 특징, 생체역학적(biomechanical) 특징, 및 기하학적 구조 특징 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 생체 인증 장치(100)는 수신 신호를 기준 파형을 기반으로 복조하고, 노이즈를 제거하고, 디지털 신호로 변환할 수 있다. 생체 인증 장치(100)는 디지털 신호를 처리하여 해부학적 특징 정보를 추출할 수 있다.
S130 단계에서, 생체 인증 장치(100)는 해부학적 특징 정보를 기반으로 사용자를 분류할 수 있다. 실시 예에 따라, 생체 인증 장치(100)는 분류 알고리즘을 이용하여 사용자를 분류할 수 있다. 예를 들어, 분류 알고리즘은 SVM(support vector machine), RF(random forest), LDA(linear discriminant analysis), 또는 SB-CNN(convolutional neural network algorithms proposed by Salamon and Bello) 중 하나일 수 있다.
S135 단계에서, 생체 인증 장치(100)는 데이터베이스로부터 분류된 사용자에 대응되는 등록된 사용자가 있는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 생체 인증 장치(100)는 데이터베이스로부터 분류된 사용자의 해부학적 특징 정보에 대응되는 등록 사용자 정보를 검색할 수 있다. 실시 예에 따라, 분류된 사용자의 해부학적 특징 정보와 등록된 사용자의 해부학적 정보의 유사도를 판단하여, 분류된 사용자에 대응되는 등록된 사용자가 있는지 여부를 판단할 수 있다.
S140 단계에서, 생체 인증 장치(100)는 분류된 사용자에 대응되는 등록된 사용자가 있다고 판단하면 사용자 인증 성공에 대한 출력 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 생체 인증 장치(100)는 사용자 인증에 대한 성공 메시지를 사용자(10)에 출력할 수 있다.
S145 단계에서, 생체 인증 장치(100)는 분류된 사용자에 대응되는 등록된 사용자가 없다고 판단하면 피드백 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 피드백 신호는 사용자(10)에게 재인증을 요구하는 메시지를 출력하는 신호일 수 있다. 사용자 인증 동작은 정해진 횟수만큼 반복될 수 있다. S150 단계에서, 생체 인증 장치(100)는 현재 사용자 인증 단계가 정해진 횟수의 마지막 단계인지 여부를 판단하고, 마지막 단계가 아니라면 S155 단계에서 다음 사용자 인증 단계를 수행할 수 있다.
생체 인증 장치(100)는 현재 사용자 인증 단계가 정해진 횟수의 마지막 단계라면 S160 단계에서 사용자 인증 실패에 대한 출력 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 생체 인증 장치(100)는 사용자 인증에 대한 실패 메시지를 사용자(10)에 출력할 수 있다.
도 7은 도 1의 생체 인증 장치의 구체적인 실시 예를 나타내는 도면이다. 도1 및 도 7을 참조하면, 생체 인증 장치(300)는 제1 내지 제4 센서들(311, 312, 313, 314) 및 변환기(320)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 센서들(311, 312, 313, 314) 각각 및 변환기(320)는 도 1의 센서(110) 및 변환기(120)와 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
제1 내지 제4 센서들(311, 312, 313, 314) 각각은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 센서들(311, 312, 313, 314) 각각은 변환기(320)와 이격되어 배치될 수 있다. 사용자(10)는 손(30)을 제1 내지 제4 센서들(311, 312, 313, 314) 및 변환기(320)를 덮도록 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 소지의 말단은 제1 센서(311)에 대응되는 지점에 위치될 수 있고, 약지의 말단은 제2 센서(312)에 대응되는 지점에 위치될 수 있고, 중지의 말단은 제3 센서(313)에 대응되는 지점에 위치될 수 있고, 검지의 말단은 제4 센서(314)에 대응되는 지점에 위치될 수 있다. 손바닥은 변환기(320)에 대응되는 지점에 위치될 수 있다. 설명의 편의상 센서들의 개수 및 사용자(10)와의 접촉 부분을 특정하였지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
변환기(320)는 제1 내지 제4 설정 주파수 범위의 제1 내지 제4 진동 신호들을 출력할 수 있다. 제1 내지 제4 설정 주파수 범위 각각은 같거나 다를 수 있다. 제1 진동 신호는 변환기(320)에서 출력되어 손(30)을 통과하면서 제1 생체 신호로 변경될 수 있다. 제1 센서(311)는 제1 진동 신호에 대응되는 제1 생체 신호를 수신할 수 있다. 제2 내지 제4 진동 신호는 제1 진동 신호와 유사하게 변환기(320)에서 출력되어 손(30)을 통과하면서 제2 내지 제4 생체 신호로 변경될 수 있다.
제2 센서(312)는 제2 진동 신호에 대응되는 제2 생체 신호를 수신하고, 제3 센서(313)는 제3 진동 신호에 대응되는 제3 생체 신호를 수신하고, 제4 센서(314)는 제4 진동 신호에 대응되는 제4 생체 신호를 수신할 수 있다. 다시 말해, 제1 내지 제4 진동 신호들은 손(30)의 서로 다른 부분을 통과하여 제1 내지 제4 생체 신호들로 변경되고, 제1 내지 제4 센서들(311, 312, 313, 314)에서 감지될 수 있다.
제1 내지 제4 생체 신호들은 서로 다른 해부학적 특징 정보를 포함할 수 있다. 제1 생체 신호는 손(30)의 소지에 대한 해부학적 특징 정보를 포함할 수 있고, 제2 생체 신호는 손(30)의 약지에 대한 해부학적 특징 정보를 포함할 수 있고, 제3 생체 신호는 손(30)의 중지에 대한 해부학적 특징 정보를 포함할 수 있고, 제4 생체 신호는 손(30)의 검지에 대한 해부학적 특징 정보를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 변환기(320)는 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 변환기(320)는 제1 내지 제4 변환기들을 포함할 수 있고, 제1 내지 제4 변환기들은 각각 제1 내지 제4 진동 신호들을 출력하여 제1 내지 제4 센서들(311, 312, 313, 314)로 입력될 수 있다. 이 경우, 제1 내지 제4 변환기들 각각은 제1 내지 제4 센서들(311, 312, 313, 314) 각각과 일정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
도 8은 도 7의 생체 인증 장치로부터 획득한 주파수 응답 곡선을 나타내는 그래프이다. 도 8의 x축은 주파수(kHz)이고, y축은 투과도로서, 예를 들어 수신 신호의 세기를 의미한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 내지 제4 생체 신호들은 제1 내지 제4 수신 신호들로 변환될 수 있고, 설정 주파수 범위 내(0kHz~3kHz)에서 서로 다른 제1 내지 제4 주파수 응답 곡선들(SP_L, SP_R, SP_M, SP_I)을 나타낼 수 있다. 제1 내지 제4 생체 신호들은 서로 다른 해부학적 정보를 포함하기 때문에 제1 내지 제4 주파수 응답 곡선들(SP_L, SP_R, SP_M, SP_I)은 구별될 수 있다. 생체 인증 장치(300)는 제1 내지 제4 주파수 응답 곡선들(SP_L, SP_R, SP_M, SP_I)을 기반으로 제1 내지 제4 생체 신호들이 신체의 어느 부위를 통과했는지 판단할 수 있다.
즉, 생체 인증 장치(300)는 같은 설정 주파수 범위 내(0kHz~3kHz)의 진동 신호들을 출력하더라도 신체의 서로 다른 부위를 통과하면서 변경된 제1 내지 제4 생체 신호들 수신함으로써 다채널 사용자 인증을 수행할 수 있다. 예를 들어, 생체 인증 장치(300)는 보안 등급에 따라 채널의 수를 변경하면서 사용자 인증을 수행할 수 있다. 구체적으로, 생체 인증 장치(300)는 높은 보안 등급의 컨텐츠에 접근하기 위해 사용자 인증의 채널을 늘릴 수 있다.
실시 예에 따라, 생체 인증 장치(300)는 스위칭 동작을 통해 채널별 사용자 인증을 수행할 수 있다. 스위칭 동작은 시간에 따라 채널을 변경하거나 채널별 서로 다른 주파수 범위를 설정함으로써 수행될 수 있다.
도 9는 도 1의 생체 인증 장치의 구체적인 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 9를 참조하면, 생체 인증 장치(100)는 마우스(400)에 장착될 수 있다. 마우스(400)는 손(40)이 위치되는 곳을 특정할 수 있다. 예를 들어, 마우스(400)는 엄지가 위치하는 가이드(411), 검지가 위치하는 좌클릭 버튼(412), 및 중지가 위치하는 우클릭 버튼(413)을 포함할 수 있다.
센서(110)는 제1 내지 제3 센서들을 포함할 수 있다. 생체 신호의 감지를 용이하게 하기 위해, 제1 내지 제3 센서들은 가이드(411), 좌클릭 버튼(412), 및 우클릭 버튼(413) 하부에 배치될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 변환기(120)는 마우스(400)와 손(40)의 손바닥이 접촉되는 부분에 배치될 수 있다.
실시 예에 따라, 생체 인증 장치(100)는 다양한 손잡이, 키보드, 및 스마트 폰 등과 같이 사용자(10)의 손이 접촉되는 장치들에 내장될 수 있다. 뿐만 아니라, 생체 인증 장치(100)는 사용자(10)의 손이 아닌 다른 신체 부위가 접촉되는 장치들에 내장될 수 있다. 예를 들어, 생체 인증 장치(100)는 발과 접촉되는 바닥, 손목과 접촉되는 스마트 워치 등에 내장되어 사용자 인증 동작을 수행할 수 있다.
상술된 바와 같이, 생체 인증 장치(100)는 다양한 형태의 하드웨어로 구현될 수 있고, 그에 따라 센서(110) 및 변환기(120)의 개수 및 배치가 변경될 수 있다. 다만, 생체 인증 장치(100)는 이미지 기반의 생체 신호를 사용하지 않고, 뇌파나 심전도와 같은 사람의 감정에 따라 변화되는 생체 신호를 사용하지 않는다. 생체 인증 장치(100)는 주파수 기반의 음향 진동 신호를 출력할 수 있고, 이를 기반으로 해부학적 특징 정보를 포함하는 생체 정보를 획득할 수 있다. 해부학적 특징 정보를 포함하는 생체 신호는 이미지 기반의 생체 신호에 비해 복제가 쉽지 않고, 뇌파와 같은 생체 신호에 비해 일정한 결과 값을 나타낼 수 있다. 즉, 생체 인증 장치(100)는 해부학적 특징 정보를 포함하는 생체 신호를 기반으로 사용자 인증을 수행함으로써, 보안성 및 일정성이 강화된 생체 인증 기술을 구현할 수 있다.
상술된 내용은 본 개시를 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 개시는 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함될 것이다. 또한, 본 개시는 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 개시의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 개시의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 사용자
100: 생체 인증 장치
110: 센서
120: 변환기
130: 인증 모듈
140: 메모리

Claims (18)

  1. 전기적 신호인 전송 신호를 기계적 신호인 진동 신호로 변환하고, 사용자에게 설정 주파수 범위 내에서 진동하는 상기 진동 신호를 전송하도록 구성된 변환기;
    상기 사용자로부터 상기 진동 신호에 대응되는 생체 신호를 수신하고, 상기 생체 신호를 전기적 신호인 수신 신호로 변환하도록 구성된 센서;
    상기 수신 신호로부터 상기 사용자의 해부학적 특징 정보를 추출하고, 상기 해부학적 특징 정보를 기반으로 상기 사용자가 등록된 사용자인지 여부를 판단하도록 구성된 인증 모듈; 및
    상기 등록된 사용자에 대한 데이터베이스를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하되,
    상기 생체 신호는 상기 진동 신호가 상기 사용자의 신체의 적어도 일부분을 통과하면서 상기 해부학적 특징 정보를 포함하도록 변형된 주파수 기반의 신호이고,
    상기 변환기 및 상기 센서는 이격되어 배치되는 생체 인증 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 해부학적 특징 정보는 신체의 적어도 일부분에 포함된 뼈, 연골, 힘줄, 및 근육 조직 중 적어도 하나에 대한 생체재료적(biomaterials) 특징, 생체역학적(biomechanical) 특징, 및 기하학적 구조 특징 중 적어도 하나를 포함하는 생체 인증 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 인증 모듈은:
    상기 설정 주파수 범위 내의 기준 파형을 생성하고, 상기 기준 파형에 따라 상기 진동 신호를 출력하도록 상기 변환기를 제어하도록 구성된 파형 생성기;
    상기 센서로부터 상기 수신 신호를 수신하고, 상기 기준 파형을 기반으로 상기 수신 신호를 복조하도록 구성된 복조기;
    상기 복조된 수신 신호를 필터링하도록 구성된 필터; 및
    상기 필터링된 수신 신호를 처리하여 상기 해부학적 특징 정보를 추출하고, 상기 해부학적 특징 정보를 기반으로 상기 사용자를 분류하고, 상기 분류된 사용자와 상기 등록된 사용자를 비교하여 대응 여부를 판단하도록 구성된 마이크로 컨트롤러를 포함하는 생체 인증 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는 사용자 접촉 신호를 수신하고, 상기 사용자 접촉 신호에 응답하여 상기 기준 파형을 생성하도록 상기 파형 생성기를 제어하는 생체 인증 장치
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 데이터베이스에는 상기 등록된 사용자의 상기 해부학적 특징 정보를 포함하는 등록 사용자 정보가 저장되고,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 메모리로부터 상기 등록 사용자 정보를 수신하고, 상기 분류된 사용자의 정보에 대응되는 상기 등록 사용자 정보를 검색하는 생체 인증 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는:
    상기 분류된 사용자의 정보에 대응되는 상기 등록 사용자 정보를 찾으면 사용자 인증에 대한 성공 메시지를 출력하고,
    상기 분류된 사용자의 정보에 대응되는 상기 등록 사용자 정보를 찾지 못하면 상기 사용자 인증에 대한 실패 메시지를 출력하는 생체 인증 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 센서는 서로 다른 위치에 위치된 제1 센서 및 제2 센서를 포함하고,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서 각각은 상기 변환기로부터 일정 거리만큼 이격되고, 상기 사용자의 신체의 서로 다른 부분으로 통과된 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호 각각을 수신하는 생체 인증 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 변환기는 제1 설정 주파수 범위의 제1 진동 신호 및 제2 설정 주파수 범위의 제2 진동 신호를 출력하고,
    상기 제1 센서는 상기 제1 진동 신호에 대응되는 상기 제1 생체 신호를 수신하고,
    상기 제2 센서는 상기 제2 진동 신호에 대응되는 상기 제2 생체 신호를 수신하는 생체 인증 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 변환기는 서로 다른 위치에 위치하는 제1 변환기 및 제2 변환기를 포함하고,
    상기 제1 변환기는 상기 제1 설정 주파수 범위의 상기 제1 진동 신호를 출력하고,
    상기 제2 변환기는 상기 제2 설정 주파수 범위의 상기 제2 진동 신호를 출력하는 생체 인증 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 변환기 및 상기 센서 사이에 배치되는 진동 절연체를 더 포함하는 생체 인증 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 사용자의 신체의 적어도 일부분과 접촉되어 상기 사용자의 신체의 적어도 일부분을 고정시키는 가이드를 더 포함하는 생체 인증 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 변환기 및 상기 센서는 상기 가이드에서 상기 신체의 적어도 일부분과 접촉되는 면의 반대 방향에 배치되고,
    상기 변환기의 위치 및 상기 센서의 위치는 상기 가이드에 표시되는 생체 인증 장치.
  13. 생체 인증 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 생체 인증 장치의 변환기가 사용자에게 기준 파형에 따라 설정 주파수 범위 내에서 진동하는 진동 신호를 출력하는 단계;
    상기 사용자로부터 상기 진동 신호에 대응되는 생체 신호를 수신하는 단계;
    상기 생체 신호로부터 상기 사용자의 해부학적 특징 정보를 추출하는 단계;
    상기 해부학적 특징을 기반으로 상기 사용자를 분류하는 단계;
    상기 사용자가 등록된 사용자인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 사용자가 상기 등록된 사용자라는 판단에 응답하여, 사용자 인증을 완료하는 단계를 포함하고,
    상기 생체 인증 장치의 센서는 상기 생체 신호를 측정하고,
    상기 생체 신호는 상기 진동 신호가 상기 사용자의 신체의 적어도 일부분을 통과하면서 상기 해부학적 특징 정보를 포함하도록 변형된 주파수 기반의 신호이고,
    상기 변환기 및 상기 센서는 이격되어 배치되는 생체 인증 장치의 동작 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 해부학적 특징 정보는 신체의 적어도 일부분에 포함된 뼈, 연골, 힘줄, 및 근육 조직 중 적어도 하나에 대한 생체재료적(biomaterials) 특징, 생체역학적(biomechanical) 특징, 및 기하학적 구조 특징 중 적어도 하나를 포함하는 생체 인증 장치의 동작 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 생체 신호를 수신하는 단계는 상기 생체 신호를 전기적 신호인 수신 신호로 변환하는 단계를 더 포함하는 생체 인증 장치의 동작 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 사용자의 해부학적 특징 정보를 추출하는 단계는:
    상기 수신 신호를 상기 기준 파형을 기준으로 변조하는 단계;
    상기 변조된 수신 신호를 필터링하는 단계;
    상기 필터링된 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 디지털 신호를 처리하여 상기 해부학적 특징 정보를 추출하는 단계를 더 포함하는 생체 인증 장치의 동작 방법.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 사용자를 분류하는 단계는 분류 알고리즘을 이용하여 상기 해부학적 특징 정보를 기반으로 상기 사용자를 분류하는 단계를 더 포함하는 생체 인증 장치의 동작 방법.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 사용자가 상기 등록된 사용자가 아니라는 판단에 응답하여:
    상기 사용자에게 재인증을 요구하는 피드백 신호를 출력하는 단계; 및
    사용자 인증 동작을 정해진 횟수만큼 반복하는 단계를 더 포함하는 생체 인증 장치의 동작 방법.

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