KR20160121209A - 입력신호간의 시간차이에 의해 출력속도가 제어되는 발판. - Google Patents

입력신호간의 시간차이에 의해 출력속도가 제어되는 발판. Download PDF

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KR20160121209A
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Abstract

본 발명은 징검다리 형태로 배치된 음향 및 조명 출력이 가능한 발판에 관한 것이며 음향 및 조명 출력을 위한 전력 생산을 자체적으로 생산 가능한 징검다리 형태로 배치된 발판에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, '유아 등이 사용하는 발판' 등에 있어서, 발판을 밟을 경우 다음 발판을 밟을 때까지의 시간을 계산하여 음향 및 조명의 출력속도를 제어함으로써, 유아 및 기타 사용자의 촉각, 시각적 인지능력을 발달시키는 역할을 하는 효과가 있다.

Description

입력신호간의 시간차이에 의해 출력속도가 제어되는 발판. {Pad that output speed is controlled by a time difference between the input signal.}
본 발명은 징검다리 형태로 배치된 음향 및 조명 출력이 가능한 발판에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 음향 및 조명 출력을 위한 전력 생산이 자체적으로 가능한 징검다리 형태의 발판에 관한 것이다.
유아들의 인지 발달은 촉각적인 인지능력으로부터 시각적 인지능력으로 발전 되고 다음에 언어적 인지능력으로 발전 되게 된다. 특히, 어릴 때의 학습능력에 있어서, 3세 이전에 뇌의 80%가 완성되며, 아이들에게 좋은 음악을 들려주게 되면 집중력이 향상되고 기억력이 좋아져 학습효과가 높아진다는 연구결과가 보고된 바 있다. 어린이들의 지능 개발과 학습 효과를 높이기 위한 목적으로 여러 형태의 학습기 및 교습구들이 개발 되고 있음은 주지된 사실이다.
일반적으로, 유치원 또는 놀이터 등에는 징검다리 놀이기구가 많이 설치되어 있다. 이러한 징검다리 놀이기구 등은 단순히 발판 역할만 할 뿐 다른 기능은 전혀 가지고 있지 아니한 것이 문제점이라 할 것이다.
따라서, 현재 이러한 징검다리 발판에 유아들의 촉각적 및 시각적 인지능력을 발달시키는 학습이 가능하게 하도록 부가 기능이 더해지는 기술이 필요하다 할 것이다.
대한민국 공개특허공보 제2015-0000583호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 주로 유아들이 사용하는 발판 등에 있어서, 발판을 밟을 경우 다음 발판을 밟을 때까지의 시간을 계산하여 음향 및 조명의 출력속도를 제어하여 유아 및 기타 사용자의 촉각, 시각적 인지능력을 발달시키는 역할을 하는 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄성 재질로 이루어지며 설치시 바닥에 밀착이 가능하도록 접착부를 포함한 바닥부, 상기 바닥부 위에 배치된 본체부, 상기 본체부 위에 배치된 조명부, 상기 조명부를 보호하는 투명하고 플렉서블한 재질로 이루어진 상판, 및 상기 본체에 부착된 스피커부를 포함하고, 상기 본체부는 제어부, 음향 및 조명 신호를 저장하고 있는 메모리부, 발판들을 터치를 감지하는 센서부, 및 상기 센서로부터 터치가 감지될 경우 메모리부에 저장되어 있는 음향을 출력하는 음생성부를 포함하며, 사용자에 의해 발판들에 터치가 이루어질 경우 센서부가 이를 감지하고, 제어부에 의해 상기 메모리부에 저장된 음향 신호는 상기 음생성부를 거쳐 상기 스피커부를 통해 출력되며 상기 메모리부에 저장된 조명 신호는 상기 조명부를 통해 출력되는 것을 특징으로 하는 징검다리 형태로 배치된 음향 및 조명 출력이 가능한 발판들이 제공될 수 있다.
이 경우에 본체부는, 탄성 기판, 상기 탄성 기판의 상면에 위치하며 상부 전극 및 하부 전극을 갖는 압전체, 상기 압전체 상에 위치하는 압력핀을 포함하는, 압전체 유닛, 상기 압전체 유닛으로부터 발생되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환시키는 정류부 및 상기 정류부로부터 나오는 직류 전력을 저장하는 충전부를 추가로 포함하고, 상기 압전체 유닛에 의해 상기 발판들에 압력이 가해질 경우 전력이 발생되어 충전부에 저장되며, 상기 충전부에 저장된 전력을 이용해 자체적으로 음향 및 조명의 출력이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 발판들의 본체에는 외부와 무선 통신 가능한 입력부 및 출력부를 추가로 포함하고, 상기 발판들과 각각 무선 통신 가능하고, 시간차 데이터를 미리 입력받아 저장하고 있는, 외부 회로 소자를 추가로 포함하고, 상기 복수개의 발판들 중 어느 하나의 발판을 밟은 신호가 외부 회로 소자에 전달되고 다른 발판을 밟는 신호가 외부 회로 소자에 전달되는 경우, 상기 외부 회로 소자는 두 개의 신호의 시간차를 계산하며, 상기 두 개의 신호의 시간차가 상기 외부 회로 소자에 입력된 시간차와의 차이에 따라, 상기 외부 회로 소자는 음향 및 조명의 출력 속도를 조절하라는 신호를 각각의 발판들에 전송하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 두 개의 신호의 시간차가 입력된 시간차보다 크면 음향 및 조명의 출력 속도를 느리게 하고, 상기 두 개의 신호의 시간차가 입력된 시간차보다 작으면 출력 속도를 빠르게 하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명이 적용될 수 있는 '유아 등이 사용하는 발판' 등에 있어서, 발판을 밟을 경우 다음 발판을 밟을 때까지의 시간을 계산하여 음향 및 조명의 출력속도를 제어함으로써, 유아 및 기타 사용자의 촉각, 시각적 인지능력을 발달시키는 역할을 하는 효과가 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발판들이 징검다리 형태로 배치된 모습을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발판의 측단면도의 모습을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발판의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 발판의 본체의 측단면도의 모습을 도시한다.
도 5는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 발판의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 발판의 시스템도이다.
도 7은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 발판 시스템의 실행의 순서도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 발전기의 발전 원리를 개략적으로 도시한 단면도이다.
하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.
본 발명은 징검다리 형태로 배치된 음향 및 조명 출력이 가능한 발판에 관한 것이고, 또한 음향 및 조명 출력을 위한 전력 생산을 자체적으로 생산 가능한 징검다리 형태로 배치된 발판에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발판들이 징검다리 형태로 배치된 모습을 도시한다. 도 1에서 보는 것처럼, 복수개의 발판(10)은 징검다리 형태로 배치되어 있을 수 있다. 이하에서는 이러한 발판의 구성에 대해서 상세하게 설명하도록 하겠다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발판의 측단면도의 모습을 도시하고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발판의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 발판(10)은 도 1에서 보는 것처럼, 바닥부(100), 본체부(200), 조명부(300), 상판(400) 및 스피커부(500)를 포함한다.
상기 바닥부(100)는 발판을 설치할 때 지면 또는 건물 바닥에 밀착되도록 하기 위한 접착성 물질을 포함한 접착부를 포함한다. 이러한 접착부는 접착제일 수도 있으며 고무와 같은 물질일 수도 있고, 바닥에 단단하게 고정시키기 위한 구성이면 어느것이라도 가능하다.
한편, 바닥부는 탄성 재질로 이루어지는 것이 바람직한데, 탄성 재질로 이루어짐에 의해 발판을 밟았을 때 쿠션감을 느낄 수 있고, 이에 의해 유아나 아이들의 무릎 등에 무리가 가는 것을 예방할 수 있게 된다. 대표적인 탄성 재질 물질로는 고무가 있으며, 특별히 재질에 제한이 있는 것은 아니다.
본체부(200)는 바닥부(100)의 상부에 배치되며, 본체부(200)는 도 3에서 보는 것처럼, 제어부, 메모리부, 센서부 및 음생성부를 포함한다.
제어부는 발판의 구성요소들의 전체적인 동작을 제어하는 부분이다.
메모리부는 음향 및 조명 신호를 포함하는 부분으로써, 미리 음향(음원 코드값) 및 조명 신호 명령 또는 패턴의 명령을 저장하고 있다.
센서부는 발판을 터치했을 때 이러한 터치를 인식할 수 있는 센서로서, 센서는 터치를 감지할 수 있는 통상적인 센서이면 어느 것이나 가능하다. 예를 들어 근접 센서, 감압식 센서, 정전기 방식 센서 등이 있다.
음생성부는 음향을 출력하기 위해 음을 생성하는 부분으로써, 메모리부로부터 데이터를 받아 해당 음향에 해당하는 음원을 인출하여 음향 신호를 구성한다. 이러한 음향 신호는 음성처리부(미도시)를 통해 아날로그로 처리되고 이를 소정의 전류값에 해당하도록 증폭하여 스피커부(500)를 통해 출력된다. 이때 증폭된 아날로그의 음향 신호는 사용자가 청각으로 들을 수 있도록 스피커부(500)에 의해 물리적인 소리로 발생 된다.
조명부(300)는 메모리부에 저장되어 있는 조명 신호를 출력하는 부분으로써, 통상적인 조명 장치 또는 디스플레이면 어느 것이나 가능하다. 대표적으로 LCD, LED 등이 있다.
상판(400)은 발판의 전체적인 마감 및 상판 아래에 있는 조명부(300), 본체부(200) 등을 보호하는 역할을 하게 된다. 상판(400)에는 무늬 등을 넣음으로써 미감을 줄 수도 있는 부분이고, 아래 조명부(300)의 조명을 사용자가 볼 수 있도록 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 사용자가 직접 밟는 부분이므로 어느정도의 유연성을 확보한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 투명하고 플렉서블한 재질로 이루어진 것이라면 어느 것이나 가능하며, 이에 대한 특별한 제한은 없다.
스피커부(500)는 음향을 사용자가 들을 수 있도록 출력하는 부분으로써, 통상적인 스피커 기능을 가진 장치면 어느 것이나 가능하다. 도 2에서는 본체부(200)의 옆에 장착된 것으로 도시되어 있으나, 스피커부(500)는 본체 내부에 내장되거나, 또는 발판의 외부 또는 내부의 어느 곳이나 위치 가능하다.
상기 설명한 구성들에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 징검다리 형태로 배치된 음향 및 조명 출력이 가능한 발판은 사용자에 의해 발판들에 터치가 이루어질 경우 센서부가 이를 감지하고, 제어부에 의해 메모리부에 저장된 음향 신호를 음생성부를 거쳐 스피커부(500)를 통해 출력하며 메모리부에 저장된 조명 신호는 조명부를 통해 출력한다.
도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 발판의 본체의 측단면도의 모습을 도시한다.
도 4의 실시예의 경우에 발판의 본체부는, 탄성 기판(410); 하부 전극(420); 압전체(430); 상부 전극(440); 및 압력 핀(450)을 포함한다.
탄성 기판(410)은 탄성 재질로 이루어진 지지판으로서 외부에서 힘이 가해질 때 압전체(430)와 함께 휘어질 수 있고, 이에 의해 압전체(430)에서 전력이 발생될 수 있다.
탄성 기판(410)은 전도성이 좋으면서 탄성도가 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 구체적으로는 금속 또는 전도성 플라스틱 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 발전기의 발전 원리를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 8는 압전체(430)에 압력이 가해지지 않은 상태 또는 압력이 해제된 상태를 나타내며, 도 9는 압전체(430)에 압력이 가해진 상태를 나타낸다.
도 8와 같이 압전체(430)에 압력이 가해지지 않은 상태이거나, 압력이 해제된 상태인 경우에는 압전체(430)에서 전력이 발생되지 않으며, 이때, 압전체(430) 및 탄성 기판(410)은 전달되는 압력이 없으므로 형상 변형이 이루어지지 않는다.
도 9는 압전체(430)에 압력이 가해진 상태로서, 압전체(430)에 압력이 가해지면 압전체(430)의 모양이 U자 형태 또는 U자를 거꾸로 뒤집어 놓은 모자 형태로 변형되고, 이때 형태가 변형된 압전체(430)에서 전력이 발생한다.
정확히는, 본 발명에서 압전체(430)에 압력이 가해진다는 의미는 커버에 의해 탄성 기판(410)에 압력이 가해지고, 탄성 기판(410)에 부착된 압전체(430)가 탄성 기판(410)의 변형에 의해 함께 변형되는 것이다.
탄성 기판(410)이 변형되면서 압전체(430)의 형상 역시 변형되고, 이때 탄성 기판(410)은 어느 정도 강도를 가지므로 압전체(430)의 변형이 무리하게 진행되는 것을 방지할 수 있다.
이후 압전체(430)에 가해지는 압력이 해제되는 경우, 탄성 기판(410)은 압전체(430)를 통한 후속의 발전을 위해서 압전체(430)를 본래의 형상으로 복원시키게 된다.
이와 같이 탄성 기판(410)은 압전체의 무리한 변형에 의한 파괴를 막아주며, 후속 발전을 위해 압전체의 형상 복원을 도울 수 있다.
압전체(430)는 그 소재로서, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, (Na, K)NbO3계 및 (Na, K, Li) NbO3계 무연 세라믹스 중 하나 이상으로 구성되는 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
도 4를 참고하면, 압력핀(450)은 인가된 외부 압력을 압전체(430)에 효과적으로 전달하기 위한 구성으로서, 압력핀(450)은 발판 위를 지나가는 물체에 의해 가해지는 압력에 따라 진동하고, 가해지는 압력을 압전체(430)에 그대로 전달한다.
압전체 유닛에서 발생되는 전력은 도 5에서 보는 것처럼, 충전부에서 충전된다. 이 경우 충전부 이외에 정류부가 필요하다.
정류부는 압전체 유닛(전력 발생부)으로부터 발생 되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환시키는 부분이고, 충전부는 정류부로부터 나오는 직류 전력을 저장하는 부분이다.
압전체 유닛에 의해 발판들에 압력이 가해질 경우 전력이 발생 되어 충전부에 저장되며, 충전부에 저장된 전력을 이용해 자체적으로 음향 및 조명의 출력이 가능하게 될 수 있다.
도 6은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 발판의 시스템도이다. 도 6에서 보는 것처럼 발판 시스템에서는 복수개의 발판(10)이 외부 회로 소자와 무선 통신 가능하게 연결되어 있다.
이 경우 발판들의 본체에는 외부와 무선 통신 가능한 입출력부를 추가로 포함하고 있다. 이러한 입출력부에 의해 발판들은 각각 외부 회로 소자와 무선 통신 가능하게 된다.
외부 회로 소자는 발판들과 각각 무선 통신 가능하며, 또한 시간차 데이터를 미리 입력받아 저장하고 있게 된다.
시간차 데이터란 사용자에 의해 임의로 입력될 수 있는 값으로서, 사용자가 입력부 등을 통해 시간차 데이터를 미리 입력해 놓으면(예를 들어 3초), 이러한 시간차 데이터를 이용해 도 7에서 보는 것처럼 계산값과 미리 입력된 데이터 값을 비교하여 출력 속도를 제어하게 된다.
도 7은 이러한 시간차 계산을 수행하는 순서도를 도시하며, 도 7에서 보는 것처럼 사용자에 의해 발판을 밟은 신호를 수신하는 단계(S10); 다른 발판을 밟은 신호를 수신하는 단계(S20)를 거치고, S10 단계와 S20 단계 사이의 시간 차를 계산하며(S30 단계), 계산된 시간차 값과 미리 입력된 시간차 값을 비교한다(S40 단계).
비교에 의해 계산값이 입력된 값보다 크면 각각의 발판에 출력 속도를 늦추라는 신호를 보내고(S60), 계산값이 입력된 값보다 작으면 각각의 발판에 출력 속도를 빠르게 하라는 신호를 보낸다(S70).
여기서 출력 속도란 음향 및 조명의 출력 속도로써, 예를 들어 음향의 경우 노래가 나온다고 할 경우 그 노래의 속도를 빠르게 하거나 느리게 하는 것을 의미한다. 조명의 경우에는 점멸 속도 등이 빠르거나 느리게 되는 것을 의미한다.
정리하면, 복수개의 발판들 중 어느 하나의 발판을 밟은 신호가 외부 회로 소자에 전달되고 다른 발판을 밟는 신호가 외부 회로 소자에 전달되는 경우, 상기 외부 회로 소자는 두 개의 신호의 시간차를 계산하며, 두 개의 신호의 시간차가 외부 회로 소자에 입력된 시간차와의 차이에 따라, 외부 회로 소자는 음향 및 조명의 출력 속도를 조절하라는 신호를 각각의 발판들에 전송한다.
이 경우에 두 개의 신호의 시간차가 입력된 시간차보다 크면 음향 및 조명의 출력 속도를 느리게 하고, 두 개의 신호의 시간차가 입력된 시간차보다 작으면 출력 속도를 빠르게 한다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
10 : 복수개의 발판
100 : 바닥부
200 : 본체부
300 : 조명부
400 : 상판
410 : 탄성 기판
420 : 하부전극
430 : 압전체
440 : 상부전극
450 : 압력핀
500 : 스피커부
S10 : 발판을 밟은 신호를 수신하는 단계
S20 : 다른 발판을 밟은 신호를 수신하는 단계
S30 : S10 단계와 S20 단계 사이의 시간 차를 계산하는 단계
S40 : 계산된 시간차 값과 미리 입력된 시간차 값을 비교하는 단계
S50 : 계산된 시간차 값과 미리 입력된 시간차 값을 비교하여 추후진행을 결정하는 단계
S60 : 비교에 의해 계산값이 입력된 값보다 크면 각각의 발판에 출력 속도를 늦추라는 신호를 보내는 단계
S70 : 계산값이 입력된 값보다 작으면 각각의 발판에 출력 속도를 빠르게 하라는 신호를 보내는 단계

Claims (4)

  1. 징검다리 형태로 배치된 음향 및 조명 출력이 가능한 발판들로서,
    탄성 재질로 이루어지며 설치시 바닥에 밀착이 가능하도록 접착부를 포함한 바닥부(100);
    상기 바닥부(100) 위에 배치된 본체부(200);
    상기 본체부(200) 위에 배치된 조명부(300);
    상기 조명부(300)를 보호하는 투명하고 플렉서블한 재질로 이루어진 상판(400); 및
    상기 본체부(200)에 부착된 스피커부(500)를 포함하고,
    상기 본체부(200)는,
    제어부; 음향 및 조명 신호를 저장하고 있는 메모리부; 발판들을 터치를 감지하는 센서부; 및 상기 센서로부터 터치가 감지될 경우 메모리부에 저장되어 있는 음향을 출력하는 음생성부를 포함하며,
    사용자에 의해 발판들에 터치가 이루어질 경우 센서부가 이를 감지하고, 제어부에 의해 상기 메모리부에 저장된 음향 신호는 상기 음생성부를 거쳐 상기 스피커부를 통해 출력되며 상기 메모리부에 저장된 조명 신호는 상기 조명부를 통해 출력되는 것을 특징으로 하는,
    징검다리 형태로 배치된 음향 및 조명 출력이 가능한 발판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체부(200)는,
    탄성 기판(410); 상기 탄성 기판(410)의 상면에 위치하며 상부 전극(440) 및 하부 전극(420)을 갖는 압전체(430); 상기 압전체(430) 상에 위치하는 압력핀(450)을 포함하는, 압전체 유닛;
    상기 압전체 유닛으로부터 발생되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환시키는 정류부; 및
    상기 정류부로부터 나오는 직류 전력을 저장하는 충전부를 추가로 포함하고,
    상기 압전체 유닛에 의해 상기 발판들에 압력이 가해질 경우 전력이 발생되어 상기 충전부에 저장되며,
    상기 충전부에 저장된 전력을 이용해 자체적으로 음향 및 조명의 출력이 가능한 것을 특징으로 하는,
    징검다리 형태로 배치된 음향 및 조명 출력이 가능한 발판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발판의 본체에는 외부와 무선 통신 가능한 입출력부를 포함하고,
    상기 발판들과 각각 무선 통신 가능하고, 시간차 데이터를 미리 입력받아 저장하고 있는, 외부 회로 소자를 추가로 포함하고,
    상기 복수개의 발판들 중 어느 하나의 발판을 밟은 신호가 외부 회로 소자에 전달되고 다른 발판을 밟는 신호가 외부 회로 소자에 전달되는 경우, 상기 외부 회로 소자는 두 개의 신호의 시간차를 계산하며,
    상기 두 개의 신호의 시간차가 상기 외부 회로 소자에 입력된 시간차와의 차이에 따라, 상기 외부 회로 소자는 음향 및 조명의 출력 속도를 조절하라는 신호를 각각의 발판들에 전송하는 것을 특징으로 하는,
    징검다리 형태로 배치된 음향 및 조명 출력이 가능한 발판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 두 개의 신호의 시간차가 입력된 시간차보다 크면 음향 및 조명의 출력 속도를 느리게 제어하고, 상기 두 개의 신호의 시간차가 입력된 시간차보다 작으면 출력 속도를 빠르게 제어하는 것을 특징으로 하는,
    징검다리 형태로 배치된 음향 및 조명 출력이 가능한 발판.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150000583A (ko) 2013-06-25 2015-01-05 한빛이디에스(주) 압전신물질을 적용한 음향방출센서 기반 변압기 안전 진단 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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