KR20150069081A - 개인 맞춤형 온습도 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온습도 제어 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 시스템은 신체 상태 정보를 측정하고, 상기 신체 상태 정보를 기초로 온습도 스트레스 지표값을 산출하는 지표 산출부; 온습도의 변화에 따른 상기 온습도 스트레스 지표값의 추이를 모니터링하여 개인별 최적 온습도를 도출하는 최적 온습도 도출부; 및 도출된 상기 개인별 최적 온습도에 대응하여 온습도 조절장치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 개인의 신체 컨디션을 나타내는 지표를 활용하여 온습도 조절장치의 가동을 제어함으로써 신체에 최적화된 온습도를 맞춤형으로 제공할 수 있다.

Description

개인 맞춤형 온습도 제어 시스템{PERSONALIZED TEMPERATURE AND HUMIDITY CONTROL SYSTEM}

본 발명은 온습도 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 개인별로 최적화된 온도와 습도를 자동 제공하는 온습도 제어 시스템에 관한 것이다.

현재 비행기, 기차 등의 대중교통이나 교실, 회의실 등 다수 사람이 이용하는 공공장소의 냉난방 시설은 중앙에서 일괄적으로 제어하는 중앙 냉난방 시스템 방식이 대부분을 차지하므로 개인별로 최적화된 온도를 제공해 주는데 한계가 있다. 지하철에서는 약냉방 칸을 별도로 마련하고 있으나, 이도 결과적으로는 일괄적인 온도 제공으로서 개인별 완전 맞춤형 시스템이라 보기 어려우며, 버스에서는 좌석별로 온/오프와 강약을 조절할 수 있는 장치가 존재하는 곳도 있지만 수동이라는 제약이 있다.

이에 대하여, 한국공개특허 제1996-0037325호는 자동차 실내 각 좌석의 온도를 감지하여 설정온도와 차이가 있는 좌석에 대해 개별적으로 냉난방을 공급하는 냉/난방제어장치를 개시한바 있으나, 여기서 냉난방 공급의 기준이 되는 설정온도도 결국 일률적으로 수동선택된 온도이므로 개인별로 적합한 온도를 자동으로 설정하여 제공해주지 못하는 한계가 있다.

이와 같이 전술된 공개특허를 비롯한 종래 기술에 따르면, 개인이 수동으로 자신에게 적정한 온도를 조절하거나, 또는 일반적인 평균 적정 온도를 기초로 설정되는 목표 온도에 따라 냉난방 장치를 가동하게 되므로 개인별 최적화 자동 냉난방 시스템을 제공해주지 못하고 있는 실정이다.

한편, 개인별 최적화 자동 냉난방 시스템에 있어서 주요하게 고려해야 할 점은 개인별 최적 온도는 개인 컨디션이나 여러 환경적 요인에 따라 가변적이라는 점이다. 예컨대, 평소 컨디션 상태에서는 26도가 가장 적합한 온도라고 느끼는 사람이 감기 등에 걸려 몸이 편치 않거나 또는 추운 곳에 오래 있었을 때에는 그보다 높은 온도를 최적온도라고 느낄 수 있다.

이와 같이, 상황에 따른 개인의 신체 상태에 따라 최적화된 온도를 제공하는 것은 입원환자와 같이 온습도 조절에 특히 유의해야 할 사람들에게는 매우 중요한 요소가 되며, 최근에는 각종 시스템의 자동화, 헬스 케어에 대한 관심의 증대, 개인 맞춤형 서비스 제공의 증가와 함께 개인별 최적 온도에 따라 자동으로 냉난방 장치의 가동을 제어하는 온습도 제어 시스템의 수요가 늘어날 것으로 전망된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 개인의 신체 컨디션에 최적화된 온습도를 자동으로 제공하는 개인 맞춤형 온습도 제어 시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적은 본 발명의 일 양태에 따른 온습도 제어 시스템에 있어서, 신체 상태 정보를 측정하고, 상기 신체 상태 정보를 기초로 온습도 스트레스 지표값을 산출하는 지표 산출부; 온습도의 변화에 따른 상기 온습도 스트레스 지표값의 추이를 모니터링하여 개인별 최적 온습도를 도출하는 최적 온습도 도출부; 및 도출된 상기 개인별 최적 온습도에 대응하여 온습도 조절장치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온습도 제어 시스템에 의하여 달성될 수 있다.

그리고, 상기 최적 온습도 도출부는 상기 온습도 스트레스 지표값에 따라 판단되는 온습도 스트레스 량이 최소일 때에 대응되는 온습도를 상기 개인별 최적 온습도로 도출할 수 있다.

이때, 상기 온습도 스트레스 지표는 교감 신경계와 부교감 신경계의 활성화 정도를 반영하여 정의될 수 있다.

한편, 상기 신체 상태 정보는 심박 변이율(Heart Rate Variability, HRV)을 적용할 수 있으며, 이 경우 상기 온습도 스트레스 지표값은 다음의 수식에 의하여 산출될 수 있다.

참고로, C는 온습도 스트레스 지표값이고, LF는 저주파 영역, HF는 고주파 영역에서의 심박 변이율 신호 파워를 의미한다.

그리고, 상기 최적 온습도 도출부는 상기 온습도 스트레스 지표값이 최소값을 가질 때에 대응하는 온습도를 상기 개인별 최적 온습도로 도출할 수 있다.

더 나아가, 상기 제어부는 사람이 다수 존재하는 공간에서 상기 개인별 최적 온습도에 대응하여 개인의 공간 내 위치에 따라 상기 온습도 조절장치의 토출구 방향을 제어하여 개인 공간뿐 아니라 공공 기관에서도 활용될 수 있는 이점을 갖는다.

한편, 개인에 따라 도출된 상기 개인별 최적 온습도를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는 식별된 개인에 대응하는 상기 개인별 최적 온습도를 우선적으로 적용하여 상기 온습도 조절장치를 제어할 수 있으며, 상기 최적 온습도 도출부는 상기 온습도 스트레스 지표값을 모니터링하여 상기 개인별 최적 온습도를 보정함으로써 환경이나 컨디션에 따라 가변적인 신체상태를 효율적으로 반영할 수 있다.

또한, 상기 최적 온습도 도출부는 미리 결정된 주기 간격으로 상기 온습도 스트레스 지표값을 모니터링하여 상기 개인별 최적 온습도를 보정하여 시간에 따라 변하는 신체상태를 반영함으로써 사용자의 만족을 극대화할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 개인의 신체 컨디션을 나타내는 지표를 활용하여 온습도 조절장치의 가동을 제어함으로써 신체에 최적화된 온습도를 맞춤형으로 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온습도 제어 시스템의 블록도; 및
도 2는 개인별 최적 온습도 선택의 일 예를 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온습도 제어 시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 온습도 제어 시스템은 지표 산출부(10), 최적 온습도 도출부(30), 제어부(50), 및 저장부(70)를 포함한다.

지표 산출부(10)는 신체 상태 정보를 측정하고, 측정된 신체 상태 정보를 기초로 온습도 스트레스 지표값을 산출한다. 이를 위하여, 지표 산출부(10)는 신체 상태 정보를 측정하기 위한 각종 수단(미도시)을 포함할 수 있다. 여기서 신체 상태 정보는 온습도에 따른 생리 반응을 반영하는 신체 정보로서 개인별 맞춤형 최적 온습도를 산출하기 위한 기초가 된다. 예컨대, 심박, 맥박, 호흡수, 혈압, 체온 등의 정보가 될 수 있다. 이하에서는 위 신체 상태 정보로서 심박 변이율(Heart Rate Variabilty, HRV)이 적용되는 경우를 일 예로 들어 설명하기로 한다.

참고로, 심박 변이율은 체내/외부환경에 따른 자율신경계의 영향에 의하여 유도되는 심장 박동의 변이 정도를 의미한다. 심박 변이율은 심박간(beat-to-beat)의 시간 간격을 통해 계산되는 값으로서, 일반적으로 심전도 파형의 R-peak 간의 간격(RR interval)을 이용하여 계산될 수 있으며, 광용적 맥파(Photoplethysmogram, PPG)나 심탄도(Ballistocardiogram, BCG) 등 심박이 나타나는 어떠한 신호를 사용하더라도 무방하다.

한편, 온습도 스트레스 지표는 온도와 습도에 따른 신체 스트레스 정도를 나타내는 기준으로서, 신체의 스트레스를 반영하는 다양한 지표가 활용될 수 있다. 예컨대, 온습도 스트레스 지표는 교감신경과 부교감 신경의 활성화 정도를 반영하는 값으로 정의될 수 있다. 지표 산출부(10)는 복수의 온습도 스트레스 지표를 정의하고, 주변 환경이나 사용자 선택에 따라 복수의 지표 중 하나를 택일하여 적용하거나 둘 이상의 지표를 복합적으로 고려할 수도 있을 것이다.

온습도 스트레스 지표 C의 일 예로서, 다음의 수식과 같이 정의되는 지표를 들 수 있다.

여기서, LF는 저주파 영역(0.04~0.15 Hz)에서의 심박 변이율 신호파워, HF는 고주파 영역(0.15~0.4 Hz)에서의 심박 변이율 신호파워를 의미한다. 이때, LF는 교감신경계의 활성을 반영하며 HF는 부교감신경의 활성화 정도를 반영하게 된다.

온습도 스트레스 지표는 반드시 위 수식에 한정되는 것은 아니며, 다양한 파라미터를 추출하여 산출될 수 있다. 즉, 위 수식처럼 주파수 범위 분석에 따라 온습도 스트레스 지표를 산출할 수도 있으나, 시간 범위 분석에 따라 산출할 수도 있을 것이다. 즉, 온습도 스트레스 지표는 기록시간 동안의 평균 분당 심박동수(mean HR), 전체 RR 간격의 표준편차(SDNN), 정규화한 LF(LF norm), 정규화한 HF(HF norm), RRI(R-R Interval), 50ms 안의 점의 비율인 pNN50 등의 파라미터를 기초로 정의될 수도 있을 것이다.

이어서, 최적 온습도 도출부(30)는 온습도의 변화에 따른 온습도 스트레스 지표값의 추이를 모니터링하여 개인별 최적 온습도를 도출한다. 최적 온습도 도출부(30)는 온습도 스트레스 지표값을 기초로 판단되는 온습도 스트레스 량이 최소일 때의 온습도를 개인별 최적 온습도로 도출하게 된다.

최적 온습도 도출부(30)는 미리 결정된 온습도 기준범위와 온습도 스트레스 지표값에 따른 최적 온습도 도출기준을 가지고, 정해진 기준범위 안에서 온습도를 변화시키면서 개인별 최적 온습도를 도출할 수 있을 것이다. 이때, 온습도 기준범위는 개인별 최적 온습도의 통계치를 활용할 수 있을 것이다. 또한, 최적 온습도 도출기준은 온습도 스트레스 지표값을 기초로 판단되는 온습도 스트레스 량이 최소일 때가 될 것이다. 최적 온습도 도출기준으로서 온습도 스트레스 지표의 특성에 따라 결정되는 임계치를 적용하거나, 온습도 변화에 따른 지표값의 최소/최대값 등을 활용할 수 있으며, 다수가 쾌적하다고 느끼는 순간의 온습도에 대응하는 지표값의 통계치를 기초로 실험적으로 결정할 수도 있을 것이다. 예컨대, 다수가 쾌적하다고 느낄 때의 지표값의 통계치가 A였다면, 지표값이 A를 가질 때에 대응하는 온습도를 최적 온습도로 도출할 수 있다.

이하에서는, 도 2를 참조하여 개인별 최적 온습도를 도출하는 과정의 일 예를 살펴보기로 한다. 참고로, 도 2는 온습도 스트레스 지표가 전술된 수학식 1에 의하여 산출될 때를 가정한 것이다.

도 2를 참조하면, 최적 온습도 도출부(30)는 온습도를 변화시켜가면서 온습도 스트레스 지표값의 추이를 모니터링하여, 지표값을 기초로 최적 온습도를 도출한다. 도 2에서는 온습도 스트레스의 지표가 최소값을 가질 때의 온습도를 최적 온습도의 도출기준으로 적용한 경우이나, 이는 적용되는 온습도 스트레스 지표에 따라 결정되는 것으로서 본 기준에 한정되지 않는다. 또한, 도 2에서는 개인별 최적 온도만을 도출하는 것을 예로 들었으나, 온도뿐 아니라 습도도 변화시키면서 개인별 최적 습도도 함께 도출할 수도 있음은 물론이다. 이 경우, 온도, 습도, 온습도 스트레스 지표값의 3축을 가지는 3차원 그래프 형태로 그려질 수도 있을 것이다.

한편, 최적 온습도 도출부(30)는 최적 온습도 도출기준을 만족하는 온습도가 존재하지 않는 경우에는 확장된 온습도 기준범위 내에서 온습도 스트레스 지표를 모니터링하여 최적 온습도를 도출할 수 있다. 또한, 최적 온습도 도출부(30)는 온습도 스트레스 지표 추이에 따라 유동적으로 온습도 변화 간격을 조절할 수도 있을 것이다. 예컨대, 현재 온습도에서 스트레스 지표값이 최적 온습도 도출기준과 차이가 많이 난다면 온습도 변경 간격을 넓게 하고, 이와는 반대로 스트레스 지표값이 도출기준과 미세한 차이가 난다면 변경 간격을 비교적 세밀하게 할 수 있다.

그리고, 최적 온습도 도출부(30)는 미리 결정된 주기 간격으로 온습도 스트레스 지표값을 모니터링하여 개인별 최적 온습도의 보정값을 도출할 수 있다. 개인별 최적 온습도는 시간에 따라 가변적일 수 있다는 것을 고려한 것이다. 예컨대, 매우 더운 곳에서 있다가 실내에 들어온 경우에는 상대적으로 더 낮은 온도가 최적 온습도로 도출될 수 있으나, 시간이 경과하면 최적 온습도가 다소 상승될 수 있다.

제어부(50)는 최적 온습도 도출부(30)를 통하여 도출된 개인별 최적 온습도에 대응하여 온습도 조절장치를 제어한다. 제어부(50)는 온습도 조절장치의 작동 세기나 방향을 제어할 수 있으며, 복수의 온습도 조절장치를 동시에 제어할 수도 있다. 이때, 온습도 조절장치는 온도와 습도의 조절이 가능한 기기 전반을 의미하는 것으로, 온도와 습도를 복합적으로 조절할 수 있는 장치를 비롯하여 온도 또는 습도 중 어느 하나를 택일적으로 조절하는 장치를 포괄한다. 온습도 조절장치로서 에어컨, 가습기, 열선, 온풍기 등을 예로 들 수 있을 것이다.

또한, 제어부(50)는 본 시스템이 구축된 공간에 사람이 다수 존재하는 경우, 도출된 개인별 최적 온습도를 모두 달성하기 위하여 개인의 공간 내 위치에 따라 온습도 조절장치의 토출구 방향을 제어할 수도 있다. 예컨대, 상대적으로 도출된 최적 온도가 높은 사람에게는 에어컨 송풍 방향과 떨어지도록 장치를 제어하고, 반대로 최적 온도가 낮은 사람에게는 에어컨 송풍 방향과 일치하도록 장치를 제어함으로써 다수에게 모두 만족감을 줄 수 있다. 이때, 개인의 위치는 신체 상태 정보를 측정하는 기기의 위치를 인식하거나 또는 개인을 식별할 수 있는 기기 등의 위치를 인식하여 결정될 수 있고, 또는 개인의 좌석 등이 정해져 있는 경우 이에 관한 정보를 사전에 입력받아 위치를 인식할 수도 있다.

한편, 본 시스템은 개인에 따라 도출된 개인별 최적 온습도를 저장하는 저장부(70)를 더 포함할 수 있다. 이에 대하여, 제어부(50)는 사람이 동일한 경우 저장된 개인별 최적 온습도를 우선적으로 적용하여 온습도 조절장치를 제어하고, 최적 온습도 도출부(30)는 온습도 스트레스 지표값을 모니터링하여 개인별 최적 온습도 보정값을 산출할 수 있다. 이를 통하여 본 시스템은 개인의 신체적 개별성과 환경 및 컨디션에 따른 차이를 모두 고려하여 개인별 맞춤 온습도를 제공할 수 있다.

이처럼 본 시스템에 따르면, 개인 맞춤형으로 적정 온습도를 자동으로 제공할 수 있으며, 온습도에 따라 결정되는 신체적 지표를 온습도 조절장치 제어 기준으로 삼아 개인의 만족도를 최대화시킬 수 있다.

한편, 본 시스템은 좌석에 따라 개별적으로 마련될 수도 있으며, 한 공간에 단일 시스템으로 구축되어 온습도 조절장치의 토출 방향 제어에 따라 다수에게 맞춤형 최적 온습도를 제공할 수도 있어 다양한 장소에 유용하게 활용될 수 있는 이점이 있다.

지금까지 본 발명의 몇몇 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 상기 본 발명의 실시예의 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

예컨대, 전술된 바와 같이 측정되는 신체 상태 정보나 온습도 스트레스 지표는 위에 예시된 것에 한정되지 않으며 온습도 변화에 따른 스트레스 정도를 반영할 수 있는 다양한 신체정보 및 지표가 활용될 수 있으며, 복수의 신체정보와 지표가 복합적으로 고려될 수도 있다.

또한, 본 시스템 상에 온도와 습도를 택일적으로 제어하는 모드와 모두를 제어하는 복합 모드를 제공하여 사용자가 필요에 따라 작동 모드를 선택할 수 있도록 할 수도 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예는 단지 예시적인 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술적 사상은 특허청구범위의 기재로부터 정의되고, 그 보호범위는 균등물에 미치는 것으로 보아야 할 것이다.

10 : 지표 산출부 30 : 최적 온습도 도출부
50 : 제어부 70 : 저장부

Claims (10)

1. 온습도 조절장치를 제어하는 온습도 제어 시스템에 있어서,
   신체 상태 정보를 측정하고, 상기 신체 상태 정보를 기초로 온습도 스트레스 지표값을 산출하는 지표 산출부;
   온습도의 변화에 따른 상기 온습도 스트레스 지표값의 추이를 모니터링하여 개인별 최적 온습도를 도출하는 최적 온습도 도출부; 및
   도출된 상기 개인별 최적 온습도에 대응하여 온습도 조절장치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온습도 제어 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 최적 온습도 도출부는 상기 온습도 스트레스 지표값에 따라 판단되는 온습도 스트레스 량이 최소일 때에 대응되는 온습도를 상기 개인별 최적 온습도로 도출하는 것을 특징으로 하는 온습도 제어 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 온습도 스트레스 지표는 교감 신경계와 부교감 신경계의 활성화 정도를 반영하여 정의되는 것을 특징으로 하는 온습도 제어 시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 신체 상태 정보는 심박 변이율(Heart Rate Variability, HRV)인 것을 특징으로 하는 온습도 제어 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 온습도 스트레스 지표값은 다음의 수식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 온습도 제어 시스템:
   

   

   
   (여기서, C는 온습도 스트레스 지표값이고, LF는 저주파 영역, HF는 고주파 영역에서의 심박 변이율 신호 파워를 의미함)
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 최적 온습도 도출부는 상기 온습도 스트레스 지표값이 최소값을 가질 때에 대응하는 온습도를 상기 개인별 최적 온습도로 도출하는 것을 특징으로 하는 온습도 제어 시스템.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 사람이 다수 존재하는 공간에서 상기 개인별 최적 온습도에 대응하여 개인의 공간 내 위치에 따라 상기 온습도 조절장치의 토출구 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 온습도 제어 시스템.
   
8. 제1항에 있어서,
   개인에 따라 도출된 상기 개인별 최적 온습도를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 식별된 개인에 대응하는 상기 개인별 최적 온습도를 우선적으로 적용하여 상기 온습도 조절장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 온습도 제어 시스템.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 최적 온습도 도출부는 상기 온습도 스트레스 지표값을 모니터링하여 상기 개인별 최적 온습도를 보정하는 것을 특징으로 하는 온습도 제어 시스템.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 최적 온습도 도출부는 미리 결정된 주기 간격으로 상기 온습도 스트레스 지표값을 모니터링하여 상기 개인별 최적 온습도를 보정하는 것을 특징으로 하는 온습도 제어 시스템.

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