KR102554722B1 - 사용자에게 열을 전달하거나 또는 사용자로부터 열을 흡수하는 전자기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자에게 열을 전달하거나 또는 사용자로부터 열을 흡수하는 전자기기에 관한 것으로, 본 발명에 의해 개시되는 전자기기는 사용자에게 접촉될 수 있는 접촉면을 구비하며, 상기 접촉면을 통해 상기 사용자에게 열을 전달하거나 또는 상기 사용자로부터 열을 흡수하는 열전 모듈을 구비한다. 이때, i) 상기 접촉면은 적어도 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 가지고, ii) 상기 열전 모듈은 복수의 열전 그룹들을 가지며, iii) 상기 복수의 열전 그룹들 각각은 복수의 열전 소자들 및 한 쌍의 전원 단자를 구비하며, iv) 상기 복수의 열전 그룹들은 적어도 제1 열전 그룹, 제2 열전 그룹 및 제3 열전 그룹을 포함하고, v) 상기 제1 열전 그룹은 상기 제1 영역 상에 배치되고, 상기 제2 열전 그룹은 상기 제2 영역 상에 배치되며, 상기 제3 열전 그룹은 상기 제3 영역 상에 배치된다. 또한, 상기 전자기기는 상기 복수의 열전 그룹 각각의 상기 한 쌍의 전원 단자 전원을 인가하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는 1) 상기 제1 열전 그룹에 제1 방향의 제1 전원을 제1 시점에 인가하여 상기 제1 열전 그룹이 상기 제1 시점부터 상기 제1 영역에 열을 전달하거나 또는 상기 제1 영역으로부터 열을 흡수하도록 하며, 2) 상기 제2 열전 그룹에 상기 제1 방향의 제1 전원을 상기 제1 시점 보다 늦은 제2 시점에 인가하여 상기 제2 열전 그룹이 상기 제2 시점부터 상기 제2 영역에 열을 전달하거나 또는 상기 제2 영역으로부터 열을 흡수하도록 하며, 3) 상기 제3 열전 그룹에 상기 제1 방향의 제3 전원을 상기 제2 시점 보다 늦은 제3 시점에 인가하여 상기 제3 열전 그룹이 상기 제3 시점부터 상기 제3 영역에 열을 전달하거나 또는 상기 제3 영역으로부터 열을 흡수하도록 한다.

Description

사용자에게 열을 전달하거나 또는 사용자로부터 열을 흡수하는 전자기기{ELECTRONIC DEVICE FOR PROVIDING HEAT TO A USER OR ABSORBING HEAT FROM A USER}
본 발명은 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스 및 이를 이용하는 열적 피드백 제공 방법에 관한 것이다.
근래 들어 가상 현실(VR, Virtual Reality)이나 증강 현실(AR, Augmented Reality)에 대한 기술이 발달함에 따라 콘텐츠에 관한 사용자 몰입도를 증대시키기 위해 다양한 감각을 통한 피드백을 제공하려는 수요가 증대되고 있다. 특히, 2016년 세계가전전시회(CES: Consumer Electronics Show)에서는 미래 유망 기술 중 하나로 가상 현실 기술을 들기도 했다. 이러한 추세와 맞물려, 현재 주로 시각과 청각에 국한된 사용자 경험(UX: User eXperience)에서 벗어나, 향후 후각이나 촉각을 비롯한 인간의 모든 감각에 대한 사용자 경험을 제공하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
열전 소자(TE: ThermoElement)는 펠티에 효과(Peltier effect)에 의해 전기 에너지를 인가받아 발열 반응이나 흡열 반응을 일으키는 소자로서 사용자에게 열적 피드백을 제공하는데 이용될 것으로 기대되어 왔으나, 주로 평판 기판을 이용한 기존의 열전 소자는 사용자의 신체 부위에 밀착되기 어려워 그 응용이 제한되어 왔다.
그러나, 최근에 유연 열전 소자(FTE: Flexible ThermoElement)의 개발이 성공 단계에 접어듦에 따라, 종래의 열전 소자의 문제점을 극복하고 사용자에게 효과적으로 열적 피드백을 전달할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
본 발명의 일 과제는, 사용자에게 열적 피드백을 제공하는 피드백 디바이스 및 이를 이용하는 열적 피드백 제공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 열감 및 냉감 이외에도 열감과 냉감을 이용한 열 통감을 포함하는 열적 피드백을 제공하는 피드백 디바이스 및 이를 이용하는 열적 피드백 제공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 발열 동작이나 흡열 동작의 세기를 조절하여 다단계의 열적 피드백을 출력 가능한 피드백 디바이스 및 이를 이용하는 열적 피드백 제공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 전압의 제어나, 영역의 조절, 시간의 분할 등을 이용하여 열 통감을 출력하는 피드백 디바이스 및 이를 이용하는 열적 피드백 제공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다시 또 다른 과제는 열적 피드백으로 인해 사용자 피부에 손상이 발생하는 것을 방지하는 피드백 디바이스 및 이를 이용하는 열적 피드백 제공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다시 또 다른 과제는 열 역전 환각을 방지하는 피드백 디바이스 및 이를 이용하는 열적 피드백 제공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다시 또 다른 과제는 온감 피드백과 냉감 피드백 별로 적절히 열 역전 환각을 방지하는 피드백 디바이스 및 이를 이용하는 열적 피드백 제공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 게임 및 체감형 어플리케이션을 포함하는 멀티미디어 콘텐츠를 구동하는 콘텐츠 재생 디바이스와 연동되어, 상기 멀티미디어 콘텐츠에 이용되는 상기 사용자의 조작을 획득하고 상기 멀티미디어 콘텐츠에 수반되는 열적 경험을 제공하기 위한 열적 피드백을 제공하는 게이밍 콘트롤러로서, 사용자에 의해 파지되는 파지부를 포함하고 상기 게이밍 콘트롤러의 외관을 형성하는 케이싱; 상기 사용자의 조작에 따라 사용자 입력을 수신하는 입력 모듈; 상기 콘텐츠 재생 디바이스와 통신하는 통신 모듈; 및 각각 개별적으로 발열 동작 및 흡열 동작을 포함하는 열전 동작을 수행하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자, 상기 열전 소자에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 파지부에 마련되고 상기 열전 소자의 열전 동작에 따라 발생하는 열을 상기 사용자에게 전달하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면을 통해 상기 열전 동작에 의해 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 상기 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 상기 입력 모듈을 통해 수신된 상기 사용자 입력을 획득하고, 상기 통신 모듈을 통해 상기 콘텐츠 재생 디바이스로 상기 사용자 입력을 송신하고, 상기 통신 모듈을 통해 상기 콘텐츠 재생 디바이스로부터 상기 열적 피드백의 종류 및 강도를 수신하고, 상기 열적 피드백의 종류가 온감 피드백인 경우 상기 온감 피드백의 강도에 대응하는 정전압의 전원을 상기 열전 소자에 인가하고, 상기 열적 피드백의 종류가 냉감 피드백인 경우 상기 냉감 피드백의 강도에 대응하는 역전압의 전원을 상기 열전 소자에 인가하고, 상기 열적 피드백의 종류가 열 통감 피드백인 경우 상기 열전 쌍 그룹의 일부에 제1 강도의 온감 피드백에 대응하는 정전압의 전원을 인가하고 상기 열전 쌍 그룹의 다른 일부에 상기 제1 강도보다 강한 제2 강도의 냉감 피드백에 대응하는 역전압의 전원을 인가하는 콘트롤러;를 포함하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 사용자에게 열적 피드백을 제공할 수 있다.
또 본 발명에 의하면, 열감과 냉감을 이용한 열 통감을 제공함으로써 열감 이외에도 통감을 제공할 수 있다.
또 본 발명에 의하면, 발열 동작이나 흡열 동작의 세기를 조절함에 따라 여러 강도의 열적 피드백을 출력함으로써 사용자 경험을 향상시킬 수 있다.
또 본 발명에 의하면, 열적 피드백으로 인해 사용자 피부 손상을 방지함으로써 사용자의 안전을 담보할 수 있다.
또 본 발명에 의하면, 열 역전 환각으로 인해 초래되는 사용자 경험의 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 피드백 디바이스의 구현예 중 게이밍 콘트롤러에 관한 것이다.
도 8 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 피드백 디바이스의 구현예 중 웨어러블 디바이스에 관한 것이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 피드백 디바이스의 구성에 관한 블록도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 피드백 유닛의 구성에 관한 블록도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 열 출력 모듈의 일 형태에 관한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 열 출력 모듈의 다른 형태에 관한 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 열 출력 모듈의 또 다른 형태에 관한 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 열 출력 모듈의 다시 또 다른 형태에 관한 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 어플리케이션 유닛의 구성에 관한 블록도이다
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 어플리케이션 유닛의 구성에 관한 개략도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 온감 피드백을 제공하기 위한 발열 동작에 관한 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 온감 피드백의 강도에 관한 그래프이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 냉감 피드백을 제공하기 위한 흡열 동작에 관한 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 냉감 피드백의 강도에 관한 그래프이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 전압 조절을 이용한 온감/냉감 피드백의 강도에 관한 그래프이다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 동일 온도 변화량을 갖는 온감/냉감 피드백에 관한 그래프이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 열전 소자 그룹 별 동작 제어를 통한 온감/냉각 피드백 강도 조절에 관한 그래프이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 전원 인가 타이밍 제어를 통한 온감/냉각 피드백 강도 조절에 관한 그래프이다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 전압 조절 방식의 열 그릴 동작에 관한 도면이다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 전압 조절 방식에서 중립 열 그릴 피드백을 제공하기 위한 전압에 관한 표이다.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른 영역 조절 방식의 열 그릴 동작에 관한 도면이다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 열적 조절 방식을 위해 상이한 면적을 갖는 열전 소자 그룹으로 구성되는 열전 소자 어레이를 도시한 도면이다.
도 35는 본 발명의 실시예에 따른 시간 분할 방식을 이용한 열 그릴 동작의 일 예에 관한 도면이다.
도 36은 본 발명의 실시예에 따른 시간 분할 방식을 이용한 열 그릴 동작의 다른 예에 관한 도면이다.
도 37은 본 발명의 실시예에 따른 영역 조절 및 시간 분할이 복합된 방식을 이용한 열 그릴 동작의 일 예에 관한 도면이다.
도 38은 본 발명의 실시예에 따른 영역 조절 및 시간 분할이 복합된 방식을 이용한 열 그릴 동작의 다른 예에 관한 도면이다.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른 영역 조절 및 시간 분할이 복합된 방식을 이용한 열 그릴 동작의 또 다른 예에 관한 도면이다.
도 40은 본 발명의 실시예에 따른 발열 동작과 흡열 동작 시 접촉면의 온도 변화를 도시한 도면이다.
도 41은 본 발명의 실시예에 따른 열 역전 환각에 관한 도면이다.
도 42는 본 발명의 실시예에 따른 완충 전압에 의한 접촉면의 온도 변화 추이에 관한 그래프이다.
도 43은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 완충 단계를 갖는 열 역전 환각 방지 동작에 따른 접촉면의 온도 변화 추이에 관한 그래프이다.
도 44는 본 발명의 실시예에 따른 여러 강도의 열적 피드백의 중단에 따른 온도 변화 추이를 도시한 그래프이다.
도 45는 본 발명의 실시예에 따른 동일한 강도의 온감 피드백과 냉감 피드백에서 온도 변화 속도의 차이를 도시한 그래프이다.
도 46은 본 발명의 실시예에 따른 온감 피드백과 냉감 피드백의 종료 시 완충 구간의 시간 차이를 도시한 도면이다.
도 47은 본 발명의 실시예에 따른 열 그릴 피드백의 종료 시의 접촉면의 온도 변화를 도시한 그래프이다.
도 48은 본 발명의 실시예에 따른 열 그릴 피드백의 종료 시 온감 제거를 위한 동작을 도시한 그래프이다.
도 49는 본 발명의 실시예에 따른 열 이동 동작을 위한 전기 신호의 일 예에 관한 개략도이다.
도 50은 도 49에 따른 열 이동 동작을 도시한 도면이다.
도 51은 본 발명의 실시예에 따른 열 이동 동작을 위한 전기 신호의 일 예에 관한 개략도이다.
도 52는 도 51에 따른 열 이동 동작을 도시한 도면이다.
도 53은 본 발명의 실시예에 따른 열 이동 동작을 위한 전기 신호의 일 예에 관한 개략도이다.
도 54는 도 53에 따른 열 이동 동작을 도시한 도면이다.
도 55는 본 발명의 실시예에 따른 열 이동 동작을 위한 전기 신호의 일 예에 관한 개략도이다.
도 56은 도 55에 따른 열 이동 동작을 도시한 도면이다.
도 57은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제1 예에 관한 순서도이다.
도 58은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제2 예에 관한 순서도이다.
도 59는 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제3 예에 관한 순서도이다.
도 60은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제4 예에 관한 순서도이다.
도 61은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제5 예에 관한 순서도이다.
도 62는 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제6 예에 관한 순서도이다.
도 63은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제7 예에 관한 순서도이다.
도 64는 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제8 예에 관한 순서도이다.
도 65는 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제9 예에 관한 순서도이다.
도 66은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제10 예에 관한 순서도이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 전원을 인가받은 열전 소자의 발열 동작 및 흡열 동작 중 적어도 하나를 포함하는 열전 동작에 의해 발생한 열을 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위하여 상기 열전 소자에 작동 전원을 인가하는 단계; 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 작동 전원의 인가를 중단하는 단계; 및 상기 작동 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감시키는 완충 전원을 인가하는 단계;를 포함하는 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 열 역전 환각은, 상기 작동 전원의 인가 중단 시 상기 접촉면의 온도가 상기 초기 온도를 기준으로 상기 열전 동작에 의해 변화된 온도와 동일 방향임에도 상기 사용자가 상기 초기 온도를 기준으로 상기 열전 동작에 의해 변화된 온도와 반대 방향의 온도를 느끼는 것을 의미할 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원은, 상기 작동 전원과 동일한 방향의 전원일 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원은, 상기 작동 전원보다 전압 및 전류 중 적어도 하나가 작을 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원을 인가하는 단계에서, 상기 완충 전원이 인가되는 동안 상기 완충 전원의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 감소시킬 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원을 인가하는 단계에서, 듀티 신호 형태인 상기 완충 전원을 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 작동 전원이 듀티 신호 형태로 인가되는 경우, 상기 완충 전원의 듀티 레이트가 상기 작동 전원의 듀티 레이트보다 작을 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원을 인가하는 단계에서, 상기 완충 전원이 인가되는 동안 상기 완충 전원의 듀티 레이트를 감소시킬 수 있다.
또 여기서, 상기 열전 소자는, 개별 제어 가능한 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되고, 상기 완충 전원을 인가하는 단계에서, 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 일부에만 상기 완충 전원을 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 상기 작동 전원이 인가된 열전 쌍 그룹의 개수보다 상기 완충 전원이 인가되는 열전 쌍 그룹의 개수가 더 작을 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원이 인가되는 동안 상기 완충 전원이 인가되는 열전 쌍 그룹의 개수를 감소시킬 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원을 인가하는 단계에서, 상기 작동 전원의 인가 중단 후 미리 정해진 시간 동안 전원 인가 없이 대기한 뒤 상기 완충 전원을 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 디바이스는, 상기 열적 피드백의 강도를 복수의 강도로 조절 가능하고, 상기 열적 피드백의 강도가 미리 정해진 강도 이상인 경우에만 상기 완충 전원을 인가하는 단계를 수행할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 디바이스는, 상기 열적 피드백의 강도를 복수의 강도로 조절 가능하고, 상기 열적 피드백의 강도를 획득하는 단계; 상기 열적 피드백의 강도에 기초하여 상기 작동 전원을 생성하는 단계; 및 상기 열적 피드백의 강도가 미리 정해진 강도 이상인지 여부에 따라 상기 완충 전원의 인가 여부를 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 발열 동작 및 흡열 동작 중 적어도 하나를 포함하는 열전 동작을 수행하는 열전 소자, 상기 열전 소자에 상기 열전 동작을 위한 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측면에 마련되고 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면을 통해 상기 열전 동작에 의해 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위하여 상기 전원 단자에 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 작동 전원의 인가를 중단하고, 상기 작동 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 전원 단자에 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감시키는 완충 전원을 인가하는 피드백 콘트롤러;를 포함하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 열 역전 환각은, 상기 작동 전원의 인가 중단 시 상기 접촉면의 온도가 상기 초기 온도를 기준으로 상기 열전 동작에 의해 변화된 온도와 동일 방향임에도 상기 사용자가 상기 초기 온도를 기준으로 상기 열전 동작에 의해 변화된 온도와 반대 방향의 온도를 느끼는 것을 의미할 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원은, 상기 작동 전원과 동일한 방향의 전원일 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원은, 상기 작동 전원보다 전압 및 전류 중 적어도 하나가 작을 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 완충 전원이 인가되는 동안 상기 완충 전원의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 감소시킬 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 듀티 신호 형태로 상기 완충 전원을 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 작동 전원이 듀티 신호 형태로 인가되는 경우, 상기 완충 전원의 듀티 레이트가 상기 작동 전원의 듀티 레이트보다 작을 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 완충 전원이 인가되는 동안 상기 완충 전원의 듀티 레이트를 감소시킬 수 있다.
또 여기서, 상기 열전 소자는, 개별 제어 가능한 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되고, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 일부에만 상기 완충 전원을 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 상기 작동 전원이 인가된 열전 쌍 그룹의 개수보다 상기 완충 전원이 인가되는 열전 쌍 그룹의 개수가 더 작을 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 완충 전원이 인가되는 동안 상기 완충 전원이 인가되는 열전 쌍 그룹의 개수를 감소시킬 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 작동 전원의 인가 중단 후 미리 정해진 시간 동안 전원 인가 없이 대기한 뒤 상기 완충 전원을 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 열 출력 모듈은, 상기 열적 피드백의 강도를 복수의 강도로 조절 가능하고, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백의 강도가 미리 정해진 강도 이상인 경우에만 상기 완충 전원을 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백의 강도를 획득하고, 상기 열적 피드백의 강도에 기초하여 상기 작동 전원을 생성하고, 상기 열적 피드백의 강도가 미리 정해진 강도 이상인지 여부에 따라 상기 완충 전원의 인가 여부를 결정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 각각 개별적으로 동작하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자의 발열 동작 및 흡열 동작 중 적어도 하나를 포함하는 열전 동작에 의해 발생한 열을 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위하여 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 적어도 일부인 작동 그룹에 상기 열전 동작을 위한 전원을 인가하는 단계; 및 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 전원의 인가를 중단하는 단계;를 포함하되, 상기 중단하는 단계에서, 상기 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도가 저감되도록 상기 작동 그룹 중 일부에 대해서 상기 전원의 인가를 중단한 뒤 상기 작동 그룹 중 나머지에 대해서 상기 전원의 인가를 중단하는 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 발열 동작 및 흡열 동작 중 적어도 하나를 포함하는 열전 동작을 각각 개별적으로 수행하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자, 상기 열전 소자에 상기 열전 동작을 위한 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측에 마련되고 상기 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면을 통해 상기 열전 동작에 의해 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위하여 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 적어도 일부인 작동 그룹에 상기 열전 동작을 위한 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 전원의 인가를 중단하되, 상기 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도가 저감되도록 상기 작동 그룹 중 일부에 대해서 상기 전원의 인가를 중단한 뒤 상기 작동 그룹 중 나머지에 대해서 상기 전원의 인가를 중단하는 피드백 콘트롤러;를 포함하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 게임 및 체감형 어플리케이션을 포함하는 멀티미디어 콘텐츠를 구동하는 콘텐츠 재생 디바이스와 연동되어, 상기 멀티미디어 콘텐츠에 이용되는 상기 사용자의 조작을 획득하고 상기 멀티미디어 콘텐츠에 수반되는 열적 경험을 제공하기 위한 열적 피드백을 제공하는 게이밍 콘트롤러로서, 사용자에 의해 파지되는 파지부를 포함하고 상기 게이밍 콘트롤러의 외관을 형성하는 케이싱; 상기 사용자의 조작에 따라 사용자 입력을 수신하는 입력 모듈; 상기 콘텐츠 재생 디바이스와 통신하는 통신 모듈; 열전 동작을 수행하는 열전 소자, 상기 열전 소자에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 파지부에 마련되고 상기 열전 소자의 열전 동작에 따라 발생하는 열을 상기 사용자에게 전달하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면을 통해 상기 열전 동작에 의해 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 상기 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 상기 입력 모듈을 통해 수신된 상기 사용자 입력을 획득하고, 상기 통신 모듈을 통해 상기 콘텐츠 재생 디바이스로 상기 사용자 입력을 송신하고, 상기 통신 모듈을 통해 상기 콘텐츠 재생 디바이스로부터 상기 열적 피드백에 관한 정보를 수신하고, 상기 열적 피드백의 정보에 따른 상기 열적 피드백의 강도에 기초하여 미리 정해진 복수의 전압값 중 작동 전압을 선택하고, 상기 작동 전압에 기초하여 작동 전원을 생성하고, 상기 열 출력 모듈이 상기 열적 피드백을 출력하도록 상기 전원 단자에 상기 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백의 출력이 종료되도록 상기 작동 전원의 인가를 중단하고, 상기 미리 정해진 복수의 전압값 중 상기 작동 전압보다 낮은 완충 전압을 선택하고, 상기 완충 전압에 기초하여 완충 전원을 생성하고, 상기 작동 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 열전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 전원 단자에 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감시키는 완충 전원을 인가하는 콘트롤러;를 포함하는 게이밍 콘트롤러가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 콘트롤러는, 상기 열적 피드백의 종류가 온감 피드백인지 냉감 피드백인지 여부에 기초하여 전원 인가 방향이 정방향인지 역방향인지 여부를 판단하고, 상기 작동 전원과 상기 완충 전원을 상기 판단된 전원 인가 방향으로 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 열적 피드백의 강도는, 제1 강도 및 상기 제1 강도보다 강한 제2 강도를 포함하고, 상기 미리 정해진 복수의 전압값은, 제1 전압값 및 상기 제1 전압값보다 큰 제2 전압값을 포함하고, 상기 콘트롤러는, 상기 열적 피드백의 강도가 상기 제1 강도인 경우 상기 작동 전압을 상기 제1 전압값으로 선택하고, 상기 열적 피드백의 강도가 상기 제2 강도인 경우 상기 작동 전압을 상기 제2 전압값으로 선택하고, 상기 제2 전압값을 가지는 작동 전압의 인가 중단 시 상기 완충 전압을 상기 제1 전압값으로 선택할 수 있다.
또 여기서, 상기 콘트롤러는, 상기 작동 전압이 상기 제1 전압값보다 큰 경우에만 상기 작동 전원의 인가 중단 시 상기 완충 전원을 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 열적 피드백의 강도는, 상기 제2 강도보다 강한 제3 강도를 더 포함하고, 상기 미리 정해진 복수의 전압값은, 상기 제2 전압값보다 큰 제3 전압값을 포함하고, 상기 콘트롤러는, 상기 열적 피드백의 강도가 상기 제3 강도인 경우 상기 작동 전압을 상기 제3 전압값으로 선택하고, 상기 제3 전압값을 가지는 작동 전원의 인가 중단 시 상기 완충 전압을 상기 제1 전압값으로 선택할 수 있다.
또 여기서, 상기 열적 피드백의 강도는, 상기 제2 강도보다 강한 제3 강도를 더 포함하고, 상기 미리 정해진 복수의 전압값은, 상기 제2 전압값보다 큰 제3 전압값을 포함하고, 상기 콘트롤러는, 상기 열적 피드백의 강도가 상기 제3 강도인 경우 상기 작동 전압을 상기 제3 전압값으로 선택하고, 상기 제3 전압값을 가지는 작동 전원의 인가 중단 시 상기 완충 전압을 상기 제1 전압값 및 제2 전압값으로 선택하고, 상기 완충 전원의 인가 시 먼저 상기 제2 전압값을 인가하고 이어서 상기 제1 전압값을 인가할 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 전원을 인가받은 열전 소자의 발열 동작 및 흡열 동작을 포함하는 열전 동작에 의해 발생한 열을 사용자 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 온감 피드백 및 냉감 피드백을 포함하는 상기 열적 피드백의 종류를 획득하는 단계; 상기 열전 피드백의 종류를 고려하여 상기 열전 소자에 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 작동 전원을 인가하는 단계; 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 작동 전원의 인가를 중단하는 단계; 및 상기 작동 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위한 완충 전원을 상기 열적 피드백의 종류에 따라 생성하는 단계; 및 상기 열전 소자에 상기 완충 전원을 인가하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감시키는 단계;를 포함하는 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 완충 전원은, 상기 작동 전원의 전압보다 작고 상기 열적 피드백의 종류에 따라 서로 상이한 전압값을 가질 수 있다.
또 여기서, 상기 생성하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 전압값보다 큰 제2 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또 여기서, 상기 생성하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 전압값보다 작은 제2 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원은, 상기 작동 전원의 전압보다 작고 상기 열적 피드백의 종류에 따라 서로 상이한 전류값을 가질 수 있다.
또 여기서, 상기 생성하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 전류값보다 큰 제2 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또 여기서, 상기 생성하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 전류값보다 작은 제2 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또 여기서, 상기 작동 전원에 대한 상기 완충 전원의 전압의 비율은, “1” 보다 작고 상기 열적 피드백의 종류에 따라 서로 상이할 수 있다.
또 여기서, 상기 작동 전원을 인가하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전압값을 갖는 작동 전원을 인가하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제2 전압값을 갖는 작동 전원을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 생성하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제3 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제4 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전압값에 대한 상기 제3 전압값의 비율은, 상기 제2 전압값에 대한 상기 제4 전압값의 비율보다 클 수 있다.
또 여기서, 상기 작동 전원을 인가하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전압값을 갖는 작동 전원을 인가하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제2 전압값을 갖는 작동 전원을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 생성하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제3 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제4 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전압값에 대한 상기 제3 전압값의 비율은, 상기 제2 전압값에 대한 상기 제4 전압값의 비율보다 작을 수 있다.
또 여기서, 상기 작동 전원에 대한 상기 완충 전원의 전류의 비율은, “1”보다 작고 상기 열적 피드백의 종류에 따라 서로 상이할 수 있다.
또 여기서, 상기 작동 전원을 인가하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전류값을 갖는 작동 전원을 인가하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제2 전류값을 갖는 작동 전원을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 생성하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제3 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제4 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전류값에 대한 상기 제3 전류값의 비율은, 상기 제2 전류값에 대한 상기 제4 전류값의 비율보다 클 수 있다.
또 여기서, 상기 작동 전원을 인가하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전류값을 갖는 작동 전원을 인가하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제2 전류값을 갖는 작동 전원을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 생성하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제3 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제4 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전류값에 대한 상기 제3 전류값의 비율은, 상기 제2 전류값에 대한 상기 제4 전류값의 비율보다 작을 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 전원을 인가받은 열전 소자의 발열 동작 및 흡열 동작을 포함하는 열전 동작에 의해 발생한 열을 사용자 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 온감 피드백 및 냉감 피드백을 포함하는 상기 열적 피드백의 종류를 획득하는 단계; 상기 열전 피드백의 종류를 고려하여 상기 열전 소자에 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 작동 전원을 인가하는 단계; 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 작동 전원의 인가를 중단하는 단계; 상기 열적 피드백의 종류에 따라 상이하게 설정되는 완충 시간을 획득하는 단계; 및 상기 작동 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감시키는 완충 전원을 상기 열전 소자에 상기 완충 시간 동안 인가하는 단계;를 포함하는 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 완충 전원을 인가하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 시간 동안 상기 완충 전원을 인가하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 시간보다 큰 제2 시간 동안 상기 완충 전원을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원을 인가하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 시간 동안 상기 완충 전원을 인가하는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 시간보다 작은 제2 시간 동안 상기 완충 전원을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 발열 동작 및 흡열 동작을 포함하는 열전 동작을 각각 개별적으로 수행하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자에 의해 발생한 열을 사용자 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 온감 피드백 및 냉감 피드백을 포함하는 상기 열적 피드백의 종류를 획득하는 단계; 상기 열전 피드백의 종류를 고려하여 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 적어도 일부인 작동 그룹에 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 작동 전원을 인가하는 단계; 및 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 작동 전원의 인가를 중단하는 단계; 상기 작동 그룹보다 작은 개수의 상기 열전 쌍 그룹을 포함하는 완충 그룹을 상기 열적 피드백의 종류를 고려하여 판단하는 단계; 및 상기 작동 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도가 저감되도록 상기 완충 그룹에 완충 전원을 인가하는 단계;를 포함하는 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 판단하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 상기 완충 그룹에 제1 개수의 상기 열전 쌍 그룹을 포함시키는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 완충 그룹에 상기 제1 개수보다 큰 제2 개수의 상기 열전 쌍 그룹을 포함시키는 단계를 포함할 수 있다.
또 여기서, 상기 판단하는 단계는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 상기 완충 그룹에 제1 개수의 상기 열전 쌍 그룹을 포함시키는 단계 및 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 완충 그룹에 상기 제1 개수보다 작은 제2 개수의 상기 열전 쌍 그룹을 포함시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 발열 동작 및 흡열 동작을 포함하는 열전 동작을 각각 개별적으로 수행하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자에 의해 발생한 열을 사용자 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 온감 피드백 및 냉감 피드백을 포함하는 상기 열적 피드백의 종류를 획득하는 단계; 상기 열전 피드백의 종류를 고려하여 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 적어도 일부인 작동 그룹에 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 전원을 인가하는 단계; 및 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 전원의 인가를 중단하는 단계;를 포함하되, 상기 중단하는 단계에서, 상기 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도가 저감되도록 상기 작동 그룹 중 일부에 대하여 상기 전원의 인가를 중단한 뒤 상기 작동 그룹 중 나머지에 대해서 상기 전원의 인가를 중단하는 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 발열 동작 및 흡열 동작을 포함하는 열전 동작을 수행하는 열전 소자, 상기 열전 소자에 상기 열전 동작을 위한 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측에 마련되고 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면을 통해 상기 열전 동작에 의해 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 온감 피드백 및 냉감 피드백을 포함하는 상기 열적 피드백의 종류를 획득하고, 상기 열전 피드백의 종류를 고려하여 상기 열전 소자에 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 작동 전원의 인가를 중단하고, 상기 작동 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위한 완충 전원을 상기 열적 피드백의 종류에 따라 생성하고, 상기 열전 소자에 상기 완충 전원을 인가하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감시키는 피드백 콘트롤러;를 포함하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 완충 전원은, 상기 작동 전원의 전압보다 작고 상기 열적 피드백의 종류에 따라 서로 상이한 전압값을 가질 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 전압값보다 큰 제2 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 전압값보다 작은 제2 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성할 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 전원은, 상기 작동 전원의 전압보다 작고 상기 열적 피드백의 종류에 따라 서로 상이한 전류값을 가질 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 전류값보다 큰 제2 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 전류값보다 작은 제2 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성할 수 있다.
또 여기서, 상기 작동 전원에 대한 상기 완충 전원의 전압의 비율은, “1” 보다 작고 상기 열적 피드백의 종류에 따라 서로 상이할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전압값을 갖는 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제2 전압값을 갖는 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제3 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제4 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 제1 전압값에 대한 상기 제3 전압값의 비율은, 상기 제2 전압값에 대한 상기 제4 전압값의 비율보다 클 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전압값을 갖는 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제2 전압값을 갖는 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제3 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제4 전압값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 제1 전압값에 대한 상기 제3 전압값의 비율은, 상기 제2 전압값에 대한 상기 제4 전압값의 비율보다 작을 수 있다.
또 여기서, 상기 작동 전원에 대한 상기 완충 전원의 전류의 비율은, “1”보다 작고 상기 열적 피드백의 종류에 따라 서로 상이할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전류값을 갖는 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제2 전류값을 갖는 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제3 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제4 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 제1 전류값에 대한 상기 제3 전류값의 비율은, 상기 제2 전류값에 대한 상기 제4 전류값의 비율보다 클 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 전류값을 갖는 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제2 전류값을 갖는 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제3 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 제4 전류값을 갖는 상기 완충 전원을 생성하고, 상기 제1 전류값에 대한 상기 제3 전류값의 비율은, 상기 제2 전류값에 대한 상기 제4 전류값의 비율보다 작을 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 발열 동작 및 흡열 동작을 포함하는 열전 동작을 수행하는 열전 소자, 상기 열전 소자에 상기 열전 동작을 위한 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측에 마련되고 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면을 통해 상기 열전 동작에 의해 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 온감 피드백 및 냉감 피드백을 포함하는 상기 열적 피드백의 종류를 획득하고, 상기 열전 피드백의 종류를 고려하여 상기 열전 소자에 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 작동 전원의 인가를 중단하고, 상기 열적 피드백의 종류에 따라 상이하게 설정되는 완충 시간을 획득하고, 상기 작동 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감시키는 완충 전원을 상기 열전 소자에 상기 완충 시간 동안 인가하는 피드백 콘트롤러;를 포함하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 시간 동안 상기 완충 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 시간보다 큰 제2 시간 동안 상기 완충 전원을 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 제1 시간 동안 상기 완충 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 제1 시간보다 작은 제2 시간 동안 상기 완충 전원을 인가할 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 발열 동작 및 흡열 동작을 포함하는 열전 동작을 각각 개별적으로 수행하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자, 상기 열전 소자에 상기 열전 동작을 위한 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측에 마련되고 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면을 통해 상기 열전 동작에 의해 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 온감 피드백 및 냉감 피드백을 포함하는 상기 열적 피드백의 종류를 획득하고, 상기 열전 피드백의 종류를 고려하여 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 적어도 일부인 작동 그룹에 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 작동 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 작동 전원의 인가를 중단하고, 상기 작동 그룹보다 작은 개수의 상기 열전 쌍 그룹을 포함하는 완충 그룹을 상기 열적 피드백의 종류를 고려하여 판단하고, 상기 작동 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도가 저감되도록 상기 완충 그룹에 완충 전원을 인가하는 피드백 콘트롤러;를 포함하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 상기 완충 그룹에 제1 개수의 상기 열전 쌍 그룹을 포함시키고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 완충 그룹에 상기 제1 개수보다 큰 제2 개수의 상기 열전 쌍 그룹을 포함시킬 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백이 상기 온감 피드백인 경우 상기 완충 그룹에 제1 개수의 상기 열전 쌍 그룹을 포함시키고, 상기 열적 피드백이 상기 냉감 피드백인 경우 상기 완충 그룹에 상기 제1 개수보다 작은 제2 개수의 상기 열전 쌍 그룹을 포함시킬 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 발열 동작 및 흡열 동작을 포함하는 열전 동작을 각각 개별적으로 수행하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자, 상기 열전 소자에 상기 열전 동작을 위한 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측에 마련되고 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면을 통해 상기 열전 동작에 의해 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 온감 피드백 및 냉감 피드백을 포함하는 상기 열적 피드백의 종류를 획득하고, 상기 열전 피드백의 종류를 고려하여 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 적어도 일부인 작동 그룹에 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 전원을 인가하고, 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 전원의 인가를 중단하되, 상기 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도가 저감되도록 상기 작동 그룹 중 일부에 대하여 상기 전원의 인가를 중단한 뒤 상기 작동 그룹 중 나머지에 대해서 상기 전원의 인가를 중단하는 피드백 콘트롤러;를 포함하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 각각 개별적으로 동작하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자의 발열 동작, 흡열 동작 및 상기 발열 동작과 상기 흡열 동작이 복합된 열 그릴 동작을 포함하는 열전 동작에 의해 발생한 열을 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 온감 피드백, 냉감 피드백 및 열 통감 피드백을 포함하는 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 상기 열 통감 피드백의 출력 개시를 위해, 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 제1 그룹에 상기 발열 동작을 위한 정방향 전원을 인가하고 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 제1 그룹과 상이한 제2 그룹에 상기 흡열 동작을 위한 역방향 전원을 인가함으로써 상기 열전 소자가 상기 열 그릴 동작을 수행하도록 제어하는 단계; 및 상기 열 통감 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가를 중단하되, 상기 정방향 전원의 인가 중단 시점과 상기 역방향 전원의 인가 중단 시점을 상이하게 조절하는 단계;를 포함하는 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 정방향 전원의 인가 중단 시점과 상기 역 방향 전원의 인가 중단 시점을 상이하게 조절함에 따라 상기 접촉면 중 상기 발열 동작을 수행하는 제1 그룹에 인접한 부위와 상기 접촉면 중 상기 흡열 동작을 수행하는 제2 그룹에 인접한 부위를 실질적으로 동일한 시점에 초기 온도로 복귀시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또 여기서, 상기 제어하는 단계에서, 상기 열 통감 피드백에 의해 상기 사용자가 열적 감각을 체감하는 것을 배제하기 위하여 상기 발열 동작에 따른 상기 제1 그룹의 온도 상승량이 상기 흡열 동작에 따른 상기 제2 그룹의 온도 하강량보다 작도록 상기 정방향 전원보다 전압값 또는 전류값이 큰 상기 역방향 전원을 인가하고, 상기 조절하는 단계에서, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 온도 하강량이 큰 상기 제2 그룹과 상기 온도 상승량이 작은 상기 제1 그룹이 초기 온도에서 열적 평형을 이루도록 상기 역방향 전원을 상기 정방향 전원보다 먼저 중단할 수 있다.
또 여기서, 상기 조절하는 단계에서, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 열전 동작에 의해 발생한 잔열로 인하여 상기 접촉면이 초기 온도보다 높은 온도에서 열적 평형을 이루는 것을 방지하기 위하여 상기 정방향 전원을 상기 역방향 전원보다 먼저 중단할 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 발열 동작을 수행하는 제1 열전 쌍 그룹 및 흡열 동작을 수행하는 제2 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자, 상기 열전 소자에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측에 마련되고 상기 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 제1 열전 쌍 그룹의 발열 동작 및 상기 제2 열전 쌍 그룹의 흡열 동작에 따라 발생한 온열과 냉열을 상기 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열 통감 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 상기 열 통감 피드백의 출력 개시를 위해, 상기 제1 열전 쌍 그룹에 상기 발열 동작을 위한 정방향 전원을 인가하고 상기 제2 열전 쌍 그룹에 상기 흡열 동작을 위한 역방향 전원을 인가함으로써 상기 열전 소자가 상기 열 통감 피드백의 출력을 위한 열 그릴 동작을 수행하도록 제어하고, 상기 열 통감 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가를 중단하되, 상기 정방향 전원의 인가 중단 시점과 상기 역방향 전원의 인가 중단 시점을 상이하게 조절하는 피드백 콘트롤러;를 포함하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 정방향 전원의 인가 중단 시점과 상기 역 방향 전원의 인가 중단 시점을 상이하게 조절함에 따라 상기 접촉면 중 상기 발열 동작을 수행하는 제1 열전 쌍 그룹에 인접한 부위와 상기 접촉면 중 상기 흡열 동작을 수행하는 제2 그룹에 인접한 부위를 실질적으로 동일한 시점에 초기 온도로 복귀시킬 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열 통감 피드백에 의해 상기 사용자가 열적 감각을 체감하는 것을 배제하기 위하여 상기 발열 동작에 따른 상기 제1 그룹의 온도 상승량이 상기 흡열 동작에 따른 상기 제2 그룹의 온도 하강량보다 작도록 상기 정방향 전원보다 전압값 또는 전류값이 큰 상기 역방향 전원을 인가하고, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 온도 하강량이 큰 상기 제2 그룹과 상기 온도 상승량이 작은 상기 제1 그룹이 초기 온도에서 열적 평형을 이루도록 상기 역방향 전원을 상기 정방향 전원보다 먼저 중단할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 열전 동작에 의해 발생한 잔열로 인하여 상기 접촉면이 초기 온도보다 높은 온도에서 열적 평형을 이루는 것을 방지하기 위하여 상기 정방향 전원을 상기 역방향 전원보다 먼저 중단할 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 각각 개별적으로 동작하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자의 발열 동작, 흡열 동작 및 상기 발열 동작과 상기 흡열 동작이 복합된 열 그릴 동작을 포함하는 열전 동작에 의해 발생한 열을 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 온감 피드백, 냉감 피드백 및 열 통감 피드백을 포함하는 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 상기 열 통감 피드백의 출력 개시를 위해, 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 제1 그룹에 상기 발열 동작을 위한 정방향 전원을 인가하고 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 제1 그룹과 상이한 제2 그룹에 상기 흡열 동작을 위한 역방향 전원을 인가함으로써 상기 열전 소자가 상기 열 그릴 동작을 수행하도록 제어하는 단계; 상기 열 통감 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가를 중단하는 단계; 및 상기 접촉면이 초기 온도로 복귀하도록 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 중 적어도 하나의 그룹에 보조 전원을 인가하는 단계;를 포함하는 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 중단하는 단계에서, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원을 동시에 중단할 수 있다.
또 여기서, 상기 제어하는 단계에서, 상기 열 통감 피드백에 의해 상기 사용자가 열적 감각을 체감하는 것을 배제하기 위하여 상기 발열 동작에 따른 상기 제1 그룹의 온도 상승량이 상기 흡열 동작에 따른 상기 제2 그룹의 온도 하강량보다 작도록 상기 정방향 전원보다 전압값 또는 전류값이 큰 상기 역방향 전원을 인가하고, 상기 조절하는 단계에서, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 온도 하강량이 큰 상기 제2 그룹과 상기 온도 상승량이 작은 상기 제1 그룹이 상기 초기 온도에서 열적 평형을 이루도록 상기 보조 전원을 상기 정방향 전원과 동일한 방향으로 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 제어하는 단계에서, 상기 열 통감 피드백에 의해 상기 사용자가 열적 감각을 체감하는 것을 배제하기 위하여 상기 발열 동작에 따른 상기 제1 그룹의 온도 상승량이 상기 흡열 동작에 따른 상기 제2 그룹의 온도 하강량보다 작도록 상기 정방향 전원보다 전압값 또는 전류값이 큰 상기 역방향 전원을 인가하고, 상기 조절하는 단계에서, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 온도 하강량이 큰 상기 제2 그룹과 상기 온도 상승량이 작은 상기 제1 그룹이 상기 초기 온도에서 열적 평형을 이루도록 상기 제1 그룹에 제1 보조 전원을 인가하고 상기 제2 그룹에 상기 제1 보조 전원과 전원 인가 방향이 반대인 제2 보조 전원을 인가하되, 상기 제1 보조 전원 및 상기 제2 보조 전원 중 상기 정방향 전원과 동일한 방향의 보조 전원의 전압값, 전류값 및 인가 시간 중 적어도 하나가 다른 보조 전원보다 더 클 수 있다.
또 여기서, 상기 조절하는 단계에서, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 열전 동작에 의해 발생한 잔열로 인하여 상기 접촉면이 초기 온도보다 높은 온도에서 열적 평형을 이루는 것을 방지하기 위하여 상기 보조 전원을 상기 역방향 전원과 동일한 방향으로 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 조절하는 단계에서, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 열전 동작에 의해 발생한 잔열로 인하여 상기 접촉면이 초기 온도보다 높은 온도에서 열적 평형을 이루는 것을 방지하기 위하여 상기 제1 그룹에 제1 보조 전원을 인가하고 상기 제2 그룹에 상기 제1 보조 전원과 전원 인가 방향이 반대인 제2 보조 전원을 인가하되, 상기 제1 보조 전원 및 상기 제2 보조 전원 중 상기 역방향 전원과 동일한 방향의 보조 전원의 전압값, 전류값 및 인가 시간 중 적어도 하나가 다른 보조 전원보다 더 클 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 발열 동작을 수행하는 제1 열전 쌍 그룹 및 흡열 동작을 수행하는 제2 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자, 상기 열전 소자에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측에 마련되고 상기 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 제1 열전 쌍 그룹의 발열 동작 및 상기 제2 열전 쌍 그룹의 흡열 동작에 따라 발생한 온열과 냉열을 상기 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열 통감 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 상기 열 통감 피드백의 출력 개시를 위해, 상기 제1 열전 쌍 그룹에 상기 발열 동작을 위한 정방향 전원을 인가하고 상기 제2 열전 쌍 그룹에 상기 흡열 동작을 위한 역방향 전원을 인가함으로써 상기 열전 소자가 상기 열 통감 피드백의 출력을 위한 열 그릴 동작을 수행하도록 제어하고, 상기 열 통감 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가를 중단하고, 상기 접촉면이 초기 온도로 복귀하도록 상기 제1 열전 쌍 그룹 및 상기 제2 열전 쌍 그룹 중 적어도 하나의 그룹에 보조 전원을 인가하는 피드백 콘트롤러;를 포함하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원을 동시에 중단할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열 통감 피드백에 의해 상기 사용자가 열적 감각을 체감하는 것을 배제하기 위하여 상기 발열 동작에 따른 상기 제1 열전 쌍 그룹의 온도 상승량이 상기 흡열 동작에 따른 상기 제2 열전 쌍 그룹의 온도 하강량보다 작도록 상기 정방향 전원보다 전압값 또는 전류값이 큰 상기 역방향 전원을 인가하고, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 온도 하강량이 큰 상기 제2 열전 쌍 그룹과 상기 온도 상승량이 작은 상기 제1 열전 쌍 그룹이 상기 초기 온도에서 열적 평형을 이루도록 상기 보조 전원을 상기 정방향 전원과 동일한 방향으로 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열 통감 피드백에 의해 상기 사용자가 열적 감각을 체감하는 것을 배제하기 위하여 상기 발열 동작에 따른 상기 제1 열전 쌍 그룹의 온도 상승량이 상기 흡열 동작에 따른 상기 제2 열전 쌍 그룹의 온도 하강량보다 작도록 상기 정방향 전원보다 전압값 또는 전류값이 큰 상기 역방향 전원을 인가하고, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 온도 하강량이 큰 상기 제2 열전 쌍 그룹과 상기 온도 상승량이 작은 상기 제1 열전 쌍 그룹이 상기 초기 온도에서 열적 평형을 이루도록 상기 제1 열전 쌍 그룹에 제1 보조 전원을 인가하고 상기 제2 열전 쌍 그룹에 상기 제1 보조 전원과 전원 인가 방향이 반대인 제2 보조 전원을 인가하되, 상기 제1 보조 전원 및 상기 제2 보조 전원 중 상기 정방향 전원과 동일한 방향의 보조 전원의 전압값, 전류값 및 인가 시간 중 적어도 하나가 다른 보조 전원보다 더 클 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 열전 동작에 의해 발생한 잔열로 인하여 상기 접촉면이 초기 온도보다 높은 온도에서 열적 평형을 이루는 것을 방지하기 위하여 상기 보조 전원을 상기 역방향 전원과 동일한 방향으로 인가할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 정방향 전원 및 상기 역방향 전원의 인가 중단 시 상기 열전 동작에 의해 발생한 잔열로 인하여 상기 접촉면이 초기 온도보다 높은 온도에서 열적 평형을 이루는 것을 방지하기 위하여 상기 제1 열전 쌍 그룹에 제1 보조 전원을 인가하고 상기 제2 열전 쌍 그룹에 상기 제1 보조 전원과 전원 인가 방향이 반대인 제2 보조 전원을 인가하되, 상기 제1 보조 전원 및 상기 제2 보조 전원 중 상기 역방향 전원과 동일한 방향의 보조 전원의 전압값, 전류값 및 인가 시간 중 적어도 하나가 다른 보조 전원보다 더 클 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 전원을 인가받은 열전 소자의 발열 동작 및 흡열 동작 중 적어도 하나를 포함하는 열전 동작에 의해 발생한 열을 사용자 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 상기 열적 피드백의 출력을 요청하는 개시 메시지를 획득하는 단계; 상기 개시 메시지가 획득되면 상기 개시 메시지에 따른 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 작동 전원을 상기 열전 소자에 인가하는 단계; 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 작동 전원의 인가를 중단하는 단계; 상기 작동 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감시키는 완충 동작을 수행하는 단계; 및 상기 완충 동작의 수행 중 상기 개시 메시지가 새로이 획득된 경우 상기 완충 동작을 중단하고 상기 새로이 획득된 상기 개시 메시지에 따른 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 작동 전원을 상기 열전 소자에 인가하는 단계;를 포함하는 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 개시 메시지는, 상기 열적 피드백의 제공 시간을 포함하고, 상기 작동 전원의 인가를 중단하는 단계는, 상기 열적 피드백의 제공 시간 동안 상기 작동 전원을 인가한 뒤 수행될 수 있다.
또 여기서, 상기 열적 피드백의 출력 종료를 요청하는 종료 메시지를 획득하는 단계;를 더 포함하고, 상기 종료 메시지가 획득되면 상기 작동 전원의 인가를 중단하는 단계를 수행할 수 있다.
또 여기서, 상기 작동 전원의 인가를 중단하는 단계는, 미리 정해진 시간 동안 상기 작동 전원을 인가한 뒤 수행될 수 있다.
또 여기서, 상기 완충 동작은, 상기 작동 전원의 전압값 및 전류값 중 적어도 하나를 감소시킴에 따라 수행될 수 있다.
또 여기서, 상기 열전 소자는, 개별 제어 가능한 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되고, 상기 완충 동작을 수행하는 단계는, 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 상기 작동 전원이 인가되는 상기 열전 쌍 그룹의 개수를 감소시킴에 따라 수행될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 게임 및 체감형 어플리케이션을 포함하는 멀티미디어 콘텐츠를 구동하는 콘텐츠 재생 디바이스와 통신하는 통신 모듈; 발열 동작 및 흡열 동작 중 적어도 하나를 포함하는 열전 동작을 수행하는 열전 소자, 상기 열전 소자에 상기 열전 동작을 위한 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측에 마련되고 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면을 통해 상기 열전 동작에 의해 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 상기 멀티미디어 콘텐츠에 수방되는 열적 경험을 제공하기 위한 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 상기 통신 모듈을 통해 상기 열적 피드백의 출력을 요청하는 개시 메시지를 수신하고, 상기 개시 메시지가 수신되면 상기 개시 메시지에 따른 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 작동 전원을 상기 열전 소자에 인가하고, 상기 열적 피드백의 출력 종료를 위하여 상기 작동 전원의 인가를 중단하고, 상기 작동 전원의 인가 중단에 따라 상기 열전 동작에 의해 변화된 상기 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 상기 사용자가 상기 열적 피드백과 반대되는 열적 환각인 열 역전 환각을 느끼는 것을 방지하기 위하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감시키는 완충 동작을 수행하고, 상기 완충 동작의 수행 중 상기 통신 모듈을 통해 상기 개시 메시지가 새로이 수신된 경우 상기 완충 동작을 중단하고 상기 새로이 수신된 상기 개시 메시지에 따른 상기 열적 피드백의 출력 개시를 위한 작동 전원을 상기 열전 소자에 인가하는 피드백 콘트롤러;를 포함하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 개시 메시지는, 상기 열적 피드백의 제공 시간을 포함하고, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 열적 피드백의 제공 시간 동안 상기 작동 전원을 인가한 뒤 상기 작동 전원의 인가를 중단할 수 있다.
또 여기서, 상기 콘트롤러는, 상기 통신 모듈을 통해 상기 열적 피드백의 출력 종료를 요청하는 종료 메시지를 수신하고, 상기 종료 메시지가 수신되면 상기 작동 전원의 인가를 중단할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 미리 정해진 시간 동안 상기 작동 전원을 인가한 뒤 상기 작동 전원의 인가를 중단할 수 있다.
또 여기서, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 작동 전원의 전압값 및 전류값 중 적어도 하나를 감소시킴으로써 상기 완충 동작을 수행할 수 있다.
또 여기서, 상기 열전 소자는, 개별 제어 가능한 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되고, 상기 피드백 콘트롤러는, 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 상기 작동 전원이 인가되는 상기 열전 쌍 그룹의 개수를 감소시킴으로써 상기 완충 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 전원을 인가받은 열전 소자에서 발생한 열을 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 상기 열적 피드백의 종류를 포함하는 상기 열적 피드백의 개시 메시지를 획득하는 단계; 및 상기 열적 피드백의 종류가 열 통감 피드백인 경우 상기 발열 동작 및 상기 흡열 동작이 복합된 열 그릴 동작을 수행하여 상기 열 통감 피드백을 출력하는 단계;를 포함하되, 상기 열 통감 피드백을 출력하는 단계는, 상기 발열 동작을 위한 정전압을 상기 열전 소자에 인가하는 단계, 상기 흡열 동작을 위한 상기 정전압과 전원 인가 방향이 반대인 역전압을 상기 열전 소자에 인가하는 단계 및 상기 정전압을 인가하는 단계와 상기 역전압을 인가하는 단계를 교번적으로 반복 수행하는 단계를 포함하는 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 정전압의 인가 시간 및 상기 역전압의 인가 시간 각각은, 상기 사용자가 상기 발열 동작에 따라 온감을 느끼거나 상기 흡열 동작 동작에 따라 냉감을 느끼기 위해 필요한 인지 시간 이하일 수 있다.
또 여기서, 상기 열 통감 피드백을 출력하는 단계에서, 상기 열 통감 피드백에 의해 상기 사용자가 온감 또는 냉감을 느끼는 것을 최소화하기 위하여 상기 정전압의 인가 시간을 상기 역전압의 인가 시간보다 작게 조절할 수 있다.
또 여기서, 상기 정전압의 인가 시간에 대한 상기 역전압의 인가 시간의 비율은 1.5 이상 5.0 이하일 수 있다.
또 여기서, 상기 열 통감 피드백을 출력하는 단계에서, 상기 정전압의 인가 시간 및 상기 역전압의 인가 시간은 동일하고, 상기 정전압에 의한 상기 접촉면의 온도 상승량이 상기 역전압에 의한 상기 접촉면의 온도 하강량보다 작도록 상기 정전압의 전압값 또는 전류값을 상기 역전압의 전압값 또는 전류값보다 작게 조절할 수 있다.
또 여기서, 상기 열 통감 피드백을 출력하는 단계에서, 상기 온도 상승량에 대한 상기 온도 하강량의 비율이 1.5 이상 5.0 이하가 되도록 상기 정전압과 상기 역전압의 전압값을 조절할 수 있다.
또 여기서, 상기 정전압의 인가 시간에 대한 상기 역전압의 인가 시간의 비율 및 상기 정전압에 의한 상기 접촉면의 온도 상승량에 대한 상기 역전압에 의한 상기 접촉면의 온도 하강량의 비율의 곱이 1.5 이하 5.0 이하일 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 외부 기기와 통신하는 통신 모듈; 전원을 인가받아 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하는 열전 소자, 상기 열전 소자에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측에 마련되고 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하되, 상기 접촉면을 통해 상기 발열 동작 또는 상기 흡열 동작에 의해 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 상기 통신 모듈을 통해 상기 외부 기기로부터 상기 열적 피드백의 종류를 포함하는 상기 열적 피드백의 개시 메시지를 수신하고, 상기 열적 피드백의 종류가 열 통감 피드백인 경우 상기 열 출력 모듈이 상기 발열 동작 및 상기 흡열 동작이 복합된 열 그릴 동작을 수행하도록 상기 전원을 인가하여 상기 열 통감 피드백을 출력하는 콘트롤러;를 포함하고, 상기 콘트롤러는, 상기 열전 소자에 상기 발열 동작을 위한 정전압을 및 상기 정전압과 전원 인가 방향이 반대인 역전압을 교번적으로 반복 인가함으로써 상기 열 출력 모듈이 상기 열 그릴 동작을 수행하도록 제어하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 정전압의 인가 시간 및 상기 역전압의 인가 시간 각각은, 상기 사용자가 상기 발열 동작에 따라 온감을 느끼거나 상기 흡열 동작 동작에 따라 냉감을 느끼기 위해 필요한 인지 시간 이하일 수 있다.
또 여기서, 상기 콘트롤러는, 상기 열 통감 피드백에 의해 상기 사용자가 온감 또는 냉감을 느끼는 것을 최소화하기 위하여 상기 정전압의 인가 시간을 상기 역전압의 인가 시간보다 작게 조절할 수 있다.
또 여기서, 상기 정전압의 인가 시간에 대한 상기 역전압의 인가 시간의 비율은 1.5 이상 5.0 이하일 수 있다.
또 여기서, 상기 콘트롤러는, 상기 정전압의 인가 시간 및 상기 역전압의 인가 시간은 동일하고, 상기 정전압에 의한 상기 접촉면의 온도 상승량이 상기 역전압에 의한 상기 접촉면의 온도 하강량보다 작도록 상기 정전압의 전압값 또는 전류값을 상기 역전압의 전압값 또는 전류값보다 작게 조절할 수 있다.
또 여기서, 상기 열 통감 피드백을 출력하는 단계에서, 상기 온도 상승량에 대한 상기 온도 하강량의 비율이 1.5 이상 5.0 이하가 되도록 상기 정전압과 상기 역전압의 전압값을 조절할 수 있다.
또 여기서, 상기 정전압의 인가 시간에 대한 상기 역전압의 인가 시간의 비율 및 상기 정전압에 의한 상기 접촉면의 온도 상승량에 대한 상기 역전압에 의한 상기 접촉면의 온도 하강량의 비율의 곱이 1.5 이하 5.0 이하일 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 각각 개별적으로 동작하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자에서 발생한 열을 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 제1 그룹에 발열 동작을 위한 정전압 및 흡열 동작을 위한 역전압을 교번적으로 인가하는 단계; 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 제2 그룹에 상기 제1 그룹에 상기 정전압이 인가되는 동안 상기 역전압을 인가하고 상기 제1 그룹에 상기 역전압이 인가되는 동안 상기 정전압을 인가하는 단계; 및 상기 열전 소자가 상기 발열 동작 및 상기 흡열 동작을 동시에 수행함으로써 열 통감 피드백을 출력하는 단계;를 포함하는 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 정전압 및 상기 역전압의 교번 주기는 각각 상기 발열 동작 또는 상기 흡열 동작의 개시로부터 상기 접촉면이 상기 사용자에 체감되는 온도에 도달하기까지 소용되는 지연 시간보다 클 수 있다.
또 여기서, 상기 정전압의 인가 시간 및 상기 역전압의 인가 시간은 동일하고, 상기 정전압에 의한 상기 접촉면의 온도 상승량이 상기 역전압에 의한 상기 접촉면의 온도 하강량보다 작도록 상기 정전압의 전압값 또는 전류값을 상기 역전압의 전압값 또는 전류값보다 작게 조절할 수 있다.
또 여기서, 상기 온도 상승량에 대한 상기 온도 하강량의 비율이 1.5 이상 5.0 이하가 되도록 상기 정전압과 상기 역전압의 전압값을 조절할 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 외부 기기와 통신하는 통신 모듈; 개별적으로 동작하는 제1 열전 쌍 그룹 및 제2 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자, 상기 열전 소자에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측면에 마련되고 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면을 통해 상기 열전 소자에서 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 상기 통신 모듈을 통해 상기 열 통감 피드백의 출력을 지시하는 개시 메시지를 수신하고, 열 통감 피드백을 출력하도록 상기 열전 소자가 상기 발열 동작 및 상기 흡열 동작을 동시에 수행하도록 제어하되, 상기 제1 열전 쌍 그룹에 발열 동작을 위한 정전압 및 흡열 동작을 위한 역전압을 교번적으로 인가하고, 상기 제2 열전 쌍 그룹에 상기 제1 그룹에 상기 정전압이 인가되는 동안 상기 역전압을 인가하고 상기 제1 그룹에 상기 역전압이 인가되는 동안 상기 정전압을 인가하는 콘트롤러;를 포함하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 정전압 및 상기 역전압의 교번 주기는 각각 상기 발열 동작 또는 상기 흡열 동작의 개시로부터 상기 접촉면이 상기 사용자에 체감되는 온도에 도달하기까지 소용되는 지연 시간보다 클 수 있다.
또 여기서, 상기 정전압의 인가 시간 및 상기 역전압의 인가 시간은 동일하고, 상기 콘트롤러는, 상기 정전압에 의한 상기 접촉면의 온도 상승량이 상기 역전압에 의한 상기 접촉면의 온도 하강량보다 작도록 상기 정전압의 전압값 또는 전류값을 상기 역전압의 전압값 또는 전류값보다 작게 조절할 수 있다.
또 여기서, 상기 콘트롤러는, 상기 온도 상승량에 대한 상기 온도 하강량의 비율이 1.5 이상 5.0 이하가 되도록 상기 정전압과 상기 역전압의 전압값을 조절하는 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 각각 개별적으로 동작하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자에서 발생한 열을 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 통해 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 피드백 디바이스에 의해 수행되는 열적 피드백 제공 방법으로서, 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 일부에 발열 동작을 위한 정전압을 인가하는 단계; 상기 일부의 열전 쌍 그룹에 상기 정전압이 인가되는 동안 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 다른 일부에 흡열 동작을 위한 역전압을 인가하는 단계; 및 상기 열전 소자가 상기 발열 동작 및 상기 흡열 동작을 동시에 수행함으로써 열 통감 피드백을 출력하는 단계;를 포함하되, 상기 발열 동작에 의한 상기 접촉면의 온도 상승량에 대한 상기 흡열 동작에 의한 상기 접촉면의 온도 하강량의 비율과 상기 발열 동작을 상기 일부의 열전 쌍 그룹의 면적에 대한 상기 흡열 동작을 수행하는 상기 다른 일부의 열전 쌍 그룹의 면적의 비율의 곱이 1.5 이상 5.0 이하인 열적 피드백 제공 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 외부 기기와 통신하는 통신 모듈; 각각 개별적으로 동작하는 복수의 열전 쌍 그룹을 포함하는 열전 쌍 어레이로 제공되는 열전 소자, 상기 열전 소자에서 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측면에 마련되고 사용자의 신체 부위와 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면을 통해 상기 열전 소자에서 발생한 열을 상기 사용자에게 전달함으로써 열적 피드백을 출력하는 열 출력 모듈; 및 상기 통신 모듈을 통해 열 통감 피드백의 출력을 요청하는 메시지를 수신하고, 상기 열전 소자가 상기 발열 동작 및 상기 흡열 동작을 동시에 수행함으로써 상기 열 출력 모듈이 열 통감 피드백을 출력하도록, 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 일부에 발열 동작을 위한 정전압을 인가하고 상기 일부의 열전 쌍 그룹에 상기 정전압이 인가되는 동안 상기 복수의 열전 쌍 그룹 중 다른 일부에 흡열 동작을 위한 역전압을 인가하는 피드백 콘트롤러;를 포함하되, 상기 발열 동작에 의한 상기 접촉면의 온도 상승량에 대한 상기 흡열 동작에 의한 상기 접촉면의 온도 하강량의 비율과 상기 발열 동작을 상기 일부의 열전 쌍 그룹의 면적에 대한 상기 흡열 동작을 수행하는 상기 다른 일부의 열전 쌍 그룹의 면적의 비율의 곱이 1.5 이상 5.0 이하인 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 양상에 따르면, 단위 열전 소자들로 이루어지는 열전 소자 어레이, 상기 열전 소자 어레이에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측면에 마련되고 사용자의 신체 부위에 접촉하여 상기 열전 소자에서 발생한 열을 사용자에게 전달하는 접촉면을 포함하는 열 출력 모듈; 및 상기 열 출력 모듈이 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하도록 상기 전원 단자에 전원을 인가하는 콘트롤러;를 포함하되, 상기 콘트롤러는, 상기 열 출력 모듈이 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하여 열적 피드백을 출력하도록 소정의 시간 동안 제1 전압을 인가하고, 상기 소정의 시간 도과 시 상기 열적 피드백의 종료를 위한 상기 제1 전압을 차단 시 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감하기 위해 소정의 시간 동안 제2 전압 - 상기 제1 전압과 동일한 방향의 작은 크기를 갖는 전압 - 을 인가하여 열 역전 환각을 방지하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 단위 열전 소자들로 이루어지는 열전 소자 어레이, 상기 열전 소자 어레이에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측면에 마련되고 사용자의 신체 부위에 접촉하여 상기 열전 소자에서 발생한 열을 사용자에게 전달하는 접촉면을 포함하는 열 출력 모듈; 및 상기 열 출력 모듈이 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하도록 상기 전원 단자에 전원을 인가하는 콘트롤러;를 포함하되, 상기 콘트롤러는, 상기 열 출력 모듈이 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하여 열적 피드백을 출력하도록 소정의 시간 동안 제1 전압을 인가하고, 상기 제1 전압이 미리 정해진 크기 이상인지 여부를 판단하고, 상기 제1 전압이 미리 정해진 크기 미만인 경우에는 상기 소정의 시간이 종료된 뒤 전원을 차단하고, 상기 제1 전압이 미리 정해진 크기 이상인 경우에는 상기 소정의 시간이 도과한 뒤 상기 제1 전압보다 낮은 전압을 인가하여 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감시켜 열 역전 환각을 방지하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 단위 열전 소자들로 이루어지는 열전 소자 어레이, 상기 열전 소자 어레이에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측면에 마련되고 사용자의 신체 부위에 접촉하여 상기 열전 소자에서 발생한 열을 사용자에게 전달하는 접촉면을 포함하는 열 출력 모듈; 및 상기 열 출력 모듈이 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하도록 상기 전원 단자에 전원을 인가하는 콘트롤러;를 포함하되, 상기 콘트롤러는, 상기 열 출력 모듈이 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하여 열적 피드백을 출력하도록 소정의 시간 동안 제1 전압을 인가하고, 상기 소정의 시간 도과 시 상기 열적 피드백의 종료를 위한 상기 제1 전압을 차단 시 상기 열적 피드백인 온감 피드백인지 냉감 피드백인지 여부를 판단하고, 상기 차단 시 상기 열적 피드백인 온감 피드백인 경우에는 제1 시간 동안 상기 제1 전압보다 낮은 전압을 인가하고, 상기 차단 시 상기 열적 피드백인 냉감 피드백인 경우에는 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 상기 제1 전압보다 낮은 전압을 인가함으로써 상기 접촉면의 온도 변화 속도를 저감시켜 열 역전 환각을 방지하는 완충 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 단위 열전 소자들로 이루어지는 열전 소자 어레이, 상기 열전 소자 어레이에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측면에 마련되고 사용자의 신체 부위에 접촉하여 상기 열전 소자에서 발생한 열을 사용자에게 전달하는 접촉면을 포함하는 열 출력 모듈; 및 상기 열 출력 모듈이 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하도록 상기 전원 단자에 전원을 인가하는 콘트롤러;를 포함하되, 상기 콘트롤러는, 피드백 개시 명령에 따라 상기 열 출력 모듈에 전원을 인가해 열적 피드백을 출력하고, 피드백 종료 명령에 따라 상기 전원을 차단해 상기 열적 피드백을 종료하되, 상기 열적 피드백 종료 시 상기 열적 피드백을 위해 인가되는 전압보다 낮은 전압을 완충 시간 동안 인가하여 상기 피드백 종료에 따른 접촉면의 온도 변화를 저감시키는 완충 동작을 수행하되, 상기 완충 시간 중 새로운 피드백 개시 명령이 획득되면 상기 완충 동작을 중단하고 상기 새로운 피드백을 위한 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 단위 열전 소자들로 이루어지는 열전 소자 어레이, 상기 열전 소자 어레이에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측면에 마련되고 사용자의 신체 부위에 접촉하여 상기 열전 소자에서 발생한 열을 사용자에게 전달하는 접촉면을 포함하는 열 출력 모듈; 및 상기 열 출력 모듈이 발열 동작 및/또는 흡열 동작을 수행하도록 상기 전원 단자에 전원을 인가하는 콘트롤러;를 포함하되, 상기 콘트롤러는, 수행할 피드백 종류를 판단하고, 상기 피드백의 종류가 열 그릴 피드백인 경우 정전압과 역전압이 교번적으로 배치되는 듀티 사이클 형태의 전기 신호를 상기 열 출력 모듈에 인가하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 전기적으로 연결되는 단위 열전 소자들로 이루어지고 각각 개별제어 가능한 복수의 열전 소자 그룹을 포함하는 열전 소자 어레이, 상기 열전 소자 어레이에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측면에 마련되고 사용자의 신체 부위에 접촉하여 상기 열전 소자에서 발생한 열을 사용자에게 전달하는 접촉면을 포함하는 열 출력 모듈; 및 상기 열 출력 모듈이 발열 동작 및/또는 흡열 동작을 수행하도록 상기 전원 단자에 전원을 인가하는 콘트롤러;를 포함하되, 상기 콘트롤러는, 수행할 피드백 종류를 판단하고, 상기 피드백의 종류가 열 그릴 피드백인 경우 상기 복수의 열전 소자 그룹 중 제1 열전 소자 그룹과 제2 열전 소자 그룹을 상기 제1 열전 소자 그룹이 차지하는 면적과 상기 제2 열전 소자 그룹이 차지하는 면적의 비율이 미리 정해진 비율이 되도록 결정하고, 상기 제1 열전 소자 그룹에는 정전압을 인가하고 상기 제2 열전 소자 그룹에는 역전압을 인가하여 중립 열 통감을 출력하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 전기적으로 연결되는 단위 열전 소자들로 이루어지고 동일한 면적을 갖되 개별 제어가 가능한 제1 열전 소자 그룹 및 제2 열전 소자 그룹을 포함하는 열전 소자 어레이, 상기 열전 소자 어레이에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측면에 마련되고 사용자의 신체 부위에 접촉하여 상기 열전 소자에서 발생한 열을 사용자에게 전달하는 접촉면을 포함하는 열 출력 모듈; 및 상기 열 출력 모듈이 발열 동작 및/또는 흡열 동작을 수행하도록 상기 전원 단자에 전원을 인가하는 콘트롤러;를 포함하되, 상기 콘트롤러는, 수행할 피드백 종류를 판단하고, 상기 피드백의 종류가 열 그릴 피드백인 경우 제1 열전 소자 그룹에는 제1 전기 신호를 인가하고 제2 열전 소자 그룹에는 제2 전기 신호를 인가하되, 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호는 정전압과 역전압이 시간에 따라 교번적으로 배치되는 형태이고 상기 제1 전기 신호의 정전압 구간과 상기 제2 전기 신호의 역전압 구간이 일치하고 상기 제2 전기 신호의 정전압 구간과 상기 제1 전기 신호의 역전압 구간이 일치하는 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 전기적으로 연결되는 단위 열전 소자들로 이루어지고 동일한 면적을 갖되 개별 제어가 가능한 제1 열전 소자 그룹 및 제2 열전 소자 그룹을 포함하는 열전 소자 어레이, 상기 열전 소자 어레이에 전원을 공급하는 전원 단자 및 상기 열전 소자의 일 측면에 마련되고 사용자의 신체 부위에 접촉하여 상기 열전 소자에서 발생한 열을 사용자에게 전달하는 접촉면을 포함하는 열 출력 모듈; 및 상기 열 출력 모듈이 발열 동작 및/또는 흡열 동작을 수행하도록 상기 전원 단자에 전원을 인가하는 콘트롤러;를 포함하되, 상기 콘트롤러는, 온감 피드백을 유도하기 위한 복수의 레벨의 정전압 및 냉감 피드백을 유도하기 위한 복수의 레벨의 역전압을 인가하되, 수행할 피드백 종류를 판단하고, 상기 피드백의 종류가 열 그릴 피드백인 경우 제1 열전 소자 그룹과 제2 열전 소자 그룹에 각각 정전압과 역전압을 동시에 인가하되, 상기 정전압의 레벨이 상기 역전압의 레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는 피드백 디바이스가 제공될 수 있다.
1. 피드백 디바이스
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 피드백 디바이스(100)에 관하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 피드백 디바이스(100)는 사용자에게 열적 피드백을 제공하는 기기이다. 구체적으로 피드백 디바이스(100)는 발열 동작이나 흡열 동작을 수행하여 사용자에게 열을 인가하거나 사용자로부터 열을 흡수함으로써 사용자에게 열적 피드백을 제공할 수 있다.
1.1. 열적 피드백
열적 피드백이란 주로 사용자의 신체에 분포되어 있는 열 감각 기관을 자극하여 사용자가 열적 감각을 느끼도록 하는 열적 자극으로 일종으로, 본 명세서에서 열적 피드백은 사용자의 열 감각 기관을 자극하는 모든 열적 자극을 포괄적으로 아우르는 것으로 해석되어야 한다.
열적 피드백의 대표적인 예로는 온감 피드백과 냉감 피드백을 들 수 있다. 온감 피드백은 사용자가 온감을 느끼도록 피부에 분포한 온점(hot spot)에 온열을 인가하는 것을 의미하며 냉감 피드백은 사용자가 냉감을 느끼도록 피부에 분포된 냉점(cold spot)에 냉열을 인가하는 것을 의미한다.
여기서, 열은 양의 스칼라 형태로 표현되는 물리량이므로 ‘냉열을 인가한다’는 표현이 물리적 관점에서 엄밀한 표현은 아닐 수 있지만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 열이 인가되는 현상에 대해서 온열이 인가되는 것으로 표현하고, 그 역이 되는 현상, 즉 열을 흡수하는 현상에 대하여는 냉열이 인가되는 것으로 표현하기로 한다.
또한, 본 명세서에서 열적 피드백에는 온감 피드백 및 냉감 피드백 이외에도 열 그릴 피드백(thermal grill feedback)이 더 포함될 수 있다. 온열과 냉열이 동시에 주어지는 경우 사용자는 이를 개별적인 온감과 냉감으로 인식하는 대신 통감으로 인식하게 되는데 이러한 감각을 소위 열 그릴 환감(TGI: Thermal Grill Illusion, 이하 ‘열 통감’이라고 함)이라고 한다. 즉, 열 그릴 피드백은 온열과 냉열을 복합적으로 인가하는 열적 피드백을 의미하며, 주로 온감 피드백과 냉감 피드백을 동시에 출력함으로써 제공될 수 있다. 또 열 그릴 피드백은 통감에 가까운 감각을 제공하는 측면에서 열 통감 피드백으로 지칭될 수도 있다. 열 그릴 피드백과 관련된 보다 자세한 설명은 후술될 것이다.
1.2. 피드백 디바이스의 응용예
상술한 열적 피드백을 제공하는 피드백 디바이스(100)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하에서는 피드백 디바이스(100)의 대표적인 몇몇 구현예에 관하여 언급하기로 한다.
1.2.1. 게이밍 콘트롤러(gaming controller)
피드백 디바이스(100)의 대표적인 구현예 중 하나로 게이밍 콘트롤러(100a)를 들 수 있다.
여기서, 게이밍 콘트롤러(100a)는 게임 환경에서 사용자의 조작을 입력받는 입력 수단을 의미할 수 있다. 게이밍 콘트롤러(100a)는 주로 게임 콘솔 장치, 컴퓨터, 태블릿, 스마트 폰 등의 게임을 구동시키는 각종 장치들과 연동되어 게임에 이용되는 사용자 조작을 입력받는 역할을 한다. 물론, 휴대용 게임기의 경우에는 기기 자체에 게이밍 콘트롤러(100a)가 일체를 이뤄 탑재되기도 한다.
최근 게임 환경은 기존의 TV나 모니터를 통해 출력되는 게임 화면에 사용자의 조작을 반영하던 전통적인 형태에서 벗어나 오큘러스(Oculus)社의 리프트(Rift)TM나 마이크로소프트(Microsoft)社의 홀로렌즈(Hololens) TM 등과 같은 두부 장착형 교시 기기(HMD: Head Mounted Display)를 이용한 가상 현실 내지는 증강 현실로까지 변모하고 있다. 이처럼 새로운 게임 환경에서 게이밍 콘트롤러(100a)는 단순한 입력 수단에서 벗어나 게임 몰입감을 증대시키기 위해 사용자에게 각종 피드백을 제공하는 출력 수단으로까지 그 역할을 확장하고 있는 추세이다. 그 일 예로 소니(Sony)社의 플레이스테이션(Playstation)TM용 듀얼 쇼크(Dual Shock)TM에는 사용자에게 촉각 피드백(tactile feedback)을 출력하는 진동 기능이 탑재되어 있다.
본 명세서에서 게이밍 콘트롤러(100a)로 구현된 피드백 디바이스(100)는 사용자에게 열적 피드백을 제공함으로써 기존에 사용자가 느끼지 못했던 열적 감각을 인터렉티브 요소로 게임에 추가시켜 보다 높은 게임 몰입도를 유도할 수 있다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 피드백 디바이스(100)의 구현예 중 게이밍 콘트롤러(100a)에 관한 것이다.
게이밍 콘트롤러(100a)는, 예를 들어 소니社의 플레이스테이션이나 마이크로소프트社의 엑스박스(Xbox)TM와 연동되는 입력 수단 등과 같이 도 1에 도시된 바와 유사한 양손으로 파지되는 전통적인 형태(100a-1)를 비롯하여 닌텐도(Nintendo)社의 위(Wii)TM 와 연동되는 입력 수단 등과 같이 도 2에 도시된 바와 유사한 한손으로 파지되는 바 타입(100a-2)으로 구현될 수도 있다.
특히, 바 타입의 게이밍 콘트롤러(100a)는 최근 증강 현실 내지는 가상 현실 환경에서의 사용자 조작을 입력받기 적절한 형태로서 도 3에 도시된 바와 유사하게 소니社의 플레이스테이션 VRTM에 이용되는 무브 모션(Move Motion)TM이나 HTC社의 바이브(Vive)TM용 입력 수단처럼 양손에 하나씩 파지되는 한 쌍의 바 타입(100a-3)으로 제공되기도 한다.
이외에도 게이밍 콘트롤러(100a)는 주로 레이싱 게임에 이용되는 도 4에 도시된 것과 유사한 휠 타입(100a-4), 플라이트 시뮬레이터 게임에 이용되는 도 5에 도시된 것과 유사한 조이스틱 타입(100a-5), 일인칭 슈터(FPS: First Person Shooter) 게임에 이용되는 도 6에 도시된 것과 유사한 건 타입(100a-6) 또는 컴퓨터 게이밍 환경에서 일반적인 이용되는 도 7에 도시된 것과 유사한 마우스 타입(100a-7)으로 구현될 수도 있다.
상술한 게이밍 콘트롤러(100a)는 사용자의 신체(예를 들어, 사용자의 손바닥면)와 접촉하는 부위를 통해 사용자에게 열적 피드백을 제공하도록 설계될 수 있다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 각 형태의 게이밍 콘트롤러(100a)에서 사용자의 신체에 열적 피드백을 제공하는 부위, 즉 접촉면(1600)이 표시되어 있다. 물론, 접촉면(1600)의 위치가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 게이밍 콘트롤러(100a)에 있어서 도면과 다른 부위에 접촉면(1600)이 마련되는 것도 가능함은 물론이다.
1.2.2. 웨어러블 디바이스(wearable device)
피드백 디바이스(100)의 다른 구현예로는 웨어러블 디바이스(100b)를 고려해 볼 수 있다.
여기서, 웨어러블 디바이스(100b)는 사용자의 신체에 착용되어 다양한 기능을 수행하는 기기를 의미할 수 있다. 보다 편리한 기술을 추구하는 최근 트렌드에 따라 점차 인간-기계 인터페이스(HMI: Human-Machine Interface)에 관한 관심이 높아지면서 다양한 웨어러블 디바이스들(100b)이 개발되고 있는데, 웨어러블 디바이스(100b)에 열적 피드백 기능을 도입함으로써 보다 새로운 사용자 경험이 가능해질 수 있다.
도 8 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 피드백 디바이스(100)의 구현예 중 웨어러블 디바이스(100b)에 관한 것이다.
웨어러블 디바이스(100b)는 도 8에 도시된 것과 유사하게 안경처럼 착용하는 글래스 타입(100b-1), 도 9에 도시된 것과 유사하게 VR이나 AR 등을 구현하기 위해 머리에 착용하는 HMD 타입(100b-2), 도 10 및 도 11에 도시된 것과 유사하게 손목에 착용하는 워치 타입(100b-3)이나 밴드 타입(100b-4), 도 12에 도시된 것과 유사하게 옷처럼 입을 수 있는 슈트 타입(100b-5), 도 13에 도시된 것과 유사하게 장갑처럼 손에 끼울 수 있는 글러브 타입(100b-6), 도 14에 도시된 것과 유사하게 신발처럼 신을 수 있는 슈즈 타입(100b-7) 등과 같이 그 명칭 그대로 사용자의 신체 각부에 장착되는 다양한 형태로 개발되고 있다.
상술한 게이밍 콘트롤러(100a)에서와 마찬가지로 웨어러블 디바이스(100b)에서도 사용자의 신체와 접촉하는 부위를 통해 사용자에게 열적 피드백을 제공하도록 설계될 수 있다. 도 8 내지 도 14을 참조하면, 각 형태의 웨어러블 디바이스(100b)에서 사용자의 신체에 열적 피드백을 제공하는 부위, 즉 접촉면(1600)이 표시되어 있다. 물론, 접촉면(1600)의 위치가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 웨어러블 디바이스(100b)에 있어서 도면과 다른 부위에 접촉면(1600)이 마련되는 것도 가능함은 물론이다.
1.2.3. 그 외
이상에서는 피드백 디바이스(100)의 구현예 중 게이밍 콘트롤러(100a)와 웨어러블 디바이스(100b)에 대하여 설명하였으나, 피드백 디바이스(100)의 구현예가 이로 한정되는 것은 아니다.
실질적으로 피드백 디바이스(100)는 열적 피드백 기능이 유용하게 이용되는 어떠한 기기로도 구현될 수 있다. 이해를 돕기 위한 몇몇 예시를 소개하면, 피드백 디바이스(100)는 환자의 열 감각을 테스트하기 위한 의료 기기에 응용되거나, 운전자의 손에 적당한 열감을 제공하거나 경고 신호를 제공하려는 목적으로 자동차의 스티어링 휠에 응용될 수도 있다. 이외에도 피드백 디바이스(100)는 학생에게 열 감각을 제공하여 교육 효과를 높이기 위해 교육용 설비에 이용되거나 영화관의 의자 등에 장착되어 사용자에게 시청각 감각에 더해 열적 감각을 제공하여 영화 몰입 효과를 증대시키기 위해 이용될 수도 있을 것이다.
종합하면, 피드백 디바이스는 열적 피드백을 출력하는 기기로서, 게임, 동영상, VR/AR 어플리케이션을 비롯한 체감형 어플리케이션 등의 멀티미디어 콘텐츠의 재생 시 그 멀티미디어 콘텐츠에 수반되는 열적 경험을 제공하기 위해 열적 피드백을 이용하는 분야에는 포괄적으로 활용될 수 있다. 이를 위해 피드백 디바이스는 주로 게임 및 체감형 어플리케이션 등의 형태로 제공되는 멀티미디어 콘텐츠를 구동하는 게임 콘솔이나 PC 등의 콘텐츠 재생 디바이스와 연동될 수 있다. 물론, 기술의 발전에 따라 피드백 디바이스 자체가 멀티미디어 콘텐츠를 구동하는 콘텐츠 재생 디바이스의 역할을 겸할 수도 있을 것이다.
위해 열적 피드백으
1.3. 피드백 디바이스의 구성
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 피드백 디바이스(100)의 구성에 관하여 설명한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 피드백 디바이스(100)의 구성에 관한 블록도이다.
도 15를 참조하면, 피드백 디바이스(100)는 어플리케이션 유닛(2000) 및 피드백 유닛(1000)을 포함할 수 있다. 여기서, 어플리케이션 유닛(2000)은 피드백 디바이스(100)의 구현 형태에 따라 고유의 기능을 수행하기 위한 유닛이고, 피드백 유닛(1000)은 열적 피드백을 출력하기 위한 유닛이다.
따라서, 어플리케이션 유닛(2000)은 피드백 디바이스(100)의 구현 형태에 따라 적절히 설계될 수 있다. 예를 들어, 게임 콘솔과 연동되는 게이밍 콘트롤러(100a) 타입인 피드백 디바이스(100)의 경우에 어플리케이션 유닛(2000)은 게이밍 콘트롤러(100a)의 케이싱, 게임 콘솔과 통신을 위한 통신 모듈, 사용자 조작을 입력받는 입력 모듈, 게이밍 콘트롤러(100a)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 어플리케이션 콘트롤러 등을 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 슈트 타입인 웨어러블 디바이스(100b)의 경우에 어플리케이션 유닛(2000)은 슈트를 구성하는 슈트 부재, 사용자의 신체 신호를 감지하는 센싱 모듈 등을 포함할 수 있을 것이다.
이와 달리 피드백 유닛(1000)의 경우에는 피드백 디바이스(100)의 구현 형태에 따라 다소 그 적용 형태가 변동될 수 있지만, 기본적으로 열을 발생시키거나 흡수하는 구성, 발열/흡열을 제어하기 위한 구성 및 사용자에게 열을 전달하는 구성을 가지게 된다.
이하에서는 먼저 피드백 유닛(1000)에 관하여 설명한 뒤, 피드백 디바이스(100)의 몇몇 구현 형태에서의 어플리케이션 유닛(2000)의 구성과 피드백 유닛(1000)과의 연동 방식에 관하여 설명하기로 한다.
1.3.1. 피드백 유닛
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 피드백 유닛(1000)의 구성에 관한 블록도이다.
도 16을 참조하면, 피드백 유닛(1000)은 열 출력 모듈(1200), 피드백 콘트롤러(1400) 및 접촉면(1600)을 포함할 수 있다. 피드백 유닛(1000)은 피드백 콘트롤러(1400)가 열 출력 모듈(1200)을 제어하여 발열 동작 또는 흡열 동작을 선택적으로 또는 동시에 수행하고, 접촉면(1600)을 통해 사용자에게 온열 및 냉열을 전달함으로써 열적 피드백을 제공할 수 있다.
이하에서는 피드백 유닛(1000)의 세부 구성에 관하여 보다 구체적으로 살펴본다.
1.3.1.1. 열 출력 모듈
열 출력 모듈(1200)은 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 발열 동작이나 흡열 동작을 수행하기 위해 열 출력 모듈(1200)은 펠티에 소자(Peltier element) 등의 열전 소자를 이용할 수 있다.
펠티에 효과는 1834년 쟝 펠티에(Jean Peltier)에 의해 발견된 열전 현상으로, 이종(異種)의 금속을 접합한 뒤 전류를 흘리면 전류의 방향에 따라 한쪽에서는 발열 반응이 발생하고 다른 쪽에서는 냉각 반응이 발생하는 현상을 의미한다. 펠티에 소자는 이러한 펠티에 효과를 일으키는 소자로서, 펠티에 소자는 초기에는 비스무트와 안티몬과 같은 이종 금속 접합체로 만들어졌으나 최근에는 보다 높은 열전 효율을 갖도록 두 개의 금속판 사이에 N-P 반도체를 배열하는 방식으로 제조되고 있다.
펠티에 소자는 전류가 인가되면 양쪽 금속판에서 발열과 흡열이 즉각적으로 유도되며, 전류 방향에 따라 발열과 흡열의 전환이 가능하고, 전류량에 따라 발열이나 흡열 정도도 비교적 정밀하게 조절 가능하므로 열적 피드백을 위한 발열 동작이나 흡열 동작에 이용되기 적절하다. 특히, 최근 유연 열전 소자가 개발됨에 따라 사용자의 신체에 대해 접촉이 용이한 형태로 제조가 가능해져 피드백 디바이스(100)로서의 상업적 이용 가능성이 증대되고 있다.
이에 따라 열 출력 모듈(1200)은 상술한 열전 소자에 전기가 인가됨에 따라 발열 동작이나 흡열 동작을 수행할 수 있다. 물리적으로는 전기를 인가받은 열전 소자에서는 발열 반응과 흡열 반응이 동시에 일어나지만, 본 명세서에서는 열 출력 모듈(1200)에 관해 사용자의 신체에 접하는 면이 열을 발생시키는 것을 발열 동작으로, 열을 흡수하는 것을 흡열 동작으로 정의한다. 예를 들어, 열전 소자는 기판 상에 N-P 반도체를 배치하여 구성될 수 있는데, 여기에 전류가 인가되면 일측에서는 발열이 이루어지고 타측에서는 흡열이 이루어진다. 여기서, 사용자의 신체를 향한 측면을 전면, 그 반대 측면을 배면으로 하면, 열 출력 모듈(1200)에 대하여 전면에서 발열, 배면에서 흡열이 일어나는 것을 발열 동작을 수행하는 것으로 정의하고, 그 반대로 전면에서 흡열, 후면에서 발열이 일어나는 것을 흡열 동작을 수행하는 것으로 정의할 수 있다.
또 열전 효과는 열전 소자에 흐르는 전하에 의해 유도되므로, 열 출력 모듈(1200)의 발열 동작이나 흡열 동작을 유도하는 전기에 대해서 전류 관점으로 서술하는 것도 가능하지만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 일괄적으로 전압 관점에서 서술하기로 한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하며 전압 관점에서의 서술에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 ‘당업자’라고 함)가 이를 전류 관점으로 치환하여 해석하는 것에 발명적 사고가 필요한 것도 아니므로, 본 발명이 전압 관점으로 한정 해석되어서는 아니됨을 밝혀둔다.
상술한 바와 같이 열 출력 모듈(1200)은 열전 소자를 포함하여 다양한 형태로 구현될 수 있는데, 열 출력 모듈(1200)의 구성 및 형태에 관한 보다 상세한 설명은 따로 후술하기로 한다.
1.3.1.2. 피드백 콘트롤러
피드백 콘트롤러(1400)는 피드백 유닛(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 피드백 콘트롤러(1400)는 열 출력 모듈(1200)의 열전 소자에 전압을 인가하여 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하도록 열 출력 모듈(1200)을 제어할 수 있다. 또 피드백 콘트롤러(1400)는 어플리케이션 유닛(2000)과 피드백 유닛(1000) 간의 신호 처리를 수행할 수도 있다.
이를 위해 피드백 콘트롤러(1400)는 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고 처리 결과에 따라 열 출력 모듈(1200)에 전기 신호를 출력하여 열 출력 모듈(1200)을 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 피드백 콘트롤러(1400)는 하드웨어나 소프트웨어 또는 이들의 조합에 따라 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 피드백 콘트롤러(1400)는 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적 회로를 구동시키는 프로그램이나 코드 형태로 제공될 수 있다. 이하의 설명에서 특별한 언급이 없는 경우에는 피드백 유닛(1000)의 동작은 피드백 콘트롤러(1400)의 제어에 의해 수행되는 것으로 해석될 수 있다.
1.3.1.3. 접촉면
접촉면(1600)은 사용자의 신체에 직접 접촉해 열 출력 모듈(1200)에서 발생하는 온열 또는 냉열을 사용자의 피부로 전달한다. 다시 말해, 피드백 디바이스(100)의 외면 중 사용자의 신체에 직접 접촉하는 부위가 접촉면(1600)이 될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 형태의 게이밍 콘트롤러(100a)에서는 사용자가 양손으로 파지하는 부위가 접촉면(1600)일 수 있으며, 도 12에 도시된 형태의 슈트 타입의 웨어러블 디바이스에서는 슈트의 내부면의 전체 또는 일부가 접촉면(1600)이 될 수 있다.
일 예로, 접촉면(1600)은 열 출력 모듈(1200)의 외면(사용자의 신체 방향)에 직간접적으로 부착되는 레이어로 제공될 수 있다. 이러한 형태의 접촉면(1600)은 열 출력 모듈(1200)과 사용자의 피부 사이에 배치되어 열 출력 모듈(1200)과 사용자 사이의 열 전달을 수행할 수 있다. 이를 위해 접촉면(1600)은 열 출력 모듈(1200)로부터 사용자 신체로의 열 전달이 잘 이루어지도록 열 전도도가 높은 재질로 제공될 수 있다. 또 레이어 타입의 접촉면(1600)은 열 출력 모듈(1200)이 외부에 직접 노출되는 것을 방지하여 열 출력 모듈(1200)을 외부 충격으로부터 보호하는 역할도 가진다.
여기서, 레이어 타입의 접촉면(1600)은 면적 관점에서 보다 넓은 열 전달면을 확보하기 위하여 열 출력 모듈(1200)의 외면보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 슈트 타입의 피드백 디바이스(100)에서 열 출력 모듈(1200)이 몇몇 특정 지점에 배치되더라도 접촉면(1600)은 슈트의 내면 전체가 될 수 있다.
한편, 이상에서는 접촉면(1600)이 열 출력 모듈(1200) 상에 배치되는 별도의 구성인 것으로 설명하였으나, 이와 달리 열 출력 모듈(1200)의 외면 그 자체가 접촉면(1600)이 되는 것도 가능하다. 구체적으로 설명하면, 열 출력 모듈(1200)의 전면의 일부 또는 전부가 접촉면(1600)이 될 수 있는 것이다. 또 이상에서는 피드백 유닛(1000)에서 접촉면(1600)이 열 출력 모듈(1200)과 대등한 구성 요소인 것으로 설명하였으나, 이와 달리 열 출력 모듈(1200)이 접촉면(1600)을 포함하는 것도 가능하다.
1.3.1.4. 열 출력 모듈의 구성 및 형태
이상에서 열 출력 모듈(1200)은 열전 소자를 이용하여 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행한다고 언급한 바 있는데, 이하에서는 열 출력 모듈(1200)의 구성 및 형태에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 열 출력 모듈(1200)의 구성에 관해서 설명한다.
열 출력 모듈(1200)은 기판(1220)과 기판(1220) 사이에 배치되는 열전 쌍 어레이(1240)로 구성되는 열전 소자 및 열전 소자에 전원을 인가하는 전원 단자(1260)를 포함할 수 있다.
기판(1220)은 단위 열전 쌍(1241)을 지지하는 역할을 하며 절연 소재로 제공된다. 예를 들어, 기판(1220)의 소재로는 세라믹을 선택할 수 있다. 또 기판(1220)은 평판 형상의 것을 이용할 수도 있지만 반드시 그러한 것은 아니다.
열 출력 모듈(1200)이 다양한 형상의 접촉면(1600)을 가지는 여러 종류의 피드백 디바이스(100)에 범용적으로 이용하기 위하여 기판(1220)은 유연성을 갖도록 유연 소재로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 게이밍 콘트롤러(100a) 타입의 피드백 디바이스(100)에서는 사용자가 손바닥으로 게이밍 콘트롤러(100a)를 파지하는 부위가 곡면 형상인 것이 대부분인데, 이러한 곡면 부위에 열 출력 모듈(1200)을 사용하기 위해서는 열 출력 모듈(1200)이 유연성을 갖는 것이 중요할 수 있다. 이를 위해 기판(1220)에 이용되는 유연 소재의 예로는, 유리 섬유(glass fiber)나 유연성 플라스틱(flexible plastic)이 있을 수 있다.
열전 쌍 어레이(1240)는 기판(1220) 상에 배치되는 복수의 단위 열전 쌍(1241)으로 구성된다. 단위 열전 쌍(1241)으로는 서로 상이한 금속 쌍(예를 들어, 비스무트와 안티몬 등)을 이용할 수 있지만, 주로는 N형과 P형의 반도체 쌍을 이용할 수 있다.
단위 열전 쌍(1241)에서 반도체 쌍은 일단에서 전기적으로 연결되며, 타단에서 단위 열전 쌍(1241)과 전기적으로 연결된다. 반도체 쌍 간 또는 인접 반도체와의 전기적 연결은 기판(1220)에 배치되는 도체 부재(1242)에 의해 이루어진다. 도체 부재(1242)는 구리나 은 등의 도선이나 전극일 수 있다.
단위 열전 쌍(1241)의 전기적 연결은 주로 직렬 연결로 이루어질 수 있으며, 서로 직렬로 연결된 단위 열전 쌍(1241)은 열전 쌍 그룹(1244)을 이루고, 다시 열전 쌍 그룹(1244)은 열전 쌍 어레이(1240)를 이룰 수 있다.
전원 단자(1260)는 열 출력 모듈(1200)에 전원을 인가할 수 있다. 전원 단자(1260)로 인가되는 전원의 전압값 및 전류의 방향에 따라 열전 쌍 어레이(1240)는 열을 발생시키거나 열을 흡수할 수 있다. 보다 구체적으로 전원 단자(1260)는 하나의 열전 쌍 그룹(1244)에 대하여 두 개씩 연결될 수 있다. 따라서, 열전 쌍 그룹(1244)이 여러 개인 경우에는 각각의 열전 쌍 그룹(1244) 별로 두 개의 전원 단자(1260)가 배치될 수도 있다. 이러한 연결 방식에 의하면 열전 쌍 그룹(1244) 별로 전압값이나 전류 방향을 개별 제어하여, 발열 및 흡열 중 어느 것을 수행할지 여부와 발열이나 흡열 시 그 정도가 조절될 수 있다.
또 후술하겠지만, 전원 단자(1260)는 피드백 콘트롤러(1400)에 의해 출력된 전기 신호를 인가 받으며, 이에 따라 결과적으로 피드백 콘트롤러(1400)는 전기 신호의 방향이나 크기를 조절하여 열 출력 모듈(1200)의 발열 동작 및 흡열 동작을 제어할 수 있을 것이다. 또 열전 쌍 그룹(1244)이 복수인 경우에는 각각의 전원 단자(1260)에 인가되는 전기 신호를 개별 조절하여 열전 쌍 그룹(1244) 별로 개별 제어하는 것도 가능할 것이다.
이상에서 설명한 열 출력 모듈(1200)의 구성에 대한 설명을 바탕으로 열 출력 모듈(1200)의 몇몇 대표적인 형태들에 관하여 설명한다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 열 출력 모듈(1200)의 일 형태에 관한 도면이다.
도 17을 참조하면, 열 출력 모듈(1200)의 일 형태에서 한 쌍의 기판(1220)이 서로 마주보도록 제공된다. 두 기판(1220) 중 하나의 기판(1220)의 외측에는 접촉면(1600)이 위치하여, 열 출력 모듈(1200)에서 발생한 열을 사용자의 신체로 전달할 수 있다. 또 기판(1220)으로 유연성 기판(1220)으로 이용하면, 열 출력 모듈(1200)에 유연성이 부여될 수 있다.
기판(1220) 사이에는 복수의 단위 열전 쌍(1241)이 위치된다. 각 단위 열전 쌍(1241)은 N형 반도체(1241a)와 P형 반도체(1241b)의 반도체 쌍으로 구성된다. 각각의 단위 열전 쌍(1241)에서 N형 반도체와 P형 반도체는 일단에서 도체 부재(1242)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 또 임의의 단위 열전 쌍(1241)의 N형 반도체와 P형 반도체의 타단이 각각 인접한 단위 열전 쌍(1241)의 P형 반도체와 N형 반도체의 타단과 도체 부재(1242)에 의해 서로 전기적으로 연결되는 방식으로 단위 소자 간의 전기적 연결이 이루어진다. 이에 따라 단위 열전 쌍들(1241)이 직렬 연결되어 하나의 열전 쌍 그룹(1244)을 이루게 된다. 본 형태에서는 열전 쌍 어레이(1240) 전체가 하나의 열전 쌍 그룹(1244)으로 이루어지고 있으며, 전원 단자(1260) 사이에서 전체 단위 열전 쌍(1241)이 직렬 연결되어 있으므로 열 출력 모듈(1200)은 그 전면 전체에 걸쳐 동일한 동작을 수행한다. 즉, 전원 단자(1260)에 일 방향으로 전원이 인가되면 열 출력 모듈(1200)은 발열 동작을 수행하며, 반대 방향으로 전원이 인가되면 흡열 동작을 수행할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 열 출력 모듈(1200)의 다른 형태에 관한 도면이다.
도 18을 참조하면, 열 출력 모듈(1200)의 다른 형태는 상술한 일 형태와 유사하다. 다만, 본 형태에서는 열전 쌍 어레이(1240)가 복수의 열전 쌍 그룹(1244)을 가지며 각각의 열전 쌍 그룹(1244)이 각각의 전원 단자(1260)와 연결됨에 따라 열전 쌍 그룹(1244) 별 개별 제어가 가능하다. 예를 들면, 도 18에서 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)과 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)에 서로 다른 방향의 전류를 인가하여 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)은 발열 동작(이때의 전류 방향을 ‘정방향’으로 함)을, 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)은 흡열 동작(이때의 전류 방향을 ‘역방향’으로 함)을 수행하도록 할 수 있다. 다른 예를 들면, 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)의 전원 단자(1260)와 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)의 전원 단자(1260)에 서로 상이한 전압값을 인가하여 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)과 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)이 서로 상이한 정도의 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하도록 할 수도 있다.
한편, 도 18에서는 열전 쌍 어레이(1240)에서 열전 쌍 그룹(1244)이 일차원 어레이로 배열되는 것으로 도시하고 있으나, 이와 달리 열전 쌍 그룹(1244)이 이차원 어레이로 배열되도록 하는 것도 가능하다. 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 열 출력 모듈(1200)의 또 다른 형태에 관한 도면이다. 도 19를 참조하면, 이차원 어레이로 배치된 열전 쌍 그룹(1244)을 이용하면 보다 세분화된 지역 별 동작 제어가 가능할 수 있다.
또 한편, 상술한 열 출력 모듈(1200)의 형태들에서는 한 쌍의 마주보는 기판(1220)을 이용하는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 단일의 기판(1220)을 이용하는 것도 가능하다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 열 출력 모듈(1200)의 다시 또 다른 형태에 관한 도면이다. 도 20을 참조하면, 단일한 기판(1220)에 단위 열전 쌍(1241)과 도체 부재(1242)가 단일한 기판(1220)에 고정되는 방식으로 배치될 수 있다. 이를 위해 기판(1220)으로 유리 섬유 등을 이용하는 것이 가능하다. 이와 같은 형태의 단일한 기판(1220)을 이용하면 열 출력 모듈(1200)에 보다 높은 유연성을 부여할 수 있다. 또는 단일한 기판(1220)으로 다공성 기판을 이용하여 기판 내의 공극 등에 단위 열전 쌍(1241)이나 도체 부재(1242)가 매립되어 지지되도록 하는 것도 가능하다.
이상에서 설명한 열 출력 모듈(1200)의 다양한 형태는 당업자에게 자명한 범위 내에서 조합되거나 변형될 수 있다. 예를 들어, 열 출력 모듈(1200)의 각 형태에서는 열 출력 모듈(1200)의 전면에 접촉면(1600)이 열 출력 모듈(1200)과 별개의 레이어로 형성되는 것으로 설명하였으나, 열 출력 모듈(1200)의 전면 자체가 접촉면(1600)이 될 수 있다. 예를 들면, 상술한 열 출력 모듈(1200)의 일 형태에서는 일 기판(1220)의 외측면이 접촉면(1600)이 될 수 있는 식이다.
1.3.2. 어플리케이션 유닛
이하에서는 피드백 디바이스(100)의 어플리케이션 유닛(2000)에 관하여 설명한다. 상술한 바와 같이 어플리케이션 유닛(2000)은 피드백 디바이스(100)의 구현 행태에 따라 그 고유의 기능을 수행하기 위한 유닛으로 필요에 따라 적절히 설계될 수 있다. 본 발명의 피드백 디바이스(100)는 열적 피드백이 유효하게 활용될 수 있는 형태라면 어떠한 형태로든 이용될 수 있으며 따라서 실질적으로 피드백 디바이스(100)에 모든 구현예에 관한 어플리케이션 유닛(2000)을 설명하기 어려운 점이 있으므로, 어플리케이션 유닛(2000)에 관해서는 게이밍 콘트롤러(100a) 타입을 기준으로 설명하기로 한다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 어플리케이션 유닛(2000)의 구성에 관한 블록도이고, 도 22는 본 발명의 실시예에 따른 어플리케이션 유닛(2000)의 구성에 관한 개략도이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 어플리케이션 유닛(2000)은 케이싱(2100), 입력 모듈(2200), 센싱 모듈(2300), 진동 모듈(2400), 통신 모듈(2500), 메모리(2600) 및 어플리케이션 콘트롤러(2700)를 포함할 수 있다.
케이싱(2100)은 게이밍 콘트롤러(100a) 타입의 피드백 디바이스(100)의 외관을 형성하며, 그 내부에 통신 모듈(2500)이나 어플리케이션 콘트롤러(2700) 등의 구성을 수납한다. 이에 따라 수납된 구성들은 케이싱(2100)에 의해 외부 충격 등으로부터 보호될 수 있다.
케이싱(2100)의 전체 형상은 주로 양손용인 패드 타입과 한손용인 바 타입일 수 있으나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니다. 참고로, 양손용 패드 타입은 전통적인 2D 디스플레이 위주의 게임에 주로 이용되며, 바 타입은 가상 현실, 증강 현실이나 혼합 현실(MR: Mixed Reality) 등에 사용되는 편이다.
케이싱(2100)에는 사용자가 피드백 디바이스(100)를 파지하기 위한 파지부(2120)가 마련될 수 있다. 사용자의 용이한 파지를 위해 파지부(2120)는 그 재질이 마찰력이 높은 재질(예를 들어, 고무나 우레탄 등)로 마련되거나 미끄럼 방지 형상(예를 들어, 요철 형상 등)을 갖질 수 있다. 또 파지부(2120)는 사용자의 피부로부터 발생하는 땀을 잘 흡수하는 재질로 마련되는 것도 가능하다.
여기서, 파지부(2120)에는 피드백 유닛(1000)의 접촉면(1600)이 형성되거나 또는 파지부(2120)가 접촉면(1600)에 해당될 수 있다. 패드 타입의 게이밍 콘트롤러(100a)의 경우에는 파지부(2120)가 두 군데에 있을 수 있으며, 바 타입의 게이밍 콘트롤러(100a)의 경우에는 파지부(2120)가 한 군데에 있을 수 있다. 대신 바 타입 게이밍 콘트롤러(100a)는 두 개가 한 쌍으로 이용되는 경우가 있을 수 있으며, 이때는 두 개의 게이밍 콘트롤러(100a)에 파지부(2120)가 각각 존재할 수 있다.
입력 모듈(2200)은 사용자로부터 사용자 입력을 획득할 수 있다. 게이밍 콘트롤러(100a)에서 사용자 입력은 주로 게임에 대한 사용자 명령이며, 그 예로는 게임 내의 캐릭터 조작이나 메뉴 선택 등을 들 수 있다. 입력 모듈(2200)은 주로 버튼이나 스틱일 수 있으며, 사용자는 버튼을 누르거나 스틱을 특정 방향으로 조작하여 사용자 입력을 입력할 수 있다. 물론, 입력 모듈(2200)이 상술한 예시의 형태로 한정되는 것은 아니다.
센싱 모듈(2300)은 게이밍 콘트롤러(100a)에 관련된 다양한 정보를 센싱할 수 있다. 대표적인 센싱 모듈(2300)의 예로는, 게이밍 콘트롤러(100a)의 자세를 감지하는 자세 센서나 게이밍 콘트롤러(100a)의 동작을 감지하는 모션 센서가 있으며, 이외에도 사용자의 신체 신호를 감지하는 바이오 센서를 들 수 있다. 자세 센서나 모션 센서로는 자이로 센서, 가속도 센서를 이용할 수 있다. 바이오 센서에는 사용자의 신체 온도를 감지하는 온도 센서나 심전도를 감지하는 심전도 센서 등이 포함될 수 있다.
진동 모듈(2400)은 진동 피드백을 출력할 수 있다. 진동 피드백은 열적 피드백과 함께 게임에 대한 사용자의 몰입도를 한층 향상시켜 주는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 게임 내의 캐릭터가 폭발 장면에 휘말리거나 높은 위치에서 낙하하여 충격받는 경우 등에는 진동 피드백이 발생할 수 있다. 한편, 후술하겠지만, 진동 피드백과 열적 피드백은 서로 연동되는 것도 가능하다.
통신 모듈(2500)은 외부 기기와 통신을 수행한다. 게이밍 콘트롤러(100a)는 경우에 따라 스탠드 얼론 타입으로 게임 콘솔을 역할까지 수행하기도 하지만, 게임 콘솔이나 PC 등의 게임 프로그램을 실행시키는 전자 기기(전문적으로 게임 구동을 위하여 제조된 게임 콘솔을 비롯하여 휴대성을 강조한 휴대용 게임 콘솔, PC, 스마트 폰, 태블릿 등이 게임을 구동시키는 전자 기기가 될 수 있지만, 이하에서는 이들을 통칭하여 ‘게임 콘솔’이라 함)와 연동하여 동작하기도 한다. 따라서, 게이밍 콘트롤러(100a)는 통신 모듈(2500)을 통해 게임 콘솔과 각종 정보를 송수신할 수 있다.
통신 모듈(2500)은 크게 유선 타입과 무선 타입으로 나뉜다. 유선 타입과 무선 타입은 각각의 장단점을 가지므로, 경우에 따라서는 하나의 게이밍 콘트롤러(100a)에 유선 타입과 무선 타입이 동시에 마련될 수도 있다.
유선 타입의 경우에는 USB(Universal Serial Bus) 통신이 대표적인 예이나 그 외의 다른 방식도 가능하다. 무선 타입의 경우에는 주로 블루투스(Bluetooth)나 직비(Zigbee)와 같은 WPAN(Wireless Personal Area Network) 계열의 통신 방식을 이용한다. 그러나, 무선 통신 프로토콜이 이로 제한되는 것은 아니므로 무선 타입의 통신 모듈(2500)은 와이파이(Wi-Fi) 같은 WLAN(Wireless Local Area Network) 계열의 통신 방식이나 그 외의 알려진 다른 통신 방식을 이용하는 것도 가능하다. 한편, 유/무선 통신 프로토콜로 게임 제조사에 의해 개발된 독자적인 프로토콜을 사용하는 것도 가능하다.
메모리(2600)는 각종 정보를 저장할 수 있다. 메모리(2600)는 데이터를 임시적으로 또는 반영구적으로 저장할 수 있다. 메모리(2600)의 예로는 하드 디스크(HDD: Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 플래쉬 메모리(flash memory), 롬(ROM: Read-Only Memory), 램(RAM: Random Access Memory) 등이 있을 수 있다. 메모리(2600)는 피드백 디바이스(100)에 내장되는 형태나 피드백 디바이스(100)에 탈부착 가능한 형태로 제공될 수 있다.
메모리(2600)에는 피드백 디바이스(100)를 구동하기 위한 운용 프로그램(OS: Operating System)이나 피드백 디바이스(100)의 동작에 필요하거나 이용되는 각종 데이터가 저장될 수 있다.
어플리케이션 콘트롤러(2700)는 어플리케이션 유닛(2000)의 제어 및 피드백 디바이스(100)의 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 콘트롤러(2700)는 입력 모듈(2200)로 입력된 사용자 입력이나 센싱 모듈(2300)에서 감지된 게이밍 콘트롤러(100a)의 자세 정보를 통신 모듈(2500)을 이용해 게임 콘솔로 전송하거나 반대로 통신 모듈(2500)을 통해 게임 콘솔로부터 진동 신호를 수신해 진동 센서가 진동 피드백을 발생시키도록 할 수 있다. 또 어플리케이션 콘트롤러(2700)는 통신 모듈(2500)을 통해 게임 콘솔로부터 열적 피드백 요청 신호를 수신하여 이를 피드백 콘트롤러(1400)에 전달하여, 피드백 콘트롤러(1400)가 열 출력 모듈(1200)을 제어하여 열적 피드백을 발생시키도록 할 수도 있다.
상술한 제어 동작은 어플리케이션 콘트롤러(2700)가 각종 정보의 연산 및 처리를 수행함에 따라 이루어질 수 있다. 이를 위해 어플리케이션 콘트롤러(2700)는 하드웨어나 소프트웨어 또는 이들의 조합에 따라 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 어플리케이션 콘트롤러(2700)는 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적 회로를 구동시키는 프로그램이나 코드 형태로 제공될 수 있다.
어플리케이션 유닛(2000)의 어플리케이션 콘트롤러(2700)와 피드백 유닛(1000)의 피드백 콘트롤러(1400)는 물리적으로 분리되어 있을 수도 있지만, 단일 물리 구성으로 제공될 수도 있다. 다시 말해, 어플리케이션 콘트롤러(2700)와 피드백 콘트롤러(1400)는 별도의 칩으로 제조되고, 둘 사이의 통신 인터페이스를 통해 협동할 수도 있지만, 기능적으로 어플리케이션 콘트롤러(2700)와 피드백 콘트롤러(1400)의 기능을 모두 수행하는 단일 칩으로 설계되는 것도 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 어플리케이션 콘트롤러(2700)와 피드백 콘트롤러(1400)를 기능적으로 분리된 것으로 보고 설명할 것이나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
한편, 이미 언급한 바와 같이, 피드백 디바이스(100)는 상술한 게이밍 콘트롤러(100a) 이외에도 다양한 형태로 구현될 수 있는데, 게이밍 콘트롤러(100a)에서 설명한 내용 중 일부 또는 전부가 다른 형태의 피드백 디바이스(100)에 적용될 수 있음은 물론이다. 뿐만 아니라 게이밍 콘트롤러(100a)가 반드시 게임용으로만 이용되는 것은 아니며, 이외에도 가상 현실 기술이나 증강 현실 기술을 적용한 체험용 어플리케이션, 교육 어플리케이션, 의료 어플리케이션을 비롯한 다양한 방면에 이용될 수 있음 역시 물론이다.
2. 피드백 디바이스의 동작
이하에서는 피드백 디바이스(100)의 동작에 관하여 설명하기로 한다.
피드백 디바이스(100)는 기본적으로 열적 피드백을 제공할 수 있다. 열적 피드백에는 온감 피드백, 냉감 피드백 및 열 그릴 피드백이 포함될 수 있다. 피드백 디바이스(100)는 피드백 유닛(1000)이 발열 동작이나 흡열 동작을 선택적으로 또는 동시에 수행함으로써 상술한 열적 피드백을 제공할 수 있다.
또 피드백 디바이스(100)는 열적 피드백을 다양한 강도로 제공할 수 있다. 열적 피드백의 강도는 피드백 유닛(1000)의 피드백 콘트롤러(1400)가 열 출력 모듈(1200)에 인가하는 전압의 크기를 조절하는 등의 방식으로 조절될 수 있다.
또 피드백 디바이스(100)는 열적 피드백 제공 시 접촉면(1600)을 통해 열을 전달받는 사용자의 피부 등의 손상을 방지하기 위한 동작을 수행할 수도 있다. 이는 피드백 유닛(1000)의 피드백 콘트롤러(1400)가 열 출력 모듈(1200)에 인가하는 전기 신호를 제어함으로써 열적 피드백을 제공하는 강도나 시간을 조절하는 것을 통해 이루어질 수 있다.
또 피드백 디바이스(100)는 열 역전 환각을 제거하는 동작을 수행할 수도 있다. 열 역전 환각이란 열적 피드백의 종료 시 종료된 열적 피드백의 반대되는 열감이 사용자에게 느껴지는 현상으로, 피드백 디바이스(100)는 열적 피드백 종료 시 완충 구간을 마련함으로써 열 역전 환각을 제거할 수 있다.
또 피드백 디바이스(100)는 열적 피드백이 이동하는 열 이동 동작을 수행할 수도 있다. 열 이동이란 개별 제어 가능한 복수의 열전 쌍 그룹(1244)으로 구성되는 열전 쌍 어레이(1240)로 제공되는 열전 소자를 이용하여 접촉면(1600) 상에서 열이 이동하는 감각을 사용자에게 제공하는 것을 의미할 수 있다.
이하에서는 상술한 피드백 디바이스(100)의 다양한 동작들에 관하여 보다 세부적으로 설명하기로 한다.
2.1. 열적 피드백 제공 동작
이하에서는 상술한 피드백 유닛(1000)에 의해 열적 피드백을 제공하는 동작에 관하여 설명한다. 피드백 유닛(1000)이 제공하는 열적 피드백은 사용자에게 온감을 제공하는 발열 동작과 냉감을 제공하는 흡열 동작을 기본으로 한다. 또 피드백 유닛(1000)은 사용자에게 열 통감을 제공하기 위해 발열 동작과 흡열 동작이 복합된 열 그릴 동작을 열적 피드백의 일종으로 수행할 수 있다.
이하에서는 발열 동작, 흡열 동작 및 열 그릴 동작 및 열 이동 동작에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
2.1.1. 발열/흡열 동작
피드백 유닛(1000)은 열 출력 모듈(1200)로 발열 동작을 수행하여 사용자에게 온감 피드백을 제공할 수 있다. 유사하게 열 출력 모듈(1200)로 흡열 동작을 수행하여 사용자에게 냉감 피드백을 제공할 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 온감 피드백을 제공하기 위한 발열 동작에 관한 도면이고, 도 24는 본 발명의 실시예에 따른 온감 피드백의 강도에 관한 그래프이다.
도 23을 참조하면, 발열 동작은 피드백 콘트롤러(1400)가 열전 쌍 어레이(1240)에 정방향 전류를 인가함에 따라 접촉면(1600) 방향에 발열 반응을 유도시켜 수행될 수 있다. 여기서, 피드백 콘트롤러(1400)가 열전 쌍 어레이(1240)에 일정한 전압(이하에서는 발열 반응을 일으키는 전압을 ‘정전압’으로 지칭함)을 인가하면 열전 쌍 어레이(1240)는 발열 동작을 개시하는데, 접촉면(1600)의 온도는 도 24에 도시된 것과 같이 시간에 따라서 포화 온도까지 상승하게 된다. 따라서, 사용자는 발열 동작 개시 초기에는 온감을 느끼지 못하거나 미약하게 느끼며, 포화 온도에 도달하기까지 온감이 상승하는 것을 느낀 뒤, 일정 시간이 경과한 이후로는 포화 온도에 해당하는 온감 피드백을 제공받게 된다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 냉감 피드백을 제공하기 위한 흡열 동작에 관한 도면이고, 도 26은 본 발명의 실시예에 따른 냉감 피드백의 강도에 관한 그래프이다.
도 25를 참조하면, 흡열 동작은 피드백 콘트롤러(1400)가 열전 쌍 어레이(1240)에 역방향 전류를 인가함에 따라 접촉면(1600) 방향에 흡열 반응을 유도시켜 수행될 수 있다. 여기서, 피드백 콘트롤러(1400)가 열전 쌍 어레이(1240)에 일정한 전압(이하에서는 흡열 반응을 일으키는 전압을 ‘역전압’으로 지칭함)을 인가하면 열전 쌍 어레이(1240)는 흡열 동작을 개시하는데, 접촉면(1600)의 온도는 도 26에 도시된 것과 같이 시간에 따라서 포화 온도까지 상승하게 된다. 따라서, 사용자는 흡열 동작 개시 초기에는 냉감을 느끼지 못하거나 미약하게 느끼며, 포화 온도에 도달하기까지 냉감이 상승하는 것을 느낀 뒤, 일정 시간이 경과한 이후로는 포화 온도에 해당하는 냉감 피드백을 제공받게 된다.
열전 소자에 전원을 인가하면 열전 소자에서는 그 양측에서 발생하는 발열 반응과 흡열 반응에 더하여 전기 에너지가 열 에너지로 전환되면서 열이 발생한다. 따라서, 열 출력 모듈(1200)에 동일한 크기의 전압을 전류의 방향만 바꾸어 인가하는 경우에는 발열 동작에 따른 온도 변화량이 흡열 동작에 따른 온도 변화량보다 클 수 있다. 여기서, 온도 변화량은 열 출력 모듈(1200)이 동작하지 않는 상태에서의 초기 온도와 포화 온도 간의 온도 차이를 의미한다.
한편, 이하에서는 열전 소자가 전기 에너지를 이용하여 수행하는 발열 동작 및 흡열 동작에 관하여 포괄적으로 ‘열전 동작’이라고 지칭하기로 한다. 또 추가적으로 이하에서 후술될 열 그릴 동작 역시 발열 동작 및 흡열 동작이 복합된 동작이므로 열 그릴 동작 역시 ‘열전 동작’의 일종으로 해석될 수 있다.
2.1.1.1. 발열/흡열 동작의 강도 제어
상술한 바와 같이 열 출력 모듈(1200)이 발열 동작이나 흡열 동작을 수행할 시, 피드백 콘트롤러(1400)는 인가되는 전압의 크기를 조정함으로써 열 출력 모듈(1200)의 발열 정도나 흡열 정도를 제어할 수 있다. 따라서, 피드백 콘트롤러(1400)가 전류의 방향을 조정하여 온감 피드백과 냉감 피드백 중 제공할 열 피드백의 종류를 선택하는 것에 더해, 전압의 크기를 조정하여 온감 피드백이나 냉감 피드백의 강도를 조절할 수 있다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 전압 조절을 이용한 온감/냉감 피드백의 강도에 관한 그래프이다.
예를 들어, 도 27을 살펴보면 피드백 콘트롤러(1400)는 5단계의 전압값을 정방향 또는 역방향으로 인가함으로써, 피드백 유닛(1000)이 사용자에게 온감 피드백 5단계와 냉감 피드백 5단계의 총 10가지의 열 피드백을 제공할 수 있다.
여기서, 도 27에서는 온감 피드백과 냉감 피드백이 각각 동일한 개수의 강도 등급을 가지는 것으로 도시하고 있으나, 반드시 온감 피드백과 냉감 피드백의 강도 등급의 개수가 동일해야 하는 것은 아니며 서로 상이할 수도 있다.
또 여기서, 동일한 크기의 전압값을 이용하여 전류 방향을 바꿔줌으로써 온감 피드백과 냉감 피드백을 구현하는 것으로 도시하고 있으나, 온감 피드백을 위해 인가되는 전압값의 크기와 냉감 피드백을 위해 인가되는 전압값의 크기가 서로 동일할 필요도 없다.
특히, 동일한 전압을 인가하여 발열 동작과 흡열 동작을 수행하는 경우, 일반적으로 발열 동작에 따른 온감 피드백의 온도 변화량이 흡열 동작에 따른 온도 변화량보다 크므로, 도 28에 도시된 것과 유사하게 냉감 피드백 시에 동일 등급의 온감 피드백에 인가되는 전압보다 큰 전압을 인가하여 서로 대응되는 강도 등급에서 동일한 온도 변화량을 보이도록 하는 것도 가능하다. 도 28은 본 발명의 실시예에 따른 동일 온도 변화량을 갖는 온감/냉감 피드백에 관한 그래프이다.
이상에서는 열적 피드백의 강도를 제어하기 위하여 열 출력 모듈(1200)에 인가되는 전압값을 조절하는 것으로 설명하였으나, 열적 피드백의 강도 제어는 다른 방식으로도 가능하다.
일 예로, 열 출력 모듈(1200)의 열전 쌍 어레이(1240)가 개별 제어 가능한 복수의 열전 쌍 그룹(1244)을 가지는 경우 피드백 콘트롤러(1400)는 열전 쌍 그룹(1244) 별로 동작을 제어하여 열적 피드백의 강도를 조절할 수 있다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 열전 쌍 그룹(1244) 별 동작 제어를 통한 온감/냉각 피드백 강도 조절에 관한 그래프이다. 도 29를 참조하면, 열전 쌍 어레이(1240)가 5개의 열전 쌍 그룹(1244-1, 1244-2, 1244-3, 1244-4, 1244-5)으로 이루어진 경우, 피드백 콘트롤러(1400)는 열전 쌍 그룹(1244)의 전체 또는 일부에 전압을 인가함에 따라 열적 피드백의 강도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 피드백 콘트롤러(1400)는 전체 열전 쌍 그룹(1244)에 전압을 인가하여 사용자에게 최대 강도의 열적 피드백을 제공하거나, 4개의 열전 쌍 그룹(1244)에만 전압을 인가하여 사용자에게 중상 강도의 열적 피드백을 제공하거나, 3개의 열전 쌍 그룹(1244)에만 전압을 인가하여 사용자에게 중간 강도의 열적 피드백을 제공하거나, 2개의 열전 쌍 그룹(1244)에만 전압을 인가하여 사용자에게 중하 강도의 열적 피드백을 제공하거나, 또는 1개의 열전 쌍 그룹(1244)에만 전압을 인가하여 사용자에게 최소 강도의 열적 피드백을 제공할 수 있다.
이와 같이 열전 쌍 그룹(1244) 별 전압 인가/비인가 여부를 통해 열적 피드백의 강도를 조절할 시에는, 피드백 콘트롤러(1400)는 허용되는 범위 내에서 열 분포가 최대한 균일해지도록 전압을 인가받을 열전 쌍 그룹(1244)을 선택할 수 있다. 이를 위해서는 피드백 콘트롤러(1400)는 전압을 인가받는 열전 쌍 그룹(1244)이나 전압을 인가받지 않는 열전 쌍 그룹(1244)이 연속되는 개수가 최소가 되는 형태로 열전 쌍 그룹(1244)으로의 전압 인가 여부를 결정할 수 있다. 도 29에 도시된 표는 열 분포의 균일도를 고려한 형태이므로, 이를 참조하면 보다 명확히 이해될 것이다.
다른 예로는, 피드백 콘트롤러(1400)가 전원 인가 타이밍을 제어함으로써 열적 피드백의 강도를 조절하는 것도 가능하다. 구체적으로는 피드백 콘트롤러(1400)는 열전 쌍 어레이(1240)에 듀티 사이클(duty cycle)을 갖는 듀티 신호 형태의 전기 신호로 전원을 인가하여 열적 피드백의 강도를 조절할 수 있다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 전원 인가 타이밍 제어를 통한 온감/냉각 피드백 강도 조절에 관한 그래프이다. 도 30을 참조하면, 전기 신호의 듀티 레이트(duty rate)를 조정하여 열적 피드백의 강도가 제어됨을 볼 수 있다.
상술한 바와 같이 열적 피드백의 강도를 조절하면 사용자에게 단순히 온감과 냉감을 제공하는 것에서 벗어나, 강한 온감, 약한 온감, 강한 냉감, 약한 냉감 등의 세분화된 열적 피드백을 제공할 수 있다. 이처럼 다양하게 세분화된 열적 피드백을 게임 환경이나 가상/증강 현실 환경 등에서 사용자에게 보다 높은 몰입감을 제공할 수 있으며, 의료 기기에 적용되는 경우라면 환자의 감각을 보다 정밀하게 검사할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상술한 열적 피드백의 강도 조절 방식 이외에도 전압 조절 방식, 열전 쌍 그룹(1244) 별 조절(즉, 영역 별 조절) 방식 및 듀티 사이클을 이용한 조절 방식을 혼합하여 열적 피드백의 강도를 조절하는 것 역시 가능하며, 이를 조합하는 것은 당업자에게 자명한 정도에 불과하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
2.1.2. 열 그릴 동작
피드백 유닛(1000)은 온감 피드백 및 냉각 피드백 이외에도 열 그릴 피드백을 제공할 수 있다. 열 통감이란 사람의 신체에 온점과 냉점이 동시에 자극되는 이를 경우 온감과 냉감으로 인식하지 못하고 통감으로 인식되는 것을 의미한다. 따라서, 피드백 유닛(1000)은 발열 동작과 흡열 동작을 복합 수행하는 열 그릴 동작을 통해 사용자에게 열 그릴 피드백을 제공할 수 있다.
한편, 피드백 유닛(1000)은 열 그릴 피드백을 제공하기 위한 다양한 방식의 열 그릴 동작을 수행할 수 있는데, 이에 관해서는 열 그릴 피드백의 종류에 대하여 설명한 뒤 후술하기로 한다.
2.1.2.1. 열 그릴 피드백의 종류
열 그릴 피드백에는 중립 열 그릴 피드백, 온열 그릴 피드백 및 냉열 그릴 피드백이 포함될 수 있다.
여기서, 중립 열 그릴 피드백, 온열 그릴 피드백, 냉열 그릴 피드백은 각각 사용자에게 중립 열 통감, 온열 통감, 냉열 통감을 유발한다. 중립 열 통감은 온감 및 냉감 없이 통감만 느껴지는 것을 의미하고, 온열 통감이란 온감에 더하여 통감이 느껴지는 것을 의미하고, 냉열 통감이란 냉감에 더하여 통감이 느껴지는 것을 의미할 수 있다.
중립 열 통감은 사용자가 느끼는 온감과 냉감의 강도가 소정 비율 범위에 해당하는 경우 유발된다. 중립 열 통감을 느끼는 비율(이하 ‘중립 비율’이라 함)은 열적 피드백을 제공받는 신체 부위마다 상이할 수 있으며 동일한 신체 부위라고 하더라도 개인 별로 다소 상이할 수 있으나, 대개의 경우 냉감의 강도가 온감의 강도보다 크게 주어지는 상황에서 중립 열 통감이 느껴지는 경향이 있다.
여기서, 열적 피드백의 강도는 피드백 디바이스(100)가 접촉면(1600)에 접한 신체 부위에 가하는 열량 내지는 해당 신체 부위로부터 흡수하는 열량일 수 있다. 따라서, 일정한 면적에 일정한 시간 동안 열적 피드백이 가해지는 경우, 열적 피드백의 강도는 열적 피드백이 가해지는 대상 부위의 온도에 대한 온감이나 냉감의 온도의 차이값으로 표현될 수 있다.
한편, 사람의 체온은 대개 36.5~36.9℃ 사이이며, 피부의 온도는 개인마다 또 부위마다 차이가 있으나 평균적으로 약 30~32℃로 알려져 있다. 손바닥의 온도는 평균적인 피부 온도보다 다소 높은 약 33℃ 정도이다. 물론, 상술한 온도 수치들은 개인에 따라 다소 다를 수 있으며, 동일인이라도 어느 정도 변동될 수는 있다.
일 실험예에 따르면, 33℃의 손바닥에 약 40℃의 온감과 약 20℃의 냉감이 주어지는 경우 중립 열 통감이 느껴지는 것을 확인하였다. 이는 손바닥 온도를 기준으로 볼 때 +7℃의 온감과 -13℃의 냉감이 주어진 것이며, 따라서 온도 관점에서의 중립 비율은 1.86에 해당할 수 있다.
이로부터 확인할 수 있듯이 대부분의 사람의 경우에는 온감과 냉감이 각각 동일한 크기의 신체 영역에 대하여 지속적으로 가해지는 경우에 접촉 대상인 피부에 대해 온감이 유발하는 온도차에 대한 냉감이 유발하는 온도차의 비율로 표현되는 중립 비율은 약 1.5~5의 범위이다. 또 온열 통감은 중립 비율보다 온감의 크기가 큰 경우에 느껴질 수 있으며, 냉열 통감은 중립 비율보다 냉감의 크기가 큰 경우에 느껴질 수 있다.
2.1.2.2. 전압 조절에 따른 열 그릴 동작
피드백 유닛(1000)은 전압 조절 방식으로 열 그릴 동작을 수행할 수 있다. 전압 조절 방식의 열 그릴 동작은 열전 쌍 어레이(1240)가 복수의 열전 쌍 그룹(1244)으로 구성된 피드백 유닛(1000)에 적용될 수 있다.
구체적으로 전압 조절 방식의 열 그릴 동작은, 피드백 콘트롤러(1400)가 열전 쌍 그룹(1244)의 일부에 정방향 전압을 인가하여 발열 동작을 수행시키고 다른 일부에 역방향 전압을 인가하여 흡열 동작을 수행시켜, 열 출력 모듈(1200)이 온감 피드백과 냉감 피드백을 동시에 제공함에 따라 이루어질 수 있다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 전압 조절 방식의 열 그릴 동작에 관한 도면이다.
도 31을 참조하면, 열전 쌍 어레이(1240)는 복수의 라인을 형성하도록 배치되는 복수의 열전 쌍 그룹(1244)을 포함한다. 여기서 피드백 콘트롤러(1400)는 제1 열전 쌍 그룹들(1244-1, 예를 들어 홀수 라인의 열전 쌍 그룹들)은 발열 동작을 수행하도록 하고 제2 열전 쌍 그룹들(1244-2, 예를 들어 짝수 라인의 열전 쌍 그룹들)은 흡열 동작을 수행하도록 전원을 인가할 수 있다. 이처럼 열전 쌍 그룹들(1244)이 라인 배치에 따라 발열 동작과 흡열 동작을 교번적으로 수행하면 사용자는 온감과 냉감이 동시에 전달받게 돼 결과적으로 열 그릴 피드백을 제공받을 수 있다. 여기서, 홀수 라인과 짝수 라인의 구분은 임의적인 것이므로 그 반대가 되어도 무방하다.
여기서, 피드백 유닛(1000)은 제1 열전 쌍 그룹들(1244-1)의 발열 동작에 따른 포화 온도와 제2 열전 쌍 그룹들(1244-2)의 흡열 동작에 따른 포화 온도가 중립 비율에 따르도록 제어함으로써 중립 열 그릴 피드백을 제공할 수 있다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 전압 조절 방식에서 중립 열 그릴 피드백을 제공하기 위한 전압에 관한 표이다.
예를 들어, 도 32를 참조하면 피드백 콘트롤러(1400)가 열 출력 모듈(1200)에 각각 5개의 정전압과 역전압을 인가할 수 있으며, 열 출력 모듈(1200)이 이에 따라 각각 5등급의 발열 동작과 흡열 동작을 수행하며, 동일한 등급의 발열 동작과 흡열 동작에 따른 온도 변화량의 크기가 동일하며, 각 등급 간의 온도 변화량의 크기가 일정한 피드백 디바이스(100)를 가정하면, 중립 비율이 3으로 세팅된 경우 피드백 콘트롤러(1400)는 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)에 대해서 크기가 가장 작은 등급인 제1 등급의 정전압을 인가하고 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)에 대해서 제3 등급의 역전압을 인가함으로써 열 출력 모듈(1200)이 중립 열 통각 피드백을 제공할 수 있다. 유사하게 중립 비율이 2.5인 경우라면 중립 열 그릴 피드백을 제공하기 위해 피드백 콘트롤러(1400)는 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)에 대해서 제2 등급의 정전압을 인가하고 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)에 대해서는 제5 등급의 역전압을 인가할 수 있다. 또는 중립 비율이 4인 경우에는 피드백 콘트롤러(1400)는 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)에 대하여 제1 등급의 정전압을, 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)에 대해서는 제4 등급의 역전압을 인가하여 중립 열 그릴 피드백을 발생시킬 수 있다. 또는 중립 비율이 2인 경우에는 피드백 콘트롤러(1400)는 제1 등급의 정전압과 제2 등급의 역전압을 인가하거나 또는 제2 등급의 정전압과 제4 등급의 역전압을 인가함으로써 중립 열 통감을 제공할 수 있다. 이때에는 전자의 중립 열 통감(제1 등급 정전압과 제2 등급의 역전압을 이용한 경우)이 후자의 중립 열 통감(제2 등급의 정전압과 제4 등급의 역전압을 이용한 경우)의 강도가 더 강하게 될 수 있다. 즉, 열 그릴 피드백의 경우에도 그 강도 조절이 가능한 것이다. 한편, 중립 열 통감을 제공하는 방식에 대하여 상술한 내용은 예시적인 것으로, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 열적 피드백의 등급수가 5단계일 필요가 없으며, 냉열, 온열 등급의 개수가 상이한 것도 가능하다. 또 각 등급의 온도 변화량 간격이 일정해야 하는 것도 아니며, 이를 테면 각 등급의 전압 간격이 일정할 수도 있다.
또 피드백 콘트롤러(1400)는 정전압과 역전압을 중립 비율 이하가 되도록 조정함으로써 온열 그릴 피드백을 제공하거나 중립 비율 이상이 되도록 조정함으로써 냉열 그릴 피드백을 제공할 수 있다.
예를 들어, 다시 도 32을 참조하면 피드백 콘트롤러(1400)는 중립 비율이 3으로 세팅된 경우 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)에 대하여 제1 등급 정전압을 인가하고 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)에 제 1 등급이나 제2 등급의 역전압을 인가하면, 열 출력 모듈(1200)에서 중립 비율보다 낮은 비율로 열감과 통감을 발생시키므로 사용자에게 온감과 통감을 동시에 느끼는 온열 그릴 피드백을 제공할 수 있다. 한편, 이때 정전압이 반드시 중립 열 그릴 피드백에 이용되는 정전압일 필요는 없다. 다시 말해 피드백 콘트롤러(1400)는 4등급의 정전압과 4등급의 역전압을 이용하여 열 출력 모듈(1200)이 온열 그릴 피드백을 제공하도록 할 수도 있을 것이다.
냉열 그릴 피드백의 경우에는 피드백 콘트롤러(1400)가 중립 비율이 3으로 세팅된 경우, (1등급, 4등급)이나 (1등급, 5등급)의 (정전압, 역전압)을 열 출력 모듈(1200)에 인가할 수 있다.
다만, 온열 그릴 피드백이나 냉열 그릴 피드백을 제공하려는 경우, 중립 비율로부터 크게 벗어난 비율로 정전압과 역전압을 인가하는 경우에는 사용자가 통감이 느끼지 못하는 문제가 있을 수 있으므로, 중립 비율에 가까운 비율이 되도록 정전압/역전압의 등급을 조절하는 것이 바람직할 수도 있다.
2.1.2.3. 영역 조절에 따른 열 그릴 동작
이상에서는 열전 쌍 어레이(1240)에서 발열 동작을 수행하는 영역과 흡열 동작을 수행하는 영역이 동일 크기로 교번 배치된 상태에서 열전 쌍 그룹(1244)에 인가되는 전압을 조절하여 피드백 디바이스(100)가 열 그릴 피드백을 제공하는 것으로 설명하였으나, 발열 영역과 흡열 영역의 크기를 조절하여 열 그릴 피드백을 생성하는 것도 가능하다.
구체적으로 영역 조절 방식의 열 그릴 동작은, 피드백 콘트롤러(1400)가 정방향 전압이 인가되는 열전 쌍 그룹(1244)의 면적과 역방향 전압이 인가되는 열전 쌍 그룹(1244)의 면적을 조절하여 수행될 수 있다.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른 영역 조절 방식의 열 그릴 동작에 관한 도면이다.
도 33을 참조하면, 열전 쌍 어레이(1240)는 복수의 라인을 형성하도록 배치되는 복수의 열전 쌍 그룹(1244)을 포함한다. 여기서, 각 라인의 면적 크기가 동일하며, 정전압과 역전압이 열감 피드백과 냉감 피드백의 온도 변화량을 동일하게 하는 전압값으로 세팅되어 있다고 가정하면, 중립 비율이 3인 경우, 피드백 콘트롤러(1400)는 발열 동작을 수행하는 열전 쌍 그룹(1244-1) 하나 당 세 개의 열전 쌍 그룹(1244-2)이 흡열 동작을 수행하도록 열 출력 모듈(1200)에 정전압과 역전압을 인가하여, 냉감 피드백을 제공하는 접촉면(1600)의 면적이 열감 피드백을 제공하는 접촉면(1600)의 면적의 3배가 되도록 함으로써, 피드백 디바이스(100)가 중립 열 통감을 제공하도록 할 수 있다.
다만, 여기서 중립 비율은 온감 피드백과 냉감 피드백 시의 온도 변화량의 비율 대신 온감 피드백이 제공되는 면적에 대한 냉감 피드백이 제공되는 면적의 비율을 의미할 수 있다. 면적 관점에서의 중립 비율은 온도 관점에서의 중립 비율과 동일할 수도 있지만, 다소 상이한 값이 될 수도 있다.
또 피드백 콘트롤러(1400)는 발열 동작을 수행하는 열전 쌍 그룹(1244-1) 하나 당 흡열 그룹을 수행하는 열전 쌍 그룹(1244-2)의 개수를 감소시키거나 증가시킴으로써, 피드백 디바이스(100)가 온열 그릴 피드백이나 냉열 그릴 피드백을 수행하도록 하는 것도 가능하다.
한편, 도 33에서는 열전 쌍 그룹(1244)이 각각 동일 면적을 갖는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 중립 비율을 고려하여 열전 쌍 그룹(1244)을 설계하는 것도 가능하다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 열적 조절 방식을 위해 상이한 면적을 갖는 열전 쌍 그룹(1244)으로 구성되는 열전 쌍 어레이(1240)를 도시한 도면이다.
도 34를 참조하면, 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)과 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)은 서로 다른 면적을 갖도록 설계되어 있으며, 그 비율은 중립 비율이 될 수 있다. 이러한 열전 쌍 어레이(1240)를 이용하면, 피드백 콘트롤러(1400)는 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)과 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)에 각각 정전압과 역전압을 인가하여 피드백 디바이스(100)가 중립 열 그릴 피드백을 제공하도록 할 수 있을 것이다.
이상에서는 발열 면적과 흡열 면적을 조절함으로써 열 그릴 피드백을 제공하는 것에 관하여 온감 피드백과 냉감 피드백에서의 온도 변화량이 동일한 정전압과 역전압을 이용하는 것을 가정하여 설명하였는데, 이와 달리 온감 피드백과 냉감 피드백에서의 온도 변화량이 상이한 경우에는 그에 따른 효과를 더 고려하여 면적 비율을 조절해야 한다.
다시 말해, 중립 열 통감을 제공하기 위해서는, 발열 면적에 대한 흡열 면적의 비율과 온감 온도 변화량에 대한 냉감 온도 변화량의 비율의 두 개의 변수로부터 산출되는 값이 중립 비율이 되도록 할 수 있다. 예를 들면, 온도 변화량의 비율과 면적 변화량의 비율의 곱이 중립 비율이 되도록 하는 것을 통해 피드백 디바이스(100)가 열 그릴 피드백을 제공할 수 있다.
상술한 영역 조절 방식에 따른 열 그릴 동작은 전압을 이용하는 열 그릴 동작과 비교하여 피드백 강도 조절이 용이한 장점을 가진다.
열전 소자에 동일한 전압을 인가하여 발열 동작과 흡열 동작을 수행하는 경우 발열 동작의 온도 변화량이 흡열 동작의 온도 변화량보다 큰 것이 일반적이다. 이 점과 전압 조절을 이용하는 열 그릴 동작의 경우 냉감 피드백의 온도 변화량을 온감 피드백의 온도 변화량보다 중립 비율만큼 크게 해야 하는 점이 결합되면, 정전압에 대한 역전압의 크기 비율이 온도 측면에서의 중립 비율보다 상당히 큰 수치가 되버린다. 따라서, 전압 조절 방식으로 중립 열 그릴 피드백을 제공하기 위해서는 피드백 콘트롤러(1400)가 넓은 전압 범위의 전기 신호를 출력해야 한다. 따라서, 인가 전원의 전압 범위가 제한된 경우에는 실질적으로 열 그릴 피드백의 강도를 조절하기 어려울 수 있다.
반면, 영역 조절 방식에서는 온감 피드백 영역의 면적과 냉감 피드백 영역의 면적을 조절하는 것으로 중립 열 그릴 피드백이 처리되므로, 온감 피드백 영역에서의 발열 동작에 따른 온도 변화량과 냉감 피드백 영역에서의 흡열 동작에 따른 온도 변화량을 증감시킴으로써 간단히 중립 열 그릴 피드백의 강도를 조절할 수 있다.
구체적으로 도 32를 참조한 설명 부분에서, 피드백 콘트롤러(1400)는 정전압과 역전압의 크기를 함께 증가시켜 열 출력 모듈(1200)이 강한 중립 열 그릴 피드백을 제공하도록 하거나 함께 감소시켜 약한 열 그릴 피드백을 제공하도록 할 수 있다. 도 32에 관한 설명에서 이미 언급한 바와 같이 중립 열 그릴 피드백을 위한 중립 비율은 이미 발열 면적과 흡열 면적에 의해 만족되어 있으므로 피드백 콘트롤러(1400)는 비교적 자유로이 정전압과 역전압의 크기를 조절하여 열 그릴 피드백의 강도를 제어할 수 있다.
2.1.2.4. 시간 분할에 따른 열 그릴 동작
열 그릴 동작은 이외에도 시간 분할 방식에 따라 구현될 수 있다. 구체적으로 시간 분할 방식에 따른 열 그릴 동작은 발열 동작과 흡열 동작을 시간 상 교번적으로 수행하는 것으로 구현될 수 있다. 비교적 짧은 시간 간격 안에 온감 피드백과 냉감 피드백이 교번적으로 전달되면, 사람의 감각 기관이 이를 통감으로 착각할 수 있기 때문이다.
피드백 콘트롤러(1400)는 열 출력 모듈(1200)에 정전압과 역전압을 교대로 인가하여 발열 동작과 흡열 동작이 번갈아가면서 수행되도록 할 수 있다. 여기서, 중립 열 그릴 피드백은 전압의 크기나 시간 간격 중 적어도 하나를 조절하여 수행될 수 있다.
도 35는 본 발명의 실시예에 따른 시간 분할 방식을 이용한 열 그릴 동작의 일 예에 관한 도면이다.
온감 피드백과 냉감 피드백의 온도 변화량이 동일하게 정전압과 역전압이 세팅되어 있다고 가정하면, 피드백 콘트롤러(1400)는 정전압이 인가되는 시간에 대한 역전압이 인가되는 시간의 비율이 중립 비율이 되도록 전기 신호의 출력 타이밍을 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 35를 참조하면 중립 비율이 3인 경우에는 피드백 콘트롤러(1400)는 20㎳ 동안 정전압을 인가하고 60㎳ 동안 역전압을 인가하여 중립 열 그릴 피드백을 제공할 수 있다. 여기서, 온열 그릴 피드백이나 냉열 그릴 피드백은 신호 출력 타이밍의 비율을 조절함에 따라 이루어질 수 있다. 한편, 시간 간격을 중립 비율로 세팅한 경우에 피드백 콘트롤러(1400)는 정전압과 역전압의 크기를 함께 증가시키거나 함께 감소시킴에 따라 열 그릴 동작의 강도를 조절할 수 있다.
도 36은 본 발명의 실시예에 따른 시간 분할 방식을 이용한 열 그릴 동작의 다른 예에 관한 도면이다.온감 피드백과 냉감 피드백의 인가 시간을 동일 크기로 세팅한다고 가정하면, 피드백 콘트롤러(1400)는 동일 시간 동안 이루어지는 온감 피드백과 냉감 피드백의 온도 변화량이 중립 비율이 되도록 전기 신호의 전압값을 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 36을 참조하면 중립 비율이 3인 경우에는 피드백 콘트롤러(1400)는 20㎳ 간격으로 정전압과 역전압을 교차로 인가하되, 냉감 동작 구간에서의 온도 변화량이 발열 동작 구간에서의 온도 변화량의 3배가 되도록 정전압과 역전압의 크기를 조절하여 중립 열 그릴 피드백을 제공할 수 있다. 여기서, 온열 그릴 피드백이나 냉열 그릴 피드백은 정전압과 역전압의 크기를 조절하여 이루어질 수 있다.
또 피드백 콘트롤러(1400)가 시간 간격과 전압의 크기를 함께 조절하는 것도 가능한 것은 물론이다.
한편, 전압 조절 방식이나 영역 조절 방식의 열 그릴 동작은 감각적으로는 통감을 유발하지만 물리적으로는 사용자 신체에 대하여 온열과 냉열을 동시에 인가하는 것이다. 그런데, 이러한 열 통감에 의해 사용자의 감각 기관이 지속적으로 자극되면, 사용자의 신체는 열 그릴 피드백이 제거된 이후에도 일정 기간 동안 그 잔상을 느끼게 된다. 열 그릴 피드백은 주로 아픔(pain)에 가까운 감각이므로 사용자는 그 잔상으로 인해 불쾌함을 느낄 수 있다. 이러한 잔상의 원인은, 유효한 열 그릴 피드백을 제공하기 위해서는 다소 높은 강도의 주어지는 열감과 냉감에 피부의 온점과 냉점이 장기간 노출되었기 때문이다. 그에 반해 시간 분할 방식에 따른 열 그릴 동작은 피부의 온점과 냉점을 지속적으로 자극하지 않기 때문에 잔상 효과가 다소 제거되는 장점을 가진다.
2.1.2.5. 영역 조절 및 시간 분할이 복합된 열 그릴 동작
또 열 그릴 동작은 상술한 시간 분할 방식에 따른 열 그릴 동작에 영역 조절 방식의 개념을 결합시켜 수행되는 것도 가능하다.
여기서, 열 그릴 동작은 열전 쌍 어레이(1240)의 일 영역과 다른 영역에서 발열 동작과 흡열 동작을 시간에 따라 교차적으로 수행하되, 일 영역과 다른 영역이 서로 다른 동작을 수행하도록 함에 따라 수행될 수 있다.
도 37은 본 발명의 실시예에 따른 영역 조절 및 시간 분할이 복합된 방식을 이용한 열 그릴 동작의 일 예에 관한 도면이다.
도 37을 참조하면, 열전 쌍 어레이(1240)는 제1 동작을 수행하는 제1 열전 쌍 그룹(1244-1) 및 제2 동작을 수행하는 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 동작과 제2 동작은 각각 발열 동작과 흡열 동작이 시간에 따라 교번적으로 수행하는 동작이라는 점에서는 동일하지만, 발열과 흡열의 타이밍이 서로 엇갈려 진행되는 동작이다. 피드백 콘트롤러(1400)는 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)에 정전압과 역전압을 차례로 인가하여 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)이 제1 동작을 수행하도록 제어하고, 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)에는 역전압과 정전압을 차례로 인가하여 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)이 제2 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 이에 따라 열 출력 모듈(1200)은 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)의 영역과 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)의 영역에서 온열 피드백과 냉감 피드백을 동시에 출력하므로 피드백 디바이스(100)가 열 그릴 피드백을 제공할 수 있게 된다. 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)과 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)이 동일한 면적이고, 제1 동작과 제2 동작에서 발열 동작의 시간 길이와 흡열 동작의 시간 길이는 동일할 경우, 정전압과 역전압의 전압값이 비율에 의해 피드백 디바이스(100)가 중립 열 그릴 피드백을 제공하거나, 온열 그릴 피드백 또는 냉열 그릴 피드백을 제공할 수 있다.
한편, 여기서 발열 동작과 흡열 동작의 시간 길이는 단순 시간 분할 방식으로 열 그릴 동작을 수행하는 경우와 달리 비교적 긴 시간 간격이어도 무방할 수 있다. 단순 시간 분할 방식의 경우에는 시간 분할 간격에 의존해서 사람의 감각 기관에 착각을 불러일으켜야 하는 반면, 복합 방식의 경우에는 시간 간격이 길더라도 온감 피드백과 냉감 피드백이 동시에 제공되는 것에 의해 통감이 느껴질 수 있기 때문이다. 즉, 단순 시간 분할 방식의 경우에는 정전압의 인가 시간 및 역전압의 인가 시간 각각은, 사용자가 발열 동작에 따라 온감을 느끼거나 흡열 동작 동작에 따라 냉감을 느끼기 위해 필요한 인지 시간 이하로 조절될 필요가 있는 반면, 영역 별로 교번 시키는 복합 방식의 경우에는 시간적 제한이 없거나 약한 장점이 있는 것이다.
나아가 복합 방식의 열 그릴 동작은 사람의 피부에 지속적으로 온열이나 냉열을 제공하지 않고, 주기적으로 온열/냉열을 교대로 제공하므로 피부에 손상이 일어나는 것을 최소화할 수 있다. 이를 위해 시간 간격이 너무 길어지는 것은 좋지 않을 수 있다.
도 37과 관련해서는 열전 쌍 어레이(1240)가 서로 엇갈려서 동작하는 두 개의 열전 쌍 그룹(1244)을 갖는 것으로 설명하였으나, 이외에도 다양한 형태의 열전 쌍 어레이(1240)에 복합 방식을 적용하는 것이 가능하다.
도 38은 본 발명의 실시예에 따른 영역 조절 및 시간 분할이 복합된 방식을 이용한 열 그릴 동작의 다른 예에 관한 도면이다.
도 38을 참조하면, 열전 쌍 어레이(1240)는 4개의 열전 쌍 그룹(1244-1,1244-2,1244-3,1244-4)을 포함할 수 있다. 여기서, 피드백 콘트롤러(1400)는 각 열전 쌍 그룹(1244)에 대하여 다음과 같은 전기 신호를 인가할 수 있다. 먼저 제1 시간 구간 동안에는 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)에 정전압을 인가하여 발열 동작을 수행하도록 하며, 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)에 역전압을 인가하여 흡열 동작을 수행하도록 하되, 나머지 그룹(1244-3,1244-4)에는 전압을 인가하지 않는다. 다음으로 제2 시간 구간 동안에는 제3 열전 쌍 그룹(1244-3)에 정전압을 인가하여 발열 동작을 수행하도록 하며, 제2 열전 쌍 그룹(1244-4)에는 역전압을 인가하여 흡열 동작을 수행하도록 하되, 나머지 그룹(1244-1,1244-2)에는 전압을 인가하지 않는다. 이후 제3 시간 구간 동안에는 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)에 역전압을 인가하여 흡열 동작을 수행하도록 하고, 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)에 정전압을 인가하여 발열 동작을 수행하도록 하되, 나머지 그룹(1244-3,1244-4)에는 전압을 인가하지 않는다. 다음 제4 시간 구간 동안에는 제3 열전 쌍 그룹(1244-3)에 역전압을 인가하여 흡열 동작을 수행하도록 하고, 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)에 정전압을 인가하여 발열 동작을 수행하도록 할 수 있다. 이후 제1 시간 구간으로부터 제4 시간 구간까지를 반복할 수 있다. 또는 제1 시간 구간과 제2 시간 구간만을 반복하는 것으로 변형하여 수행하는 것도 가능하다. 이러한 동작에 의하면, 피드백 디바이스(100)는 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)과 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)의 협업에 의해 열 그릴 피드백을 제공하고, 제3 열전 쌍 그룹(1244-3)과 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)의 협업에 열 그릴 피드백을 제공하는 것을 교번 수행하여 사용자 입장에서는 지속적인 열 그릴 피드백이 제공되는 것과 같은 효과를 낼 수 있다. 여기서,
한편, 이상에서는 도 38과 관련된 제1 및 제2 열전 쌍 그룹(1244-1,1244-2)에 의해 열 그릴 동작이 수행되는 기간과 제3 및 제4 열전 쌍 그룹(1244-3,1244-4)에 의해 열 그릴 동작이 수행되는 기간이 시간적으로 겹치지 않는 것으로 설명하였으나, 두 열 그릴 동작이 시간적으로 겹치는 구간을 가지는 것도 가능하다.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른 영역 조절 및 시간 분할이 복합된 방식을 이용한 열 그릴 동작의 또 다른 예에 관한 도면이다.
도 39를 참조하면, 도 38과 관련하여 설명한 시간 구간이 서로 이격되며 그 사이에 중복 구간이 삽입될 수 있다. 중복 구간에서는 그 전 시간 구간의 동작과 그 후 시간 구간의 동작에서 수행되어야 할 열 그릴 동작이 함께 수행되는 구간이다. 중복 구간을 갖는 형태의 열 그릴 동작은 발열/흡열 동작을 위해 전압이 인가되는 시점으로부터 실제 열전 소자가 포화 온도까지 상승하는데 걸리는 시간 동안 사용자에게 열 그릴 피드백이 전달되지 않는 것을 완화할 수 있다.
이외에도 열 그릴 피드백 동작은 시간 분할과 영역 조절을 복합하여 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 본 발명은 본 명세서로부터 언급된 예시들을 조합하는 변형예까지 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
2.2. 열적 피드백에 따른 손상 방지 동작
이상에서 설명한 열적 피드백 동작은 피부의 온점/냉점을 자극하므로, 사용자에게 일정 수준 이상의 열량이 전달되는 경우 피부나 감각 기관에 손상을 유발할 수 있다. 예를 들어, 사용자에게 지나치게 높은 강도로 열적 피드백이 제공되는 경우 피부 조직이 열에 의해 변성되거나 장기간에 걸쳐 지속적으로 열적 피드백에 제공되는 경우 감각 기관에 혼란을 유발할 수 있다. 이하에서는 사용자의 피부나 감각 기관의 손상을 방지하기 위한 동작에 관하여 설명하기로 한다.
먼저 간단한 방법으로, 피드백 콘트롤러(1400)가 인가하는 전압값을 열 출력 모듈(1200)에서 접촉 대상면에 유발하는 온도차가 일정 수준이 넘지 않도록 제한할 수 있다. 예를 들면, 피드백 콘트롤러(1400)는 정전압을 열감 피드백의 포화 온도가 40℃가 되는 전압값 이하로 제한할 수 있다.
다른 방법으로는, 열적 피드백이 제공되는 시간을 제한할 수 있다. 예를 들어, 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백이 미리 정해진 시간 이상 지속적으로 인가되는 경우 열 출력 모듈(1200)에 인가되는 전원을 차단할 수 있을 것이다.
또는 열적 피드백이 제공되는 시간을 제어할 때에는 열적 피드백의 강도를 고려할 수 있다. 이는 사용자에게 약한 강도의 열적 피드백이 장기간 주어지더라도 신체 손상이 발생하지 않는 반면, 강도 높은 열적 피드백의 경우에는 짧은 시간 동안에도 신체 손상을 유발시킬 수 있기 때문이다. 예를 들어, 여러 등급의 열적 피드백을 인가할 수 있는 피드백 디바이스(100)의 경우에 피드백 콘트롤러(1400)는 현재 수행하고 있는 열적 피드백의 강도 등급을 판단하고, 판단된 강도 등급에 따라 제한 시간을 판단하고, 열적 피드백을 수행된 시간이 제한 시간을 도과한 경우 열 출력 모듈(1200)으로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
일 예로, 열적 피드백에 대한 사용자의 체감도를 향상시키기 위하여 여러 등급의 강도의 열적 피드백을 제공할 수 있다. 피드백 디바이스(100)는 각 등급 별로 제한 시간을 세팅할 수 있다. 예를 들어, 피드백 디바이스(100)에 저강도의 열적 피드백에 대해서는 제한 시간이 없으며, 고강도의 열적 피드백에 대해서는 일정 시간으로 제한 시간이 세팅되며, 중강도의 열적 피드백에 대해서는 고강도의 열적 피드백에 대한 제한 시간보다 긴 제한 시간이 세팅될 수 있다. 만일 세팅된 제한 시간 이상으로 열적 피드백을 제공해야 하는 경우에, 피드백 디바이스(100)는 제한 시간 동안 열적 피드백을 제공한 뒤 소정의 휴식 시간 동안 열적 피드백의 출력을 중단한 뒤, 휴식 시간 도과 후 다시 열적 피드백을 출력할 수 있다.
2.3. 열 역전 환각 방지 동작
이하에서는 열 역전 환각 방지 동작에 관하여 설명한다. 피드백 디바이스(100)를 이용해 열적 피드백을 제공받는 사용자는 열적 피드백이 중단될 때 열 역전 환각을 느끼게 된다. 여기서, 열 역전 환각이란 주어진 열적 피드백의 반대되는 열적 감각이 느껴지는 감각 기관의 착각을 의미한다. 구체적으로 온감 피드백의 중단 시 사용자는 순간적으로 냉감을 느끼게 되며, 냉감 피드백의 중단 시에는 순간적으로 온감을 느끼게 되는데, 이와 같이 특정 열감을 받은 이후 해당 열감이 제거되는 과정에서 반대되는 열감이 느껴지는 것이 열 역전 환각의 일종이라고 하겠다.
열 역전 환각은 열적 피드백을 이용하여 사용자에게 제공하고자 사용자 경험을 훼손할 수 있다. 예를 들어, 가상 현실 내에서 사용자가 뜨거운 주전자를 잡는 경우, 피드백 디바이스(100)는 가상 현실 체험 시스템의 일부로서 가상 현실에 대한 사용자 경험을 향상시키고자 사용자에게 온감 피드백을 제공할 수 있다. 그런데, 열적 피드백이 중단되는 과정에서 사용자가 순간적으로 차가움이 느끼게 되면 가상 현실에 대한 몰입도가 저해될 수 있다.
이하에서는 열 역전 환각에 대하여 좀더 상세하게 살펴본 뒤, 열 역전 환각을 방지하기 위한 구체적인 방법들에 대하여 설명하기로 한다.
2.3.1. 열 역전 환각의 원인
열적 피드백이 사용자에게 제공되는 과정은 간단히 다음과 같다. 먼저 피드백 콘트롤러(1400)가 열 출력 모듈(1200)에 전원을 인가한다. 열 출력 모듈(1200)에 인가되는 전원은 전원 단자(1260)를 통해 열전 소자로 전달되며, 열전 소자에서는 펠티에 효과에 의해 발열 반응이나 흡열 동작이 발생한다. 이는 열전 쌍 어레이(1240)가 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하는 것으로 해석될 수 있으며, 발열 동작이나 흡열 동작에 의해 발생한 온열/냉열은 접촉면(1600)을 통해 사용자의 피부로 전달된다. 피부로 전달된 열은 피부에 분포한 온점이나 냉점을 자극하며, 사용자는 온점이 자극된 경우 온감을, 냉점이 자극된 경우 냉감을, 양자가 동시에 자극된 경우 열 통감을 느낄 수 있다.
도 40은 본 발명의 실시예에 따른 발열 동작과 흡열 동작 시 접촉면(1600)의 온도 변화를 도시한 도면이다.
여기서, 도 40을 참조하면, 열전 쌍 어레이(1240)나 접촉면(1600) 등이 소정의 열 용량을 가지고 있으므로, 전원이 인가됨에 따라 발열 동작이나 흡열 동작을 개시되면 접촉면(1600)의 온도는 전원 인가와 동시에 바로 포화 온도에 도달하는 것이 아니라 초기 온도로부터 점차적으로 변화하여 포화 온도에 도달한다. 마찬가지로 전원이 차단되어 발열 동작이나 흡열 동작을 중지하게 되면 접촉면(1600)의 온도가 포화 온도로부터 바로 초기 온도로 돌아가는 것이 아니라 점차적으로 변화하여 초기 온도로 돌아간다.
열 역전 환각은 발열 동작이나 흡열 동작의 중지에 따라 접촉면(1600)의 온도가 초기 온도로 돌아가는 과정에서 느껴질 수 있다. 예를 들어, 온감 피드백 상황에서 발열 동작이 중지되면, 포화 온도로부터 초기 온도로 온도가 감소하며 이러한 과정에서 온감 피드백에 의해 자극받고 있던 온점의 개수가 감소하게 되며, 이로 인해 접촉면(1600)의 실제 온도가 초기 온도 이하로 내려가는 것이 아님에도 사용자는 순간적으로 냉감을 느끼게 된다. 반대 예로, 냉감 피드백 상황에서 흡열 동작이 중지되면, 포화 온도로부터 초기 온도로 온도가 증가하며 이러한 과정에서 냉감 피드백에 의해 자극받고 있던 냉점의 개수가 감소하게 되며, 이로 인해 접촉면(1600)의 실제 온도가 초기 온도 이상으로 상승하는 것이 아님에도 사용자는 순간적으로 온감을 느끼게 된다.
이를 종합하면, 열 역전 환각은 열적 피드백이 주어지는 상태에서 열적 피드백을 제거하는 방향으로 온도가 변화할 때, 물리적으로는 주어지지 않음에도 사용자에게 느껴지는 반대 방향의 열적 피드백을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
도 41은 본 발명의 실시예에 따른 열 역전 환각에 관한 도면이다.
실험적 관찰에 의하면, 열 역전 환각은 포화 온도와 초기 온도와의 차이값이 클수록 또 온도의 변화 속도가 빠를수록 강하게 나타나는 현상이 관찰되었다. 구체적으로 도 41에 도시된 바와 같이 피부 온도 대비 온도 변화량이 큰 고강도의 열적 피드백을 중단시킬 때에는, 초기 온도로 복귀하는 과정에서 해당 과정에서 발생하는 온도 변화의 크기가 크고 온도 변화의 속도가 빠르기 때문에 열 역전 환각이 강하게 느껴지며, 반대로 피부 온도 대비 온도 변화량이 작은 저강도의 열적 피드백을 중단시킬 때에는 해당 과정에서 발생하는 온도 변화의 크기가 작고 온도 변화의 속도가 느리기 때문에 열 역전 환각이 미약하게 느껴지거나 실질적으로 느껴지지 않게 된다.
2.3.2. 열 역전 환각 방지 동작
피드백 디바이스(100)는 열적 피드백의 중단 시 초기 온도로 복귀하는 과정에서 발생하는 온도 변화의 속도를 완화시킴으로써 열 역전 환각을 제거할 수 있다.
도 42는 본 발명의 실시예에 따른 완충 전압에 의한 접촉면(1600)의 온도 변화 추이에 관한 그래프이다.
도 42를 참조하면, 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백의 중단 시점에 전원을 바로 차단하는 대신 열 출력 모듈(1200)로 완충 전압을 인가할 수 있다. 완충 전압은 열적 피드백을 위한 전압과 동일한 방향이되 그 크기는 작은 전압일 수 있다. 피드백 콘트롤러(1400)가 바로 전원을 차단하는 대신 소정 시간 동안 완충 전압을 인가함에 따라 열적 피드백의 중단 시점 이후 포화 온도로부터 초기 온도로 복귀하는 온도 변화 속도가 완화시킬 수 있다. 이에 따라 열적 피드백 중단 시 온도가 급변하지 않게 되므로 열 역전 환각이 제거될 수 있다.
한편, 필요에 따라 피드백 디바이스(100)는 열 역전 환각 방지 동작에 다단계의 완충 전압을 이용하는 것도 가능하다.
도 43은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 완충 단계를 갖는 열 역전 환각 방지 동작에 따른 접촉면(1600)의 온도 변화 추이에 관한 그래프이다.
도 43을 참조하면, 피드백 디바이스(100)는 제1, 제2 및 제3의 완충 전압을 이용하여 열 역전 환각 방지 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백 중단 시 열적 피드백을 위한 전압, 제1 완충 전압, 제2 완충 전압 및 제3 완충 전압을 차례로 인가한 뒤, 최종적으로 전원을 차단할 수 있다.
고강도의 열적 피드백의 경우에는 단일 완충 전압만을 사용하는 경우라도 온도 변화 구간이 급격할 수 있는데, 다단 완충 전압을 이용하면 고강도 열적 피드백에 대해서도 열 역전 환각을 해소할 수 있다.
특히, 피드백 디바이스(100)가 여러 등급의 강도로 열적 피드백을 출력할 수 있는 경우에는 높은 등급의 열적 피드백의 중단 시 그보다 낮은 등급의 열적 피드백을 위한 전압을 완충 전압으로 이용할 수 있을 것이다.
또 이상에서는 열 역전 환각 방지 동작에서 완충 전압이 일정한 전압값을 가지는 단일 전압 내지는 스텝 전압 형태인 것으로 설명하였으나, 이와 달리 완충 전압은 시간에 따라 점진적으로 감소하는 전기 신호의 형태를 가지는 것도 가능하다.
2.3.3. 기타 완충 동작
이상에서는 열적 피드백의 출력 종료 시 열적 피드백의 출력 개시를 위해 인가된 전원(이하 ‘작동 전원’이라 하고, 작동 전원의 전압 및 전류는 각각 ‘작동 전압’ 및 ‘작동 전류’라고 함)의 중단 시점에 완충 전원을 인가하여 열 역전 환각이 발생하는 것을 방지하는 것으로 설명하였다.
그런데, 이러한 열 역전 환각 방지 동작, 즉 완충 동작을 위한 완충 전원으로 듀티 신호를 이용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 피드백 디바이스(100)에서 피드백 콘트롤러(1400)는 작동 전원의 인가 중단 시점에 작동 전원과 동일하거나 낮은 전압을 가지는 듀티 신호를 완충 전압으로 이용할 수도 있다. 여기서, 작동 전원이 듀티 신호일 수도 있는데, 이때 완충 전원은 작동 전원보다 듀티 레이트가 낮은 듀티 신호일 수 있다.
또는 열전 소자가 개별 제어 가능한 복수의 열전 쌍 그룹(1244)를 가지는 열전 쌍 어레이(1240)으로 제공되는 경우에는, 열적 피드백을 출력하기 위해 작동 전원이 인가되는 열전 쌍 그룹(1244)보다 작은 개수의 열전 쌍 그룹(1244)에 완충 구간 동안 작동 전원을 유지함으로써 완충 동작을 수행하는 것도 가능하다. 예를 들어, 5개의 열전 쌍 그룹(1244)을 가지는 열전 쌍 어레이(1240)를 이용해 열적 피드백을 출력하는 상태에서 완충 동작은 그 중 2개의 열전 쌍 그룹(1244)에 대해서는 작동 전원을 유지한 상태에서 나머지 3개의 열전 쌍 그룹(1244)에 대해서는 작동 전원을 차단함으로써, 결과적으로 열전 쌍 어레이(1240) 전체로 보면 열전 동작의 정도를 점진적으로 줄이는 형태로 완충 동작을 수행하는 것도 가능하다.
한편, 이상의 설명에서는 완충 동작이 작동 전원의 인가 중단 시점에 연이어 완충 전원을 인가하는 것으로 통해 수행되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 작동 전원의 인가 중단 시점으로부터 소정 시간 경과한 시점에 완충 전원을 인가하는 것을 통해서도 수행될 수 있다.
2.3.4. 열 피드백의 강도를 고려한 열 역전 환각 방지 동작
한편, 열 역전 환각은 비교적 강한 강도의 열적 피드백의 중단에 의해서만 발생하며, 비교적 약한 강도의 열적 피드백의 중단에 의해서는 실질적으로 발생하지 않을 수도 있다.
따라서, 피드백 디바이스(100)가 여러 강도의 열적 피드백을 제공하는 경우에는 열적 피드백의 강도에 따라 열 역전 환각 방지 동작을 수행할지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 피드백 디바이스(100)는 열 역전 환각 현상이 발생하지 않는 약한 강도의 열적 피드백에 대해서는 열 역전 환각 방지 동작이 불필요하므로 이를 수행할지 않는 것이다.
도 44는 본 발명의 실시예에 따른 여러 강도의 열적 피드백의 중단에 따른 온도 변화 추이를 도시한 그래프이다.
도 44를 참조하면, 피드백 디바이스(100)가 온감 피드백과 냉감 피드백에 대하여 각각 5 등급으로 제공하는데, 이때 열적 피드백은 상위의 3등급에 대해서만 발생할 수 있다. 이 경우, 피드백 디바이스(100)는 상위 3등급에 대해서는 열 역전 환각 방지 동작을 수행하고, 나머지 하위 2등급에 대해서는 열 역전 환각 방지 동작을 수행하지 않을 수 있다. 구체적으로 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백의 강도에 관한 정보를 획득하고, 열적 피드백 강도가 미리 정해진 등급 이상인지 이하인지 여부를 판단하고, 미리 정해진 등급 이하인 경우에는 열적 피드백 중단 시점 이후 소정 시간 동안 열 출력 모듈(1200)에 완충 전압을 인가한 뒤 소정 시간 이후 전원을 완전 차단하고, 미리 정해진 등급 이하인 경우에는 열적 피드백 중단 시 열 출력 모듈(1200)에 인가되고 있는 전압을 즉시 차단할 수 있다.
이처럼 피드백 디바이스(100)가 여러 강도의 열적 피드백을 제공하며, 그 중 상위 강도의 열적 피드백에서는 열 역전 환각이 발생하고 하위 강도의 열적 피드백에서는 열 역전 환각이 발생하지 않는 경우라면, 열 역전 환각을 발생시키지 않는 하위 강도의 열적 피드백에 이용되는 전압을 완충 전압으로 이용할 수도 있다.
한편, 완충 전압의 크기나 완충 구간의 시간 길이(완충 전압이 인가되는 시간 길이) 역시 열적 피드백의 강도에 따라 다르게 설정될 수 있다. 따라서, 피드백 디바이스(100)는 강도가 높은 열적 피드백에 대한 완충 전압을 강도가 낮은 열적 피드백에 대한 완충 전압보다 크게 설정할 수 있다. 또 피드백 디바이스(100)는 강도가 높은 열적 피드백에 대한 완충 구간을 강도가 낮은 열적 피드백에 대한 완충 구간보다 길게 설정할 수 있다.
2.3.5. 온감/냉감 피드백에 따른 열 역전 환각 방지 동작
이상에서 설명한 열 역전 환각 현상은 동일한 조건의 온감 피드백과 냉감 피드백에서 서로 다르게 느껴질 수 있다. 이는 온감 피드백의 중단에 따른 온도 변화 속도와 냉감 피드백의 중단에 따른 온도 변화 속도와 서로 상이하기 때문이다.
도 45는 본 발명의 실시예에 따른 동일한 강도의 온감 피드백과 냉감 피드백에서 온도 변화 속도의 차이를 도시한 그래프이다.
도 45를 참조하면, 온감 피드백의 중단 시 발생하는 온도 감소의 속도의 크기가 냉감 피드백 중단 시 발생하는 온도 증가의 속도의 크기보다 작은 것을 볼 수 있다.
열전 소자에서 전기 에너지가 인가될 때 전기 에너지의 일부가 발열 반응과 흡열 반응을 유도하는 한편 나머지 일부가 열 에너지로 변환된다. 여기서, 열 에너지로 직접 변환된 부분은 열전 소자에 배면에 연결된 방열판 등을 통해 방출되지만 그 일부는 잔열의 형태로 열전 소자에 남아있게 된다. 열전 소자에 전기 에너지 공급이 중단되면 발열 측과 흡열 측은 전도에 의해 열 평형 상태를 이루려고 한다. 또 열적 피드백의 중단에 따른 접촉면(1600) 또는 열전 쌍 어레이(1240)의 전면의 온도 변화에는 열전 쌍 어레이(1240)의 배면의 온도에 더하여 잔열이 작용할 수 있다. 이때, 잔열은 온감 피드백 종료 시에는 접촉면(1600) 또는 열전 쌍 어레이(1240)의 전면의 온도 감소를 저해하는 요인으로 작용하며 반대로 냉감 피드백 종료 시에는 접촉면(1600) 또는 열전 쌍 어레이(1240)의 전면의 온도 증가를 강화하는 요인으로 작용한다. 따라서, 일반적으로 온감 피드백의 중단 시의 온도 변화 속도가 냉감 피드백 중단 시의 온도 변화 속도보다 작게 된다. 결과적으로 동일 조건의 온감 피드백과 냉감 피드백 중 냉감 피드백의 중단 시에 열 역전 환각이 보다 강하게 느껴질 수 있다.
이러한 점을 고려하면, 피드백 디바이스(100)는 열 역전 환각 방지 동작을 온감 피드백 종료 시와 냉감 피드백 종료 시에 상이하게 처리할 수 있다,
도 46은 본 발명의 실시예에 따른 온감 피드백과 냉감 피드백의 종료 시 완충 구간의 시간 차이를 도시한 도면이다.
예를 들면, 도 46에 도시된 바와 같이 피드백 디바이스(100)는 냉감 피드백의 완충 구간의 길이를 온감 피드백의 완충 구간의 길이보다 길게 설정할 수 있다. 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백의 종료 시 열적 피드백의 종류를 판단하고, 열적 피드백의 종류를 고려하여 완충 구간의 길이를 결정하고, 결정된 완충 구간에 해당하는 시간 동안 열 출력 모듈(1200)에 완충 전압을 인가할 수 있다. 즉, 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백이 온감 피드백인지 열감 피드백인지 판단하고, 온감 피드백이면 제1 시간 길이로 완충 구간을 설정하고, 냉감 피드백이면 제1 시간 길이보다 긴 제2 시간 길이로 완충 구간을 설정할 수 있다.
또 피드백 디바이스(100)는 열적 피드백의 강도에 따라 열 역전 방지 동작의 수행 여부를 결정할 때도, 열적 피드백의 종류를 고려할 수 있다. 예를 들어, 도 44를 참조하여 설명에서는 온감 피드백 5단계와 냉감 피드백 5단계에서 각각 상위 3단계에 대해서는 열 역전 환각 방지 동작을 수행하고 나머지 하위 2단계에 대해서는 열 역전 환각 방지 동작을 수행하지 않는 것으로 설명하였는데, 온감 피드백과 냉감 피드백이 동일한 단계에서 동일한 강도를 가지는 것으로 가정하면 온감 피드백에 대해서는 상위 2단계의 종료 시에만 열 역전 환각 방지 동작을 수행하는 경우도 가능할 것이다.
2.3.6. 열 그릴 피드백의 종료에 따른 따른 열 역전 환각 방지 동작
이상에서는 열 역전 환각 방지 동작에 대하여 온감 피드백 및 냉감 피드백을 중심으로 설명하였으나, 열 그릴 피드백의 경우에도 유사한 현상이 발생할 수 있다.
도 47은 본 발명의 실시예에 따른 열 그릴 피드백의 종료 시의 접촉면(1600)의 온도 변화를 도시한 그래프이다.
동일한 강도의 발열 동작과 흡열 동작을 동시에 수행함으로써 제공되는 열 그릴 피드백을 종료한 경우, 도 47을 참조하여 온감 피드백과 냉감 피드백을 제공하던 부위의 온도 변화를 살펴보면, 냉감 피드백을 제공하던 부위의 온도가 먼저 초기 온도에 도달한 뒤 온감 피드백을 제공하던 부위의 온도가 초기 온도에 도달하는 것을 볼 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 잔열에 의한 것으로 사료된다. 이에 따라 피드백 디바이스(100)의 입장에서는 발열 동작과 흡열 동작을 동시에 중단했다 하더라도 사용자의 입장에서는 중립 열 그릴 피드백의 종료 시 온감이 느껴질 수 있으며, 이는 피드백 디바이스(100)가 의도치 않은 온감이다.
도 48은 본 발명의 실시예에 따른 열 그릴 피드백의 종료 시 온감 제거를 위한 동작을 도시한 그래프이다.
따라서, 피드백 디바이스(100)는 열 그릴 피드백의 종료를 위해 발열 동작과 흡열 동작을 중단할 때 흡열 동작의 종료 시점을 발열 동작의 종료 시점보다 늦추는 것을 통해 열 그릴 피드백의 종료 시 느껴지는 온감을 제거할 수 있다. 구체적으로 피드백 콘트롤러(1400)는 열 그릴 피드백 완료 시, 열 출력 모듈(1200)에 정전압은 제1 시점까지 인가하고, 역전압은 제1 시점보다 나중인 제2 시점까지 인가하여 열 그릴 피드백 종료 시 느껴지는 온감을 제거할 수 있다.
그런데, 중립 열 그릴 피드백을 종료하는 경우에는 때때로 온감 대신 냉감이 느껴지는 경우가 있을 수 있다. 중립 열 그릴 피드백은 발열 동작과 흡열 동작에 따른 온도 비율이 중립 비율인 경우에 출력될 수 있으며, 중립 비율에 따르면 초기 온도에 비한 온도 차이가 발열 동작일 때보다 흡열 동작일 때 더 크다.
구체적으로 중립 비율이 약 2.5인 경우, 중립 열 그릴 피드백 종료 시 접촉면(1600)의 온도는 발열 부위가 먼저 초기 온도에 도달한 뒤 흡열 부위가 초기 온도에 도달할 수 있다. 이때에는 피드백 디바이스(100)는 열 그릴 피드백의 종료를 위해 발열 동작 및 흡열 동작을 중단할 때 흡열 동작의 종료 시점을 발열 동작의 종료 시점보다 앞당기는 것을 통해 열 그릴 피드백의 종료 느껴지는 냉감을 제거할 수 있다.
구체적으로 피드백 콘트롤러(1400)는 열 그릴 피드백 완료 시, 열 출력 모듈(1200)에 역전압은 제1 시점까지 인가하고, 정전압은 제1 시점보다 나중인 제2 시점까지 인가하여 열 그릴 피드백 종료 시 느껴지는 냉감을 제거할 수 있다.
그런데, 여기서 발열 부위와 흡열 부위의 온도 중 발열 부위의 온도가 먼저 초기 온도에 도달한 뒤 흡열 부위의 온도가 초기 온도에 도달하기까지의 기간 동안 사용자가 냉감을 느낄 수 있는 것으로 설명하였으나 개인에 따라서는 흡열 부위의 온도 변화 속도가 발열 부위의 온도 변화 속도보다 빠르기 때문에 냉감 대신 열 역전 환각으로서 온감을 느낄 수도 있다. 이때에는 피드백 디바이스(100)는 열 그릴 피드백의 종료를 위해 발열 동작 및 흡열 동작을 중단할 때 발열 동작의 종료 시점을 흡열 동작의 종료 시점보다 늦추는 것을 통해 열 그릴 피드백의 종료 느껴지는 온감을 제거할 수 있다.
또는 열 통감을 위해 발열 동작과 흡열 동작을 종료할 때 각각의 동작의 종료에 따른 온도 변화에 의해 열 역전 환각이 느껴지는 것을 방지하기 위하여 각각의 동작 종료 시점에 완충 동작을 수행하는 것도 가능함은 물론이며, 이에 관해서는 이미 열 역전 환각의 방지 동작 부분에서 상세히 설명한 바 있으므로 자세한 설명을 생략하기로 한다.
2.3. 열 이동 동작
이하에서는 열 이동 동작에 관하여 설명한다. 여기서, 열 이동 동작이란 열 출력 모듈의 영역 상에서 열을 이동시키는 동작으로, 이는 개별 제어 가능한 복수의 열전 쌍 그룹(1244)으로 이루어진 열 출력 모듈(1200)을 이용하여 수행될 수 있다.
도 49는 본 발명의 실시예에 따른 열 이동 동작을 위한 전기 신호의 일 예에 관한 개략도이고, 도 50은 도 49에 따른 열 이동 동작을 도시한 도면이다.
도 49 및 도 50dmf 참조하면, 열 출력 모듈(1200)은 제1 열전 쌍 그룹(1244-1), 제2 열전 쌍 그룹(1244-2), 제3 열전 쌍 그룹(1244-3) 및 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)을 포함할 수 있다.
이때, 피드백 콘트롤러(1400)는 열전 소자 그룹들에게 순서대로 전원을 인가할 수 있다. 이에 따라 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)이 먼저 열전 동작(여기서, 열전 동작은 발열 동작, 흡열 동작 및 열 그릴 동작을 포함함)을 수행할 수 있다. 이후 제2, 제3, 제4 열전 쌍 그룹(1244-2, 1244-3, 1244-4) 순으로 열전 동작을 수행할 수 있다.
또 피드백 콘트롤러(1400)는 특정 열전 쌍 그룹(1244)에 대한 전원을 인가하는 시점에 그 전 열전 쌍 그룹(1244)에 대한 전원을 차단할 수 있다. 이에 따라 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)은 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)이 열전 동작을 개시할 때 열전 동작을 중단하고, 제2 열전 쌍 그룹(1244-3)은 제3 열전 쌍 그룹(1244-3)이 열전 동작을 개시할 때 열전 동작을 중단하고, 제3 열전 쌍 그룹(1244-3)은 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)이 열전 동작을 개시할 때 열전 동작을 중단할 수 있다.
이에 따라 사용자는 접촉면 상에서 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)이 배치되는 영역으로부터 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)이 배치되는 영역으로 열이 이동하는 것을 느낄 수 있다.
상술한 본 예는 다음과 같이 활용될 수 있다.
예를 들어, 피드백 디바이스에서 복수의 열전 소자 그룹이 사용자에게 파지된 상태에서 수평 방향으로 배치된 경우라면, 일측으로부터 타측 방향으로 냉열을 이동시켜 사용자가 시원한 바람이 지나가는 느낌을 제공할 수 있다. 또 온열을 이동시키면 열원이 지나가는 느낌을 제공할 수 있다.
도 51은 본 발명의 실시예에 따른 열 이동 동작을 위한 전기 신호의 다른 예에 관한 개략도이고, 도 52는 도 51에 따른 열 이동 동작을 도시한 도면이다.
도 51 및 도 52를 참조하면, 열 출력 모듈(1200)은 제1 열전 쌍 그룹(1244-1), 제2 열전 쌍 그룹(1244-2), 제3 열전 쌍 그룹(1244-3) 및 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)을 포함할 수 있다.
이때, 피드백 콘트롤러(1400)는 열전 쌍 그룹(1244)들에게 순서대로 전원을 인가할 수 있다. 이에 따라 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)이 먼저 열전 동작을 수행할 수 있다. 이후 제2, 제3, 제4 열전 쌍 그룹(1244-2, 1244-3, 1244-4) 순으로 열전 동작을 수행할 수 있다.
또 피드백 콘트롤러(1400)는 특정 열전 쌍 그룹(1244)에 대한 전원을 인가하는 시점으로부터 미리 정해진 시간 이후에 이전 열전 쌍 그룹에 대한 전원을 차단할 수 있다. 이에 따라 사용자는 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)에 의한 열적 체감이 종료될 때, 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)에 의한 열감을 체감할 수 있고, 제2 열전 쌍 그룹(1244-2)에 의한 열적 체감이 종료될 때, 제3 열전 쌍 그룹(1244-3)에 의한 열감을 체감할 수 있고, 제3 열전 쌍 그룹(1244-2)에 의한 열적 체감이 종료될 때, 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)에 의한 열감을 체감할 수 있다.
이는 열전 쌍 그룹에 전원이 인가된 시점으로부터 접촉면이 사용자가 열감을 느끼는 온도에 도달하기까지 소정의 시간이 필요한데, 이를 고려한 것이다. 즉, 상기의 미리 정해진 시간은 열전 소자에 전원이 인가된 후 접촉면의 온도가 열감 전달하기 적합한 온도에 도달하기까지의 지연 시간에 대응될 수 있다.
이에 따라 사용자는 접촉면 상에서 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)이 배치되는 영역으로부터 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)이 배치되는 영역으로 열이 이동하는 것을 자연스럽게 느낄 수 있다.
도 53은 본 발명의 실시예에 따른 열 이동 동작을 위한 전기 신호의 또 다른 예에 관한 개략도이고, 도 54는 53에 따른 열 이동 동작을 도시한 도면이다.
도 53 및 도 54를 참조하면, 열 출력 모듈(1200)은 제1 열전 쌍 그룹(1244-1), 제2 열전 쌍 그룹(1244-2), 제3 열전 쌍 그룹(1244-3) 및 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)을 포함할 수 있다.
이때, 피드백 콘트롤러(1400)는 열전 쌍 그룹(1244)들에게 순서대로 전원을 인가할 수 있다. 이에 따라 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)이 먼저 열전 동작을 수행할 수 있다. 이후 제2, 제3, 제4 열전 쌍 그룹(1244-2, 1244-3, 1244-4) 순으로 열전 동작을 수행할 수 있다.
또 피드백 콘트롤러(1400)는 기 전원이 인가된 열전 소자에 대해서는 전원을 차단하지 않을 수 있다. 이에 따라 사용자는 접촉면 상에서 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)이 배치되는 영역으로부터 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)이 배치되는 영역으로 열이 차오르는 것을 느낄 수 있다.
상술한 본 예는 다음과 같이 활용될 수 있다.
예를 들어, 피드백 디바이스에서 복수의 열전 쌍 그룹(1244)이 사용자에게 파지된 상태에서 수직 방향으로 배치된 경우라면, 하측으로부터 상측 방향으로 냉열을 이동시켜 사용자가 신체의 아래쪽으로부터 차가운 물에 몸을 담그는 느낌을 제공할 수 있다.
도 55는본 발명의 실시예에 따른 열 이동 동작을 위한 전기 신호의 다시 또 다른 예에 관한 개략도이고, 도 56는 도 55에 따른 열 이동 동작을 도시한 도면이다.
도 55 및 도 56을 참조하면, 열 출력 모듈(1200)은 제1 열전 쌍 그룹(1244-1), 제2 열전 쌍 그룹(1244-2), 제3 열전 쌍 그룹(1244-3) 및 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)을 포함할 수 있다.
이때, 각 열전 쌍 그룹(1244)은 모두 전원을 인가받아 열전 동작을 수행하고 있는 상태이다.
이 상태에서 피드백 콘트롤러(1400)는 열전 쌍 그룹(1244)들에게 순서대로 전원을 차단할 수 있다. 이에 따라 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)이 먼저 열전 동작 중단하고, 이후 제2, 제3, 제4 열전 쌍 그룹(1244-2, 1244-3, 1244-4) 순으로 열전 동작을 중단할 수 있다.
이에 따라 사용자는 접촉면 상에서 제1 열전 쌍 그룹(1244-1)이 배치되는 영역으로부터 제4 열전 쌍 그룹(1244-4)이 배치되는 영역으로 열이 빠지는 것을 느낄 수 있다.
상술한 본 예는 다음과 같이 활용될 수 있다.
예를 들어, 피드백 디바이스에서 복수의 열전 쌍 그룹(1244)이 사용자에게 파지된 상태에서 수직 방향으로 배치된 경우라면, 하측으로부터 상측 방향으로 냉열을 이동시켜 사용자가 신체의 아래쪽으로부터 차가운 물에 몸이 벗어나는 느낌을 제공할 수 있다.
상술한 열 이동 동작의 예에서는 네 개의 열전 쌍 그룹(1244)이 1차원 어레이로 배치되는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 열 이동 동작에서 열전 쌍 그룹(1244)의 개수나 배치 형태가 상술한 예로 한정되는 것은 아니다.
3. 열적 피드백 제공 방법
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법에 관하여 설명한다. 열적 피드백 제공 방법에 관해서는 상술한 피드백 디바이스(100)와 피드백 디바이스(100)의 동작을 이용하여 설명하기로 한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하므로, 열적 피드백 제공 방법이 피드백 디바이스(100)나 피드백 디바이스(100)의 동작에 의해 한정되는 것은 아님에 유의해야 한다.
또 이하의 설명에서 피드백 디바이스(100)가 게이밍 콘트롤러(100a) 형태인 것을 기준으로 설명한다. 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것에 불과하므로, 열적 피드백 제공 방법을 수행하는 피드백 디바이스(100)의 종류가 게이밍 콘트롤러(100a) 타입으로 한정되는 것은 아니며, 다른 형태의 피드백 디바이스(100)에도 범용적으로 적용 가능한 것임을 밝혀둔다.
3.1. 열적 피드백 개시 및 종료 방법
도 57은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제1 예에 관한 순서도이다.
도 57에 따른 열적 피드백 제공 방법은, 열적 피드백을 개시하고 종료하는 방법으로서, 피드백 요청 메시지를 획득하는 단계(S1100), 피드백 정보를 획득하는 단계(S1200), 피드백 정보에 기초하여 전기 신호를 출력하는 단계(S1300), 전기 신호에 따라 열적 피드백을 제공하는 단계(S1400) 및 피드백 종료 메시지에 따라 열적 피드백을 종료하는 단계(S1500)를 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 피드백 요청 메시지를 획득할 수 있다(S1100). 예를 들어, 게임 콘솔은 게임 내의 정보 처리 결과에 따라 피드백 요청 메시지를 생성하고, 이를 피드백 디바이스(100)에 송신할 수 있다. 피드백 디바이스(100)에서는 어플리케이션 콘트롤러(2700)가 통신 모듈(2500)을 통해 피드백 요청 메시지를 수신할 수 있다.
한편, 피드백 디바이스(100)가 스탠드 얼론으로 동작하는 경우에는 피드백 디바이스(100)가 자체적으로 피드백 요청 메시지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 콘트롤러(2700)는 입력 모듈(2200)을 통해 사용자 입력의 형태로 피드백 요청 메시지를 획득할 수 있다. 다른 예를 들어, 어플리케이션 콘트롤러(2700)는 센서 모듈이 감지한 특정 조건을 피드백 요청 메시지로 획득할 수 있다.
피드백 요청 메시지가 획득되면 피드백 정보를 획득할 수 있다(S1200). 여기서, 피드백 정보란 열적 피드백의 종류, 열적 피드백의 강도 및 열적 피드백이 인가되는 시간에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. 이러한 정보들은 직접적으로 열적 피드백의 종류, 강도, 시간 등에 관한 데이터를 포함할 수도 있지만, 이와 달리 열적 피드백의 종류, 강도, 시간 등에 관한 데이터를 간접적으로 포함할 수도 있다.
일 예로, 피드백 요청 메시지에는 피드백 정보가 포함되어 있을 수 있다. 예를 들어, 게임 콘솔로부터 수신되는 피드백 요청 메시지에는 피드백 정보가 포함되어 있어, 어플리케이션 콘트롤러(2700)는 피드백 요청 메시지로부터 피드백 정보를 획득할 수 있다.
다른 예로, 피드백 정보는 메모리(2600)에 저장되어 있으며, 피드백 요청 메시지에는 직접적으로 피드백 정보가 포함되는 대신 메모리(2600)에 저장된 피드백 정보를 획득하기 위한 식별자가 포함되어 있을 수도 있다. 예를 들어, 게임 콘트롤러는 수신된 피드백 요청 메시지로부터 식별자를 추출하고 추출된 식별자로부터 메모리(2600)에 저장된 피드백 정보 테이블로부터 수신한 피드백 요청 메시지에 대응하는 피드백 정보를 획득할 수 있다.
다른 예로, 피드백 요청 메시지는 단순히 열적 피드백의 개시를 요청할 수 있으며, 어플리케이션 콘트롤러(2700)는 피드백 요청 메시지에 따라 메모리(2600)로부터 기 저장되어 있는 피드백 정보를 로딩하여 획득할 수 있다.
다음으로, 피드백 정보에 기초하여 전기 신호를 출력할 수 있다(S1300). 어플리케이션 콘트롤러(2700)는 피드백 정보를 피드백 콘트롤러(1400)에 전달하고, 피드백 콘트롤러(1400)는 피드백 정보에 기초하여 열 출력 모듈(1200)에 인가할 전기 신호를 발생시킬 수 있다.
피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백의 종류에 기초하여 인가할 전기 신호의 전압이 전압의 방향을 판단할 수 있다. 예를 들어, 열적 피드백이 온감 피드백인 경우에는 피드백 콘트롤러(1400)는 인가할 전압이 정전압인 것으로 판단하며, 열적 피드백이 냉감 피드백인 경우에는 역전압인 것으로 판단하며, 열 그릴 피드백인 경우에는 정전압과 역전압을 동시에 또는 시간 분할하여 인가하기로 판단할 수 있다.
또 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백의 강도에 기초하여 인가할 전압의 크기를 판단할 수 있다. 메모리(2600)에는 열적 피드백의 강도 별 전압 크기에 관한 전압 테이블이 저장되어 있을 수 있다. 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백의 강도에 기초하여 전압 테이블을 참조하여 인가할 전압의 크기를 판단할 수 있다. 한편, 열적 피드백의 종류에 따라 인가될 전압의 강도가 상이할 수도 있으므로, 전압 테이블 참조 시 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백의 종류도 함께 고려할 수 있다.
또 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백이 인가될 시간에 관한 정보에 기초하여 전압을 인가할 기간을 판단할 수 있다.
전압의 방향, 크기, 인가 시간이 정해지면, 피드백 콘트롤러(1400)는 정해진 결과에 대응하는 전기 신호를 열 출력 모듈(1200)에 인가할 수 있다.
열 출력 모듈(1200)은 전원 단자(1260)를 통해 전기 신호를 인가받고, 이에 따라 열전 쌍 어레이(1240)가 발열 동작이나 흡열 동작 또는 열 그릴 동작을 수행할 수 있다(S1400). 이에 따라 피드백 디바이스(100)는 열적 피드백을 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다.
마지막으로 피드백 종료 메시지를 획득하고 열적 피드백을 종료할 수 있다(S1500). 피드백 종료 메시지는 피드백의 종료를 지시하는 것으로, 피드백 디바이스(100)는 피드백 요청 메시지를 획득한 방식과 유사한 방법으로 피드백 종료 메시지를 획득할 수 있다. 피드백 디바이스(100)는 피드백 종료 메시지가 수신되면 수행 중이던 열적 피드백에 관한 동작을 중지할 수 있다. 다만, 열적 피드백에 관한 동작을 종료하기 위해 반드시 피드백 종료 메시지가 필요한 것은 아니다. 예를 들어, 피드백 정보에 열적 피드백이 인가될 시간에 관한 정보가 포함되어 있는 경우에는, 피드백 디바이스(100)는 해당 시간만큼 열적 피드백을 인가한 뒤 열적 피드백에 관한 동작을 중단하여 열적 피드백을 종료시킬 수도 있다.
3.2. 열 그릴 피드백 제공 방법
3.2.1. 전압 제어를 통한 열 그릴 피드백 제공 방법
도 58은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제2 예에 관한 순서도이다.
도 58에 따른 열적 피드백 제공 방법은, 전압 제어를 통한 열 그릴 피드백을 제공하는 방법으로서, 피드백 요청 메시지를 획득하는 단계(S2100), 피드백 정보를 획득하는 단계(S2200), 피드백 정보에 기초하여 수행할 열적 피드백의 종류를 판단하는 단계로, 특히 열 그릴 피드백인지 여부를 판단하는 단계(S2300). 열적 피드백의 종류가 열 그릴 피드백인 경우, 열 그릴 동작을 위해 인가할 전압을 결정하는 단계(S2400) 및 높은 강도의 온감 피드백과 낮은 강도의 냉감 피드백을 동시에 출력하는 단계(S2500)를 포함할 수 있다.
이러한 열적 피드백 제공 방법의 제2 예는 다음의 특징을 갖는 피드백 디바이스(100)에 의해 수행될 수 있다.
첫째로, 피드백 디바이스(100)는 접촉면(1600)의 일부와 다른 일부에서 발열 동작과 흡열 동작을 동시에 수행할 수 있다. 이를 위해 열전 쌍 어레이(1240)는 복수의 열전 쌍 그룹(1244)을 포함하며, 피드백 콘트롤러(1400)는 복수의 열전 쌍 그룹(1244)을 개별 제어할 수 있다.
둘째로, 피드백 디바이스(100)는 온감 피드백 및 냉감 피드백을 각각 다단계로 구현할 수 있다. 이를 위해 피드백 콘트롤러(1400)는 다단계의 정전압 및 다단계의 역전압으로 전기 신호를 출력할 수 있다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 피드백 요청 메시지를 획득할 수 있다(S2100). 본 단계는 열적 피드백 제공 방법의 제1 예에서의 단계 S1100과 유사할 수 있다.
다음으로, 피드백 정보를 획득할 수 있다(S2200). 본 단계는 열적 피드백 제공 방법의 제1 예에서의 단계 S1200과 유사할 수 있다.
다만, 피드백 정보에는 적어도 열적 피드백의 종류에 대한 정보가 포함되며, 또 열적 피드백의 종류에는 온감 피드백, 냉감 피드백 및 열 그릴 피드백이 포함된다. 물론, 피드백 정보에는 이외에도 열적 피드백의 강도 및 열적 피드백이 인가되는 시간에 대한 정보 등이 추가로 포함되는 것도 가능하다.
다음으로 피드백 정보에 기초하여 수행할 열적 피드백의 종류를 판단할 수 있다(S2300).
열적 피드백의 종류가 열감 피드백인 경우, 피드백 콘트롤러(1400)는 열 출력 모듈(1200)에 정전압을 인가하고 열 출력 모듈(1200)은 발열 동작을 수행한다. 열적 피드백의 종류가 냉감 피드백인 경우, 피드백 콘트롤러(1400)는 열 출력 모듈(1200)에 역전압을 인가하고 열 출력 모듈(1200)은 흡열 동작을 수행한다. 이때, 피드백 콘트롤러(1400)는 피드백 정보 중 열적 피드백의 강도에 관한 정보를 이용하여 정전압 또는 역전압의 전압 레벨을 조절할 수도 있을 것이다.
열적 피드백의 종류가 열 그릴 피드백인 경우, 다음과 같이 열 그릴 동작을 수행한다.
열 그릴 동작을 위해 인가할 전압을 결정한다(S2400).
메모리(2600)에는 전압 레벨 테이블과 열전 쌍 그룹(1244) 테이블이 저장되어 있을 수 있다.
전압 레벨 테이블은 다단계의 온감 피드백과 냉감 피드백 별 전압 레벨에 관한 것이다. 예를 들어, 4단계의 온감 피드백과 냉감 피드백을 제공하는 피드백 디바이스(100)의 메모리(2600)에는 4단계의 온감 피드백에 필요한 전압값과 4단계의 냉감 피드백에 필요한 전압값이 저장되어 있을 수 있다. 온감 피드백과 냉감 피드백이 동일한 크기의 전압을 사용한다면, 4단계에 대해 4개의 전압값만이 저장되어 있는 것도 가능하다.
또 열전 쌍 그룹(1244) 테이블은 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 열전 쌍 그룹(1244)에 대한 정보일 수 있다.
피드백 콘트롤러(1400)는 메모리(2600)의 전압 레벨 테이블을 참조하여 열 그릴 동작에 필요한 정전압 레벨 및 역전압 레벨을 획득할 수 있다. 중립 열 그릴 피드백의 경우에는 흡열 동작의 세기가 발열 동작의 세기보다 강해야 하므로, 피드백 콘트롤러(1400)는 열 그릴 동작에 필요한 정전압의 레벨을 열 그릴 동작에 필요한 역전압의 레벨보다 낮은 레벨로 결정할 수 있다. 예를 들어, 피드백 디바이스(100)는 1단계의 정전압과 4단계의 역전압을 선택하거나 또는 1단계의 정전압과 3단계의 역전압을 선택할 수 있다. 각 수치는 피드백 디바이스(100)의 전압 설계값에 다소 변경될 수 있으나, 역전압의 레벨이 정전압의 레벨보다 커야 하는 것은 필수이다.
한편, 중립 열 그릴 피드백을 수행하기 위해서는 출력될 온감 피드백에 대한 냉감 피드백의 강도가 중립 비율이 되어야 하므로, 피드백 콘트롤러(1400)는 정전압과 역전압을 전압 크기를 정전압에 따른 온감 피드백에 대한 역전압에 따른 냉감 피드백의 강도가 중립 비율에 근사할 수 있는 값으로 선택할 수 있다.
마지막으로, 높은 강도의 온감 피드백과 낮은 강도의 냉감 피드백을 동시에 출력한다(S2500).
전압 레벨이 결정되면, 피드백 콘트롤러(1400)는 열전 쌍 그룹(1244) 테이블을 참조하여 제1 열전 쌍 그룹(1244)에 정전압을 인가하고 제2 열전 쌍 그룹(1244)에 역전압을 인가하며, 여기서 역전압은 정전압보다 큰 크기를 가진다. 이는 열적 피드백의 강도 관점에서는 열 그릴 동작에 이용되는 흡열 동작의 세기가 발열 동작의 세기보다 큰 것을 의미한다.
이상의 단계들에 의해 피드백 디바이스(100)는 열 그릴 피드백을 수행할 수 있다.
3.2.2. 영역 조절을 통한 열 그릴 피드백 제공 방법
도 59는 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제3 예에 관한 순서도이다.
도 59에 따른 열적 피드백 제공 방법은, 영역 조절을 통한 열 그릴 피드백을 제공하는 방법으로서, 피드백 요청 메시지를 획득하는 단계(S3100), 피드백 정보를 획득하는 단계(S3200), 피드백 정보에 기초하여 수행할 열적 피드백의 종류를 판단하되, 특히 열 그릴 피드백인지 여부를 판단하는 단계(S3300), 열 그릴 동작을 위해 전압을 인가할 영역을 결정하는 단계(S3400) 및 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 열전 쌍 그룹(1244)을 통해 각각 동시에 온감 피드백과 냉감 피드백을 출력하는 단계(S3500)를 포함할 수 있다.
이러한 열적 피드백 제공 방법의 제3 예는, 접촉면(1600)의 일부와 다른 일부에서 발열 동작과 흡열 동작을 동시에 수행할 수 있고 열전 쌍 어레이(1240)에 복수의 열전 쌍 그룹(1244)이 포함되며, 피드백 콘트롤러(1400)가 복수의 열전 쌍 그룹(1244)을 개별 제어할 수 있는 피드백 디바이스(100)에 의해 수행될 수 있다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 피드백 요청 메시지를 획득하고(S3100), 피드백 정보를 획득하고(S3200), 피드백 정보에 기초하여 수행할 열적 피드백의 종류를 판단하되, 특히 열 그릴 피드백인지 여부를 판단할 수 있다(S3300). 본 단계들은 각각 열적 피드백 제공 방법의 제2 예에서의 단계 S2100, S2200, S2300과 유사할 수 있다.
열적 피드백의 종류가 열 그릴 피드백인 경우, 다음과 같이 열 그릴 동작을 수행한다.
열 그릴 동작을 위해 전압을 인가할 영역을 결정한다(S3400).
피드백 콘트롤러(1400)는 열전 쌍 어레이(1240)에 포함된 복수의 열전 쌍 그룹(1244) 중 열 그릴 동작을 위해 발열 동작을 수행할 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 흡열 동작을 수행할 제2 열전 쌍 그룹(1244)을 결정한다. 이때, 피드백 콘트롤러(1400)는 발열 동작에 따른 제1 열전 쌍 그룹(1244)의 온도 변화량과 흡열 동작에 따른 제2 열전 쌍 그룹(1244)의 온도 변화량의 비율 및 제1 열전 쌍 그룹(1244)이 차지하는 면적과 제2 열전 쌍 그룹(1244)이 차지하는 면적의 비율을 고려하여 중립 비율이 성립되도록 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 열전 쌍 그룹(1244)을 선택할 수 있다.
예를 들어, 피드백 콘트롤러(1400)는 발열 동작에 따른 온도 변화량과 흡열 동작에 따른 온도 변화량의 비율이 동일한 경우, 영역 관점에서의 중립 비율이 성립하도록 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 열전 쌍 그룹(1244)을 결정할 수 있다.
마지막으로, 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 열전 쌍 그룹(1244)을 통해 각각 동시에 온감 피드백과 냉감 피드백을 출력한다(S3500).
피드백 콘트롤러(1400)는 제1 열전 쌍 그룹(1244)에 정전압을 인가하고, 제2 열전 쌍 그룹(1244)에 역전압을 인가한다. 이에 따라 제1 열전 쌍 그룹(1244)에서는 발열 동작이 수행되고, 제2 열전 쌍 그룹(1244)에서는 흡열 동작이 수행된다. 결과적으로 각각의 영역에서 온감 피드백이 냉감 피드백이 수행되어 사용자에게 열 그릴 피드백이 제공될 수 있다.
이상의 단계들에 의해 피드백 디바이스(100)는 열 그릴 피드백을 수행할 수 있다.
3.2.3. 시간 분할을 통한 열 그릴 피드백 제공 방법
도 60은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제4 예에 관한 순서도이다.
도 60에 따른 열적 피드백 제공 방법은, 시간 분할을 통한 열 그릴 피드백을 제공하는 방법으로서, 피드백 요청 메시지를 획득하는 단계(S4100), 피드백 정보를 획득하는 단계(S4200), 피드백 정보에 기초하여 수행할 열적 피드백의 종류를 판단하되, 특히 열 그릴 피드백인지 여부를 판단하는 단계(S4300), 열 그릴 동작을 위해 전압을 듀티 사이클을 결정하는 단계(S4400) 및 정전압과 역전압이 교번적으로 인가되는 전기 신호를 이용해 시간에 따라 교번적으로 온감 피드백과 냉감 피드백을 출력하는 단계(S4500)를 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 피드백 요청 메시지를 획득하고(S4100), 피드백 정보를 획득하고(S4200), 피드백 정보에 기초하여 수행할 열적 피드백의 종류를 판단하되, 특히 열 그릴 피드백인지 여부를 판단할 수 있다(S3400). 본 단계들은 각각 열적 피드백 제공 방법의 제2 예에서의 단계 S3100, S3200, S3300과 유사할 수 있다.
열적 피드백의 종류가 열 그릴 피드백인 경우, 다음과 같이 열 그릴 동작을 수행한다.
열 그릴 동작을 위해 전압을 듀티 사이클을 결정한다(S4400).
피드백 콘트롤러(1400)는 정전압 및 역전압을 시간에 따라 교번적으로 인가하는데, 이때 정전압을 인가하는 시간과 역전압을 인가하는 시간을 결정한다. 이때, 피드백 콘트롤러(1400)는 정전압 인가에 의한 발열 동작 온도 변화량과 역전압 인가에 의한 흡열 동작에 따른 온도 변화량의 비율 및 발열 동작이 수행되는 시간과 흡열 동작이 수행되는 시간의 비율을 고려하여 중립 비율이 성립되도록 정전압 타이밍과 역전압 타이밍을 선택할 수 있다. 또 시간적으로 발열/흡열 동작을 반복하여 열 그릴 피드백을 제공하기 위해서 정전압 타이밍과 역전압 타이밍을 합한 시간 간격이 미리 정해진 시간 이하가 되도록 한다.
예를 들어, 피드백 콘트롤러(1400)는 발열 동작에 따른 온도 변화량과 흡열 동작에 따른 온도 변화량의 비율이 동일한 경우, 시간 관점에서의 중립 비율이 성립하도록 정전압 타이밍과 역전압 타이밍을 결정할 수 있다. 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 열전 쌍 그룹(1244)을 결정할 수 있다.
마지막으로, 정전압과 역전압이 교번적으로 인가되는 전기 신호를 이용해 시간에 따라 교번적으로 온감 피드백과 냉감 피드백을 출력한다(S4500).
피드백 콘트롤러(1400)는 제1 타이밍 동안 정전압을 인가하고, 제2 타이밍 동안 역전압을 인가한다. 이에 따라 제1 타이밍 동안에는 발열 동작이 수행되고, 제2 타이밍 동안에는 흡열 동작이 수행된다. 결과적으로 시간에 따라 교번적으로 온감 피드백이 냉감 피드백이 수행되어 사용자에게 열 그릴 피드백이 제공될 수 있다.
이상의 단계들에 의해 피드백 디바이스(100)는 열 그릴 피드백을 수행할 수 있다.
3.2.4. 영역 조절 및 시간 분할을 통한 열 그릴 피드백 제공 방법
도 61은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제5 예에 관한 순서도이다.
도 61에 따른 열적 피드백 제공 방법은, 영역 조절 및 시간 분할을 통한 열 그릴 피드백을 제공하는 방법으로서, 피드백 요청 메시지를 획득하는 단계(S5100), 피드백 정보를 획득하는 단계(S5200), 피드백 정보에 기초하여 수행할 열적 피드백의 종류를 판단하되, 특히 열 그릴 피드백인지 여부를 판단하는 단계(S5300), 열 그릴 동작을 위해 제1 동작을 수행할 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 동작을 수행할 제2 열전 쌍 그룹(1244)을 결정하는 단계(S5400), 열 그릴 동작을 위해 전압에 관한 듀티 사이클을 결정하는 단계(S5500) 및 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 열전 쌍 그룹(1244)에 정전압과 역전압이 교번적으로 엇갈려 인가되도록 각각 전기 신호를 인가하여 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 열전 쌍 그룹(1244)이 영역과 시간에 따라 교번적으로 동시에 온감 피드백과 냉감 피드백을 출력하는 단계(S5600)를 포함할 수 있다.
열적 피드백 제공 방법의 제5 예는, 접촉면(1600)의 일부와 다른 일부에서 발열 동작과 흡열 동작을 동시에 수행할 수 있고 열전 쌍 어레이(1240)에 복수의 열전 쌍 그룹(1244)이 포함되며, 피드백 콘트롤러(1400)가 복수의 열전 쌍 그룹(1244)을 개별 제어할 수 있는 피드백 디바이스(100)에 의해 수행될 수 있다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 피드백 요청 메시지를 획득하고(S5100), 피드백 정보를 획득하고(S5200), 피드백 정보에 기초하여 수행할 열적 피드백의 종류를 판단하되, 특히 열 그릴 피드백인지 여부를 판단할 수 있다(S5300). 본 단계들은 각각 열적 피드백 제공 방법의 제2 예에서의 단계 S4100, S4200, S4300과 유사할 수 있다.
열적 피드백의 종류가 열 그릴 피드백인 경우, 다음과 같이 열 그릴 동작을 수행한다.
우선, 열 그릴 동작을 위해 제1 동작을 수행할 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 동작을 수행할 제2 열전 쌍 그룹(1244)을 결정한다(S5400).
여기서, 제1 동작과 제2 동작은 듀티 사이클을 이용하여 발열 동작과 흡열 동작이 시간에 따라 교번적으로 수행되는 동작이되, 그 순서가 서로 엇갈리는 동작으로 제1 동작이 발열 동작 시에는 제2 동작은 흡열 동작을 수행하고, 제2 동작이 발열 동작 시에는 제1 동작은 흡열 동작을 수행하는 동작이다. 예를 들어, 피드백 콘트롤러(1400)는 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 열전 쌍 그룹(1244)을 동일한 면적을 갖도록 결정할 수 있다.
다음으로, 열 그릴 동작을 위해 전압에 관한 듀티 사이클을 결정한다(S5500).
피드백 콘트롤러(1400)는 정전압 및 역전압을 시간에 따라 교번적으로 인가하는데, 이때 정전압을 인가하는 시간과 역전압을 인가하는 시간을 결정한다. 이때, 피드백 콘트롤러(1400)는 정전압 인가에 의한 발열 동작 온도 변화량과 역전압 인가에 의한 흡열 동작에 따른 온도 변화량의 비율 및 발열 동작이 수행되는 시간과 흡열 동작이 수행되는 시간의 비율을 고려하여 중립 비율이 성립되도록 정전압 타이밍과 역전압 타이밍을 선택할 수 있다.
예를 들어, 피드백 콘트롤러(1400)는 발열 동작에 따른 온도 변화량과 흡열 동작에 따른 온도 변화량의 비율이 동일한 경우, 시간 관점에서의 중립 비율이 성립하도록 정전압 타이밍과 역전압 타이밍을 결정할 수 있다.
마지막으로, 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 열전 쌍 그룹(1244)에 정전압과 역전압이 교번적으로 엇갈려 인가되도록 각각 전기 신호를 인가하여 제1 열전 쌍 그룹(1244)과 제2 열전 쌍 그룹(1244)이 영역과 시간에 따라 교번적으로 동시에 온감 피드백과 냉감 피드백을 출력한다(S5500).
피드백 콘트롤러(1400)는 제1 타이밍 동안 제1 열전 쌍 그룹(1244)에는 정전압을, 제2 열전 쌍 그룹(1244)에는 역전압을 인가하고, 제2 타이밍 동안 제1 열전 소가 그룹에는 역전압을, 제2 열전 쌍 그룹(1244)에는 정전압을 인가한다. 이에 따라 제1 타이밍 동안에는 제1 열전 소자는 발열 동작을, 제2 열전 쌍 그룹(1244)은 흡열 동작을 수행하고, 제2 타이밍 동안에는 제1 열전 쌍 그룹(1244)은 흡열 동작을, 제2 열전 쌍 그룹(1244)은 발열 동작을 수행한다. 결과적으로 영역 관점에서는 동시에 열감 피드백과 온감 피드백이 제공되며, 시간 관점에서는 열감 피드백과 온감 피드백이 교번적으로 제공되므로 사용자에게 열 그릴 피드백이 제공될 수 있다.
이상의 단계들에 의해 피드백 디바이스(100)는 열 그릴 피드백을 수행할 수 있다.
3.2.5. 중립 열 그릴 피드백, 온열 그릴 피드백 및 냉열 그릴 피드백 제공 방법
한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제2 예로부터 제5 예까지의 설명에서는 열 그릴 피드백이 중립 열 그릴 피드백인 것을 위주로 설명하였다. 그러나, 이와 달리 열 그릴 피드백으로서 온열 그릴 피드백이나 냉열 그릴 피드백을 제공하는 것도 가능하다.
일 예로, 전압 제어를 통한 열 그릴 피드백의 경우에는 온열 그릴 피드백을 제공하기 위해서 피드백 콘트롤러(1400)는 정전압에 대한 역전압의 비율이 중립 열 그릴 피드백에 이용되는 정전압에 대한 역전압의 비율보다 작도록 할 수 있다. 반대로 냉열 그릴 피드백을 제공하기 위해서 피드백 콘트롤러(1400)는 정전압에 대한 역전압의 비율이 중립 열 그릴 피드백에 이용되는 정전압에 대한 역전압의 비율보다 크도록 할 수 있다.
다른 예로, 영역 조절을 통한 열 그릴 피드백의 경우에는 온열 그릴 피드백을 제공하기 위해서 피드백 콘트롤러(1400)는 발열 동작을 수행하는 면적에 대한 흡열 동작을 수행하는 면적의 비율이 중립 열 그릴 피드백에 이용되는 비율보다 작도록 할 수 있다. 반대로 냉열 그릴 피드백을 제공하기 위해서 피드백 콘트롤러(1400)는 발열 동작을 수행하는 면적에 대한 흡열 동작을 수행하는 면적의 비율이 중립 열 그릴 피드백에 이용되는 비율보다 크도록 할 수 있다.
또 다른 예로, 시간 조절을 통한 열 그릴 피드백의 경우에는 온열 그릴 피드백을 제공하기 위해서 피드백 콘트롤러(1400)는 발열 동작을 수행하는 타이밍에 대한 흡열 동작을 수행하는 타이밍의 비율이 중립 열 그릴 피드백에 이용되는 비율보다 작도록 할 수 있다. 반대로 냉열 그릴 피드백을 제공하기 위해서 피드백 콘트롤러(1400)는 발열 동작을 수행하는 타이밍에 대한 흡열 동작을 수행하는 타이밍의 비율이 중립 열 그릴 피드백에 이용되는 비율보다 크도록 할 수 있다.
이를 다시 설명하면, 온열 그릴 피드백을 제공하기 위해서는 정전압에 대한 역전압의 비율, 발열 면적에 대한 흡열 면적의 비율, 발열 타이밍에 대한 흡열 타이밍의 비율 중 적어도 하나를 감소시켜 온열 그릴 피드백을 제공할 수 있고, 적어도 하나를 증가시켜 냉열 그릴 피드백을 제공할 수 있다.
3.3. 피부 손상을 방지하는 열적 피드백 제공 방법
한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제1 예로부터 제5 예까지의 설명에서는 과도하게 높은 열량이 사용자에게 전달되는 것을 방지할 수 있다.
이를 위해서 피드백 콘트롤러(1400)는 열전 쌍 어레이(1240)에 인가되는 전압의 크기가 미리 정해진 임계 전압값을 넘지 않도록 하거나, 전압이 인가되는 시간이 미리 정해진 임계 시간을 초과하지 않도록 할 수 있다.
3.4. 열 역전 환각 방지 방법
3.4.1. 완충 동작에 따른 열 역전 환각 방지 방법
도 62는 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제6 예에 관한 순서도이다.
도 62에 따른 열적 피드백 제공 방법은, 열적 피드백 제공 시 발생하는 열 역전 환각을 방지하는 방법으로서, 피드백 요청 메시지를 획득하는 단계(S6100), 피드백 정보를 획득하는 단계(S6200), 피드백 정보에 기초하여 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하는 단계(S6300), 열적 피드백을 종료하는 단계(S6400) 및 열적 피드백의 종료 시점에 완충 동작을 수행하는 단계(S6500)를 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 피드백 요청 메시지를 획득하고(S6100), 피드백 정보를 획득하고(S6200), 피드백 정보에 기초하여 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행한다(S6300). 본 단계들은 상술한 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 다른 예로부터 이해될 수 있을 것이다. 여기서는, 발열 동작 또는 흡열 동작을 위해 피드백 콘트롤러(1400)가 열전 쌍 어레이(1240)에 인가하는 전압을 제1 전압으로 지칭하기로 한다.
열적 피드백을 종료한다(S6400).
피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백의 개시로부터 미리 정해진 시간이 도과하면 열적 피드백을 종료할 수 있다. 즉, 발열 동작이나 흡열 동작이 개시된 이후 미리 정해진 시간이 도과하면 피드백 콘트롤러(1400)는 열전 쌍 어레이(1240)에 전원을 차단할 수 있다.
또는 피드백 콘트롤러(1400)는 피드백 정보로부터 열적 피드백이 인가되는 시간에 관한 정보에 기초하여 열적 피드백을 개시한 이후 시간을 카운팅하여 열적 피드백이 인가되는 시간에 관한 정보가 지시하는 시간이 경과하면 열적 피드백을 종료할 수 있다.
또는 피드백 콘트롤러(1400)는 피드백 종료 메시지를 수신하면 열적 피드백을 종료할 수 있다.
열적 피드백의 종료는 열적 피드백을 제공하기 위해 열전 쌍 어레이(1240)에 인가하는 전압을 차단하는 것을 의미할 수 있다.
열적 피드백의 종료 시점에 완충 동작을 수행한다(S6500).
여기서, 완충 동작은 발열 동작 또는 흡열 동작의 종료 시 접촉면(1600)의 온도가 포화 온도로부터 초기 온도로 급격하게 변화하는 것을 방지하기 위한 동작으로 열 역전 환각 현상을 방지하기 위함이다.
이를 위해 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백 종료 시 소정의 시간 동안 열전 쌍 어레이(1240)에 완충 전원을 인가할 수 있다.
여기서, 완충 전원은 기본적으로 작동 전원, 즉 제1 전압과 그 전원 인가 방향이 동일할 수 있다. 이를 위해 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백의 출력을 위해 인가되던 작동 전원의 전원 인가 방향 또는 열적 피드백의 종류에 기초하여 완충 전원의 전원 인가 방향을 결정할 수 있다.
또, 완충 전원은 열전 소자 측에 완충 전원보다 작은 강도의 열전 동작을 유도하는 전원일 수 있다. 이를 위해 완충 전원은 다음과 같은 특성을 가질 수 있다.
일 예로, 완충 전원은 그 전압값이 작동 전원의 전압값, 즉 작동 전압보다 작을 수 있다. 또는 유사하게 완충 전원은 그 전류값이 작동 전원의 전류값, 즉 작동 전류보다 작을 수 있다. 한편, 이때 완충 전압 또는 완충 전류는 완충 동작을 수행하는 완충 구간 동안 감소하는 형태를 취할 수도 있다.
다른 예로, 완충 전원은 듀티 신호 형태로 제공될 수도 있다. 만약 작동 전원이 평활 신호인 경우에는 완충 전원이 듀티 신호로 제공됨에 따라 접촉면의 온도가 초기 온도로 복귀하는 과정에서 온도 변화의 속도가 저감될 수 있을 것이다. 또 작동 전원이 듀티 신호 형태인 경우라면 완충 전원은 그 듀티 레이트가 작동 전원보다 작은 듀티 신호로 제공될 수 있으며, 이에 따라 역시 접촉면이 초기 온도로 복귀하는 과정에서 온도 변화 속도가 저감될 수 있을 것이다. 한편, 이때 완충 전원의 듀티 레이트는 완충 구간 동안 감소하는 형태를 취할 수도 있다.
이와 같이 완충 전압이 인가되면, 접촉면(1600)의 온도 변화 속도가 저감되므로 열 역전 환각 현상이 완화되거나 제거될 수 있다.
또는 피드백 디바이스(1000)에서 열전 소자가 복수의 열전 쌍 그룹(1244)을 가지는 열전 쌍 어레이(1240)로 제공되는 경우에는 영역 별 제어를 통해 완충 동작을 수행하는 것도 가능하다.
구체적으로 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백 출력을 위해 작동 전원을 인가할 때 작동 전원이 인가되는 열전 쌍 그룹(1244, 이하 ‘작동 그룹’이라 함)보다 완충 전원이 인가되는 열전 쌍 그룹(1244, 이하 ‘완충 그룹’이라 함)의 개수가 적도록 제어함으로써 완충 동작을 구현할 수 있다. 예를 들면, 10개의 작동 그룹에 의해 열적 피드백 출력을 위한 열전 동작이 수행된 뒤 열적 피드백의 출력 종료 시 8개의 완충 그룹에 완충 전원을 인가해 전체 열전 소자 측면에서 열전 동작의 강도를 약화시킴으로써 접촉면(1600)이 초기 온도로 복귀하는 온도 변화 속도를 저감시킬 수 있게 된다. 여기서, 작동 그룹은 열전 소자의 모든 열전 쌍 그룹(1244)일 필요는 없으며, 완충 그룹은 작동 그룹보다 개수가 적으면 되는 것이므로 완충 그룹이 반드시 작동 그룹의 일부여야 하는 것은 아니다. 또, 완충 구간 동안 피드백 콘트롤러(1400)는 완충 그룹의 개수를 감소시키는 것도 가능하다.
이처럼 영역 별 제어를 통해 완충 동작을 수행할 때 완충 전원으로는 그 전압값, 전류값, 듀티 레이트 등이 작동 전원보다 작은 전원을 이용할 수 있다. 그러나, 완충 그룹의 개수가 작동 그룹의 개수보다 작기 때문에 작동 전원을 완충 전원으로 이용하여도 열 역전 환각이 발생하는 것을 방지할 수 있음은 물론이다.
이와 같이 작동 전원을 그대로 완충 전원으로 이용하는 경우에는 완충 동작은 작동 전원의 인가 중단 시 완충 전원이 인가되는 것을 통해 완충 동작이 구현되는 것으로 해석될 수도 있지만, 관점에 따라서는 열적 피드백의 출력 종료 시점에 작동 전원이 인가되는 작동 그룹의 개수가 감소되는 것에 의해 완충 동작이 구현되는 것으로 해석될 여지도 있다. 구체적으로 열적 피드백 출력을 위해 작동 그룹에 전원을 인가하고, 열적 피드백의 출력 종료 시에 동시에 전체 작동 그룹에 전원 인가를 중단하는 대신 작동 그룹 중 일부에 대해서 먼저 전원 인가를 중단하고 그 뒤에 나머지 일부에 대해 전원 인가를 중단하는 것을 통해 완충 동작이 구현되는 것으로 볼 수도 있는 것이다.
이상에서는 열적 피드백의 출력 종료를 위한 작동 전원의 인가 중단에 따라 완충 구간 동안 완충 동작이 수행되는 것으로 설명하였다. 그런데, 여기서 완충 동작이 반드시 작동 전원의 인가 중단 시 곧바로 수행되어야만 하는 것은 아니며, 완충 동작은 작동 전원의 인가 중단 시점으로부터 소정의 대기 시간이 경과한 뒤에 수행되어도 무방하다.
3.4.2. 전압 제어를 통한 열 역전 환각 방지 방법
한편, 상술한 완충 동작에서 완충 전압으로는 복수의 전압을 이용할 수 있다. 이에 따라 피드백 디바이스(100)는 복수의 완충 동작을 수행할 수 있다. 복수의 완충 구간은 시간에 따라 차례로 이루어지며, 각각의 완충 구간은 앞 구간일수록 큰 전압을 이용할 수 있다.
예를 들어, 피드백 콘트롤러(1400)는 제1 완충 전압, 제2 완충 전압 및 제3 완충 전압을 설정할 수 있다. 또 이에 따라 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백 종료 시 제1 완충 구간 동안에는 제1 완충 전압을 인가하고, 제2 완충 구간 동안에는 제2 완충 전압을 인가하고, 제3 완충 구간 동안은 제3 완충 전압을 인가할 수 있다.
여기서, 제1 완충 전압은 제1 전압보다 작고 동일한 방향이며, 제2 완충 전압은 제1 완충 전압보다 작고 동일한 방향이며, 제3 완충 전압은 제2 완충 전압보다 작고 동일한 방향이다. 또 제1 완충 구간은 발열/흡열 동작에 뒤따르며, 제2 완충 구간은 제1 완충 구간에 뒤따르며, 제3 완충 구간은 제2 완충 구간을 뒤따른다.
3.4.3. 열적 피드백 강도를 고려한 열 역전 환각 방지 방법
도 63은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제7 예에 관한 순서도이다.
도 63에 따른 열적 피드백 제공 방법은, 열적 피드백의 강도를 고려하여 열적 피드백 제공 시 발생하는 열 역전 환각을 방지하는 방법으로서, 피드백 요청 메시지를 획득하는 단계(S7100), 피드백 정보를 획득하는 단계(S7200), 피드백 정보에 기초하여 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하는 단계(S7300), 열적 피드백을 종료하는 단계(S7400), 열적 피드백의 강도를 판단하는 단계(S7500) 및 열적 피드백의 강도에 기초하여 완충 동작을 수행하는 단계(S7600)를 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 피드백 요청 메시지를 획득하고(S7100), 피드백 정보를 획득하고(S7200), 피드백 정보에 기초하여 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하고(S7300), 열적 피드백을 종료할 수 있다(S7400). 본 단계들은 상술한 단계 S6100, S6200, S6300 및 S6400과 유사할 수 있다.
열적 피드백의 강도를 판단한다(S7500).
완충 동작이 종료되면, 피드백 콘트롤러(1400)는 종료된 열적 피드백의 강도를 판단할 수 있다. 피드백 콘트롤러(1400)는 피드백 정보나 인가가 종료된 전압의 크기 및 방향에 기초하여 열적 피드백의 강도를 판단할 수 있다.
열적 피드백의 강도에 기초하여 완충 동작을 수행한다(S7600).
열적 피드백의 강도가 미리 정해진 강도 이상인지 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 이에 따라 피드백 콘트롤러(1400)는 열적 피드백의 강도가 미리 정해진 강도 이상인 경우에는 완충 동작을 수행하고, 미리 정해진 강도 이하인 경우에는 완충 동작을 수행하지 않을 수 있다.
완충 동작 수행 시에는 피드백 콘트롤러(1400)는 완충 구간 동안 완충 전압을 열전 쌍 어레이(1240)에 인가하며, 수행하지 않을 시에는 전원 인가를 하지 않는다.
열적 피드백 강도가 일정 수준 이하인 경우에는 열 역전 환각이 발생하지 않으므로 불필요하게 완충 동작을 수행할 이유가 없는 것이다.
한편, 동일한 강도의 열적 피드백이더라도 냉감 피드백에 대한 미리 정해진 강도가 온감 피드백에 대한 미리 정해진 강도보다 낮게 설정되어 있어, 냉감 피드백에 대해서는 완충 동작을 수행하되 그와 동일한 크기의 열감 피드백에 대해서는 완충 동작을 수행하지 않을 수도 있다.
3.4.4. 온감 피드백 및 냉감 피드백 시의 열 역전 환각 방지 방법
도 64는 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제8 예에 관한 순서도이다.
도 64에 따른 열적 피드백 제공 방법은, 열적 피드백의 종류에 따라 열적 피드백 제공 시 발생하는 열 역전 환각을 방지하는 방법으로서, 피드백 요청 메시지를 획득하는 단계(S8100), 피드백 정보를 획득하는 단계(S8200), 피드백 정보에 기초하여 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하는 단계(S8300), 열적 피드백을 종료하는 단계(S8400), 열적 피드백의 종류를 판단하는 단계(S8500) 및 열적 피드백의 종류에 기초하여 상이한 완충 동작을 수행하는 단계(S8600)를 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 피드백 요청 메시지를 획득하고(S8100), 피드백 정보를 획득하고(S8200), 피드백 정보에 기초하여 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하고(S8300), 열적 피드백을 종료할 수 있다. 본 단계들은 상술한 단계 S7100, S7200, S7300 및 S7400과 유사할 수 있다.
열적 피드백의 종류를 판단한다(S8500).
완충 동작이 종료되면, 피드백 콘트롤러(1400)는 종료된 열적 피드백의 종류를 판단할 수 있다. 열적 피드백의 종류는 온감 피드백 및 냉감 피드백을 포함하며, 피드백 콘트롤러(1400)는 피드백 정보나 인가되고 있던 제1 전압의 방향에 따라 이를 판단할 수 있다.
열적 피드백의 종류에 기초하여 상이한 완충 동작을 수행한다(S8600).
상술한 바와 같이 온감 피드백 종료 시의 온도 변화 속도보다 냉감 피드백 종료 시의 온도 변화 속도가 더 급격하므로, 둘 간에 완충 동작을 달리할 필요가 있다.
예를 들어, 피드백 콘트롤러(1400)는 온감 피드백에 대해서 제1 완충 시간 동안 제1 완충 전압을 이용하여 완충 동작을 수행하고, 냉감 피드백에 대해서는 제2 완충 시간 동안 제2 완충 전압을 이용하여 완충 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 완충 시간은 제1 완충 시간보다 클 수 있다. 이는 초기 온도에 대한 포화 온도까지의 온도 변화량이 온감 피드백과 냉감 피드백에서 동일한 경우 냉감 피드백의 종료 시 초기 온도로 복귀하는 온도 변화 속도가 더 빠르기 ‹š문이다. 다른 예를 들어, 제1 완충 시간이 제2 완충 시간보다 클 수도 있는데, 이는 동일한 작동 전압을 이용하여 온감 피드백과 냉감 피드백을 출력한 경우, 초기 온도에 대한 포화 온도까지의 온도 변화량이 온감 피드백인 경우 냉감 피드백보다 크기 때문이다.
다른 예를 들어, 피드백 콘트롤러(1400)는 온감 피드백의 출력 종료에 대한 완충 동작에 따른 완충 전원과 냉감 피드백의 출력 종료에 대한 완충 동작의 완충 전원을 상이하게 생성할 수도 있다. 예를 들어, 온감 피드백에 대한 제1 완충 전압이 냉감 피드백에 대한 제2 완충 전압보다 작을 수 있는데, 이는 온도 변화량이 동일한 경우 냉감 피드백의 온도 복귀 속도가 더 빠르기 때문이다. 다른 예를 들어, 온감 피드백에 대한 제1 완충 전압이 냉감 피드백에 대한 제2 완충이 클 수 있는데, 이는 동일한 작동 전압을 이용한 경우 온도 변화량이 온감 피드백의 경우에 더 크기 때문이다. 여기서, 온감 피드백 및 냉감 피드백에 대한 완충 전원은 그 전압값이 다른 대신 전류값이나 듀티 레이트가 다르게 설정되는 것도 가능하다.
또 온감 피드백과 냉감 피드백에 관한 완충 전원은 작동 전원에 대한 전압/전류/듀티 레이트의 비율이 “1” 보다 작고 서로 상이할 수도 있다.
이때 비율값은 온감 피드백의 비율값보다 냉감 피드백의 비율값이 더 클 수 있을 것이다. 이는 냉감 피드백에서의 온도 복귀 속도가 더 빠를 수 있기 때문이다. 구체적으로 온감 피드백을 위한 작동 전원이 제1 전압/전류/듀티 레이트를 갖고, 냉감 피드백을 위한 작동 전원이 제2 전압/전류/듀티 레이트를 갖는 경우, 온감 피드백에 관한 완충 전원은 제3 전압/전류/듀티 레이트를 갖고, 냉감 피드백에 관한 완충 전원은 제4 전압/전류/듀티 레이틀르 가질 때, 제1 전압/전류/듀트 레이트에 대한 제3 전압/전류/듀티 레이트의 비율이, 제2 전압/전류/듀티 레이트에 대한 제4 전압/전류/듀티 레이트의 비율보다 작을 수 있다. 이는 초기 온도에 대한 포화 온도까지의 온도 변화량이 온감 피드백과 냉감 피드백에서 동일한 경우 냉감 피드백의 종료 시 초기 온도로 복귀하는 온도 변화 속도가 더 빠르기 ‹š문이다.
또는 비율값은 온감 피드백의 비율값보다 냉감 피드백의 비율값이 더 작을 수 있을 것이다. 이는 동일 전원에서 온도 변화량이 온감 피드백의 경우가 냉감 피드백의 경우보다 더 크기 때문이다.
또 다른 예를 들어, 피드백 콘트롤러(1400)는 온감 피드백의 출력 종료에 대한 완충 동작에 따른 완충 전원과 냉감 피드백의 출력 종료에 대한 완충 동작을 수행하는 완충 그룹의 개수를 상이하게 설정할 수도 있다. 구체적으로 온감 피드백에 대한 완충 그룹의 개수 또는 작동 그룹에 대한 완충 그룹의 개수 비율이 냉감 피드백에 대한 개수나 비율보다 더 작을 수 있다. 이는 냉감 피드백 시의 온도 변화 속도가 빠르기 때문이다. 또는 반대로 온감 피드백에 대한 완충 그룹의 개수 또는 작동 그룹에 대한 완충 그룹의 개수 비율이 냉감 피드백에 대한 개수나 비율보다 더 클 수 있다. 이는 동일 전원에서 온감 피드백의 온도 변화량이 더 크기 때문이다. 여기서, 작동 전원을 완충 전원으로 이용할 수 있으며, 이때 완충 동작은 작동 그룹의 일부에 대해 먼저 작동 전원을 차단한 뒤 나머지에 대해 작동 전원을 차단하는 것으로 해석될 수도 있을 것이다.
3.4.5. 연속 열적 피드백 제공 시의 열 역전 환각 방지 방법
도 65는 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제9 예에 관한 순서도이다.
도 65에 따른 열적 피드백 제공 방법은, 연속되는 열적 피드백 제공 시 열적 피드백 제공 시 발생하는 열 역전 환각을 방지하는 방법으로서,
피드백 요청 메시지를 획득하는 단계(S9100), 피드백 정보를 획득하는 단계(S9200), 피드백 정보에 기초하여 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하는 단계(S9300), 열적 피드백을 종료하는 단계(S9400), 완충 동작의 수행 중에 피드백 요청 메시지를 획득하는 단계(S9500) 및 피드백 요청 메시지 획득 시 완충 동작을 중단하고 요청된 피드백 동작을 개시하는 단계(S9600)를 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 피드백 요청 메시지를 획득하고(S9100), 피드백 정보를 획득하고(S9200), 피드백 정보에 기초하여 발열 동작 또는 흡열 동작을 수행하고(S9300), 열적 피드백을 종료하고, 완충 동작을 수행한다(S9400). 본 단계들은 상술한 단계 S6100, S6200, S6300 및 S6400, 과 유사할 수 있다.
완충 동작의 수행 중에 피드백 요청 메시지를 획득한다(S9500). 피드백 콘트롤러(1400)는 완충 동작 수행 중 단계 S9100과 유사하게 피드백 요청 메시지가 획득되었는지 여부를 확인할 수 있다.
피드백 요청 메시지 획득 시 완충 동작을 중단하고 요청된 피드백 동작을 개시한다(S9600). 피드백 콘트롤러(1400)는 완충 동작 중 피드백 요청 메시지가 획득된 경우에는 완충 동작을 종료하고, 요청된 열적 피드백 동작을 수행하는 모드로 바로 진입할 수 있다.
3.4.5. 열 그릴 피드백 중단 시 느껴지는 열감 제거 방법
도 67은 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법의 제10 예에 관한 순서도이다.
도 67에 따른 열적 피드백 제공 방법은, 연속되는 열적 피드백 제공 시 열적 피드백 제공 시 발생하는 열 역전 환각을 방지하는 방법으로서,
피드백 요청 메시지를 획득하는 단계(S10100), 피드백 정보를 획득하는 단계(S10200), 피드백 정보에 기초하여 수행할 열적 피드백의 종류를 판단하는 단계(S10300), 열적 피드백의 종류가 열 그릴 피드백인 경우 열 그릴 피드백을 수행하는 단계(S10400), 열 그릴 피드백을 종료하는 단계(S10500) 및 열 그릴 피드백을 위한 완충 동작을 수행하는 단계(S10600)를 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 피드백 요청 메시지를 획득하고(S10100), 피드백 정보를 획득하고 (S10200), 피드백 정보에 기초하여 수행할 열적 피드백의 종류를 판단한다(S10300). 본 단계들은 상술한 단계 S2100, S2200, S2300 및 S2400, 과 유사할 수 있다.
열적 피드백의 종류가 열 그릴 피드백인 경우 열 그릴 피드백을 수행할 수 있다(S10400). 본 단계는 열적 피드백 제공 방법의 제2 예 내지 제5 예에 따른 열 그릴 동작을 수행하는 단계와 유사할 수 있다.
열 그릴 피드백을 종료한다(S10500). 본 단계는 S6400과 유사할 수 있다.
열 그릴 피드백이 종료되면, 열 그릴 피드백을 위한 완충 동작을 수행한다(S10600).
여기서, 완충 동작은 열 역전 환각을 방지하기 위한 목적도 있지만, 열 그릴 피드백을 위한 온감 피드백과 냉감 피드백의 강도가 서로 다르기 때문에 발열 동작과 흡열 동작이 동시에 중단되는 경우 온도 평형이 깨짐에 따라 온감이나 냉감이 일시적으로 느껴지는 것을 방지하기 위한 목적도 가지고 있다.
일반적으로 열 그릴 피드백에서는 냉감 피드백이 온감 피드백보다 강한 강도로 수행되며, 이에 따라 열 그릴 동작 종료 시 흡열 면적의 온도 변화 속도가 더 빠르다. 따라서, 피드백 콘트롤러(1400)는 열 그릴 피드백 종료 시 소정 시간 동안 역전압을 인가하여 흡열 면적(또는 전체 면적)에서 발생하는 열 역전 현상을 방지할 수 있다(제1 동작).
반면, 냉감 피드백의 강도가 온감 피드백의 강도보다 더 컸기 때문에 초기 온도에 도달하는 시간은 흡열 면적에서 더 늦다. 따라서, 피드백 콘트롤러(1400)는 열 그릴 피드백의 종료 후 일정 시간이 경과 한 뒤 소정 시간 동안 발열 면적(또는 전체 면적)에 정전압을 인가하여 열 균형을 맞춰줄 수 있다(제2 동작).
이러한 제1 동작 및 제2 동작에서 열 그릴 피드백 종료 시 인가되는 전원은 완충 전원으로 정의할 수도 있지만, 보조 전원으로 지칭할 수도 있다. 이는 열적 피드백 출력 종료 시 초기 온도에서 열적 평형이 맞추어지도록 하기 위한 목적을 가지는 전원이기 때문이다.
여기서, 보조 전원은 발열 면적과 흡열 면적 중 적어도 한 부분에 인가될 수 있다.
열적 피드백 출력 종료 시 열 그릴 피드백을 위한 냉감 피드백의 강도가 온감 피드백의 강도보다 큰 것을 고려하여 발열/흡열 부분이 초기 온도에서 열적 평형을 이루도록 보조 전원의 전압 인가 방향을 정방향으로 결정할 수 있다. 또는 역방향 전원과 정방향 전원을 함께 보조 전원으로 이용하되, 정방향 전원의 전류/전압/인가 시간을 더 크게 조절할 수도 있다. 여기서, 보조 전원으로 정방향 전원과 역방향 전원을 함께 인가하는 경우, 정방향 전원은 발열 부분에 역방향 전원은 흡열 부분에 인가되는 것이 유리할 수 있다.
또는 반대로, 열적 피드백 출력 종료 시 열전 동작에 의한 잔열을 고려하여 초기 온도보다 높은 온도에서 열적 평형을 이루어지는 것을 방지하기 위하여 보조 전원의 전압 인가 방향을 역방향으로 결정할 수 있다. 또는 정방향 전원과 역방향 전원을 함께 보조 전원으로 이용하되, 역방향 전원의 전류/전압/인가 시간을 더 크게 조절할 수도 있다. 여기서, 보조 전원으로 역방향 전원과 전방향 전원을 함께 인가하는 경우, 역방향 전원은 흡열 부분에 정방향 전원은 발열 부분에 인가되는 것이 유리할 수 있다.
한편, 상술한 것과 같이 보조 전원을 이용하는 대신 열 그릴 피드백을 구성하는 온감 피드백과 냉감 피드백의 종료 시점을 상이하게 설정하는 것도 가능하다.
열 평형에 도달하는 과정에서 냉감 피드백이 온감 피드백보다 강한 강도로 수행되므로, 발열 부위가 먼저 열 평형에 도달하고 이후 흡열 부위가 열 평형에 도달하므로 그 동안 냉감이 느껴질 수 있다. 이를 방지하기 위해 열 그릴 동작을 구성하는 발열 동작과 흡열 동작 중 발열 동작을 먼저 중단하여 발열 부위와 흡열 부위가 열 평형에 도달하는 시점이 동일해지도록 할 수도 있다.
또는 흡열 부위에서의 온도 변화량이 발열 부위에서의 온도 변화량보다 크기 때문에 열 그릴 피드백 출력 종료 시 열 평형은 초기 온도보다 낮은 온도에서 이루어질 수도 있다. 이를 방지하기 위하여 흡열 동작을 먼저 중단시키고 발열 동작을 이후에 중단시켜 최종적으로 초기 온도에서 열 평형이 이루어지도록 하는 것도 가능하다.
또는 열전 소자가 전기 에너지를 이용하여 열전 동작을 수행할 때에는 잔열이 발생하기도 하는데, 이러한 잔열로 인해 열 그릴 피드백 출력 종료 시 초기 온도보다 높은 온도에서 열 평형이 이루어질 수도 있다. 이를 방지하기 위하여 흡열 동작을 나중에 중단시키고 발열 동작을 먼저 중단시켜 최종적으로 초기 온도에서 열 평형이 이루어지도록 하는 것도 가능하다.
본 실시예에서는 제1 동작과 제2 동작 및 발열 동작/흡열 동작의 종료 중지 시점을 조절하는 방식은 모두 개별적 또는 조합적으로 수행되는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법들은 단독으로 또는 서로 조합되어 이용될 수 있다. 또 각 열적 피드백 제공 방법에서 설명된 각 단계들은 모두 필수적인 것은 아니므로 열적 피드백 제공 방법은 그 단계를 전부 포함하는 것은 물론 일부만 포함하여 수행되는 것도 가능하다. 또 각 단계들이 설명된 순서는 설명의 편의를 위한 것에 불과하므로, 열적 피드백 제공 방법에서 각 단계들이 반드시 설명된 순서대로 진행되어야 하는 것은 아니다.
또한 이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 열적 피드백 제공 방법에서 수행 주체에 대해 별도의 언급이 없는 단계는 피드백 디바이스(100)의 어플리케이션 콘트롤러(2700) 및 피드백 콘트롤러(1400) 중 적어도 하나에 의해 수행될 수 있다. 추가적으로 상술한 내용에서 어플리케이션 콘트롤러(2700)에 의해 수행되는 것으로 설명한 사항이 필요에 따라 피드백 콘트롤러(1400)에 의해 수행되거나 반대로 피드백 콘트롤러(1400)에 의해 수행되는 것으로 설명한 사항이 필요에 따라 어플리케이션 컨트롤러에 의해 수행되는 것도 가능하다. 뿐만 아니라 상술한 내용 중 어플리케이션 콘트롤러(2700)나 피드백 콘트롤러(1400)에 의해 수행되는 것으로 설명한 사항이 어플리케이션 콘트롤러(2700)와 피드백 콘트롤러(1400)의 협업에 의해 수행되는 것도 가능하다. 또 이미 언급한 바 있지만, 어플리케이션 콘트롤러(2700)와 피드백 콘트롤러(1400)는 하나의 콘트롤러로 구현되어 있을 수도 있음을 다시 밝혀둔다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 피드백 디바이스 100a: 게이밍 콘트롤러
100b: 웨어러블 디바이스 1000: 피드백 유닛
1200: 열 출력 모듈 1220: 기판
1240: 열전 쌍 어레이 1241: 단위 열전 쌍
1242: 도체 부재 1244: 열전 쌍 그룹
1260: 전원 단자 1400: 피드백 콘트롤러
1600: 접촉면 2000: 어플리케이션 유닛
2100: 케이싱 2120: 파지부
2200: 입력 모듈 2300: 센싱 모듈
2400: 진동 모듈 2500: 통신 모듈
2600: 메모리 2700: 어플리케이션 콘트롤러

Claims (9)

  1. 사용자에게 접촉될 수 있는 접촉면을 구비하며, 상기 접촉면을 통해 상기 사용자에게 열을 전달하거나 또는 상기 사용자로부터 열을 흡수하는 열전 모듈
    - i) 상기 접촉면은 적어도 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 가지고,
    ii) 상기 열전 모듈은 복수의 열전 그룹들을 가지며,
    iii) 상기 복수의 열전 그룹들 각각은 복수의 열전 소자들 및 한 쌍의 전원 단자를 구비하며,
    iv) 상기 복수의 열전 그룹들은 적어도 제1 열전 그룹, 제2 열전 그룹 및 제3 열전 그룹을 포함하고,
    v) 상기 제1 열전 그룹은 상기 제1 영역 상에 배치되고, 상기 제2 열전 그룹은 상기 제2 영역 상에 배치되며, 상기 제3 열전 그룹은 상기 제3 영역 상에 배치됨 - ; 및
    상기 복수의 열전 그룹 각각의 상기 한 쌍의 전원 단자 전원을 인가하는 컨트롤러;
    를 포함하며,
    상기 제2 영역은, 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역 사이에 이웃하여 배치되고,
    상기 컨트롤러는
    상기 제1 영역에서 상기 제3 영역까지 냉감 또는 열감이 차오르는 경험을 제공하기 위하여,
    1) 상기 제1 열전 그룹에 제1 방향의 제1 전원을 제1 시점에 인가하여 상기 제1 열전 그룹이 상기 제1 시점부터 상기 제1 영역에 열을 전달하거나 또는 상기 제1 영역으로부터 열을 흡수하도록 하며,
    2) 상기 제2 열전 그룹에 상기 제1 방향의 제2 전원을 상기 제1 시점 보다 늦은 제2 시점에 인가하여 상기 제2 열전 그룹이 상기 제2 시점부터 상기 제2 영역에 열을 전달하거나 또는 상기 제2 영역으로부터 열을 흡수하도록 하며,
    3) 상기 제3 열전 그룹에 상기 제1 방향의 제3 전원을 상기 제2 시점 보다 늦은 제3 시점에 인가하여 상기 제3 열전 그룹이 상기 제3 시점부터 상기 제3 영역에 열을 전달하거나 또는 상기 제3 영역으로부터 열을 흡수하도록 하되,
    상기 제1 전원, 상기 제2 전원 및 상기 제3 전원을 각각의 시점에 인가한 후 차단하지 않는
    사용자에게 열을 전달하거나 또는 사용자로부터 열을 흡수하는 전자기기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 열전 그룹에 인가된 상기 제1 전원을 제4 시점까지 인가하되, 상기 제4 시점은 제2 시점과 동일하거나 또는 그 이후이며,
    상기 제2 열전 그룹에 인가된 상기 제2 전원을 제5 시점까지 인가하되, 상기 제5 시점은 상기 제3 시점과 동일하거나 또는 그 이후이며,
    상기 제3 열전 그룹에 인가된 상기 제3 전원을 제6 시점까지 인가하는
    사용자에게 열을 전달하거나 또는 사용자로부터 열을 흡수하는
    전자기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    1) 상기 제1 열전 그룹에 상기 제1 전원과 다른 제4 전원을 상기 제4 시점부터 인가하며,
    2) 상기 제2 열전 그룹에 상기 제2 전원과 다른 제5 전원을 상기 제5 시점부터 인가하며,
    3) 상기 제3 열전 그룹에 상기 제3 전원과 다른 제6 전원을 상기 제6 시점부터 인가하는
    사용자에게 열을 전달하거나 또는 사용자로부터 열을 흡수하는 전자기기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제4 전원, 상기 제5 전원 및 상기 제6 전원 각각의 크기가 상기 제1 전원, 상기 제2 전원 및 상기 제3 전원 각각의 크기와 다르거나,
    상기 제4 전원, 상기 제5 전원 및 상기 제6 전원 각각의 방향이 상기 제1 전원, 상기 제2 전원 및 상기 제3 전원 각각의 방향과 다른
    사용자에게 열을 전달하거나 또는 사용자로부터 열을 흡수하는 전자기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향은 상기 열전 모듈이 상기 접촉면으로부터 열을 흡수할 수 있도록 상기 열전 모듈이 흡열 동작을 수행하는 방향인
    사용자에게 열을 전달하거나 또는 사용자로부터 열을 흡수하는 전자기기.
  7. 사용자에게 접촉될 수 있는 접촉면을 구비하며, 상기 접촉면을 통해 상기 사용자에게 열을 전달하거나 또는 상기 사용자로부터 열을 흡수하는 열전 모듈
    - i) 상기 접촉면은 제1 방향을 따라서 서로 이웃하게 배치되는 복수의 영역들을 가지고,
    ii) 상기 열전 모듈은 복수의 열전 그룹들을 가지며,
    iii) 상기 복수의 열전 그룹들 각각은 복수의 열전 소자들 및 한 쌍의 전원 단자를 구비하며,
    iv) 상기 복수의 열전 그룹들 각각은 상기 복수의 영역들 각각에 배치됨 - ; 및
    상기 복수의 열전 그룹 각각의 상기 한 쌍의 전원 단자 전원을 인가하는 컨트롤러;
    를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 서로 이웃하게 배치되는 복수의 영역들 내에서 열감 또는 냉감의 이동하는 경험을 제공하기 위하여
    1) 상기 복수의 열전 그룹들 중 하나의 제1 열전 그룹에 단위 시간 동안 제1 전원을 인가하고,
    2) 상기 제1 열전 그룹에 상기 제1 방향으로 이웃하여 배치된 제2 열전 그룹에 상기 단위 시간 동안 제2 전원을 인가하되,
    3) 상기 제2 열전 그룹에 상기 제2 전원을 인가하기 시작하는 시점은 상기 제1 열전 그룹에 상기 제1 전원을 인가하기 시작하는 시점보다 더 늦되,
    상기 제2 전원을 인가하는 단위 시간은 상기 제1 전원을 인가하는 단위 시간과 상기 사용자의 체감 시간을 고려한 미리 정해진 시간 동안 겹치는 것을 특징으로 하는
    사용자에게 열을 전달하거나 또는 사용자로부터 열을 흡수하는 전자기기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 제2 열전 그룹에 이웃하여 배치된 제3 열전 그룹에 상기 단위 시간 동안 제3 전원을 인가하되,
    상기 제3 열전 그룹에 상기 제3 전원을 인가하기 시작하는 시점은 상기 제2 열전 그룹에 상기 제2 전원을 인가하기 시작하는 시점보다 더 늦은 것을 특징으로 하는
    사용자에게 열을 전달하거나 또는 사용자로부터 열을 흡수하는 전자기기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 전원 및 상기 제2 전원을 상기 열전 모듈이 상기 접촉면으로부터 열을 흡수할 수 있도록 상기 열전 모듈이 흡열 동작을 수행하는 방향으로 인가하는
    사용자에게 열을 전달하거나 또는 사용자로부터 열을 흡수하는 전자기기.
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