KR20160122866A - 형상 변화 물체에 대한 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형상 변화 물체에 대한 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 형상 변화 물질을 포함하는 형상 변화 물체에 대하여 외부 상황에 따라 적절한 전기 신호를 인가함으로써 형상 변화 물체의 형상을 효과적으로 제어할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 형상 변화 단위체를 포함하는 형상 변화부; 상기 형상 변화부에 인가할 제어 신호를 결정하는 제어 신호 산출부; 및 결정된 상기 제어 신호를 상기 형상 변화부로 인가하여, 상기 형상 변화부의 형상을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 형상 변화 제어 시스템을 개시하는 효과를 갖는다.

Description

형상 변화 물체에 대한 제어 시스템 및 방법 {System and method for controlling the shape-changing object}

본 발명은 형상 변화 물체에 대한 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 형상 변화 물질을 포함하는 형상 변화 물체에 대하여 외부 상황에 따라 적절한 전기 신호를 인가함으로써 형상 변화 물체의 형상을 효과적으로 제어할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

4D 프린팅이란 외부 환경에 따라 스스로 모양이 변화하는 물체를 만드는 기법을 말한다. 4D 프린팅에 의하여 만들어지는 4D 프린팅 물체는 외부에서 가해지는 열, 진동, 수분 등 외부 환경에 따라 모양이 변화하면서 자기 조립(self-assembly)을 할 수 있는 형상 변화 물체로서, 매우 다양한 분야에서의 응용이 가능할 것으로 기대되고 있다.

4D 프린팅이라는 이름은 전통적인 제조 공법이 아닌 3D 프린팅 기법을 사용하여 물체를 제작하기 때문에 붙여지게 되었다. 즉, 외부 환경에 따라 물체의 형상이 적절하게 변화하도록 하려면 서로 특성이 다른 2개 이상의 물질을 정밀하게 적층하는 등의 방법으로 구조물을 형성하여야 하는데, 이러한 구조물을 종래 전통적인 제조 공법을 이용하여 구현하는 것은 쉽지 않다고 할 수 있고, 3D 프린팅 기법을 사용하는 것이 보다 적합하다고 할 수 있다.

그런데, 상기 4D 프린팅 물체와 같은 형상 변화 물체는 외부에서 인가되는 자극의 변화에 따라 그 형상이 달라질 수 있는 바, 사용자가 의도하지 않은 방향으로 형상이 변형되는 문제가 나타날 수 있고, 나아가 외부 환경의 변화를 인식하고 그에 맞추어 상기 4D 프린팅 물체 등 형상 변화 물체의 형상을 보다 적절하게 제어하는 것이 바람직하다고 할 것이나, 아직 이에 대한 적절한 해법이 제시되지 못하고 있다.

일본 공개특허 특개2010-99975호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 외부에서 인가되는 자극의 변화에 따라 나타날 수 있는 형상의 변화를 제어할 수 있는 형상 변화 물체에 대한 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 외부 환경의 변화를 예측할 수 있는 데이터를 미리 수집하여 형상 변화 물체의 형상을 미리 제어할 수 형상 변화 물체에 대한 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 형상 변화 제어 시스템은 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 형상 변화 단위체를 포함하는 형상 변화부; 상기 형상 변화부에 인가할 제어 신호를 결정하는 제어 신호 산출부; 및 결정된 상기 제어 신호를 상기 형상 변화부로 인가하여, 상기 형상 변화부의 형상을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 형상 변화부는, 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 제1 형상 변화 단위체와, 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성이 상기 제1 형상 변화 단위체와 다른 제2 형상 변화 단위체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 형상 변화부에서, 상기 제1 형상 변화 단위체 또는 상기 제2 형상 변화 단위체 중 하나 이상이 3D 프린팅 기법을 이용하여 형성된 것일 수 있다.

여기서, 상기 형상 변화 제어 시스템은 외부 환경에 대한 데이터를 수집하는 외부 환경 데이터 수집부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어 신호 산출부에서는, 상기 외부 환경 데이터 수집부에서 수집된 외부 환경에 대한 데이터를 이용하여 상기 형상 변화부에 인가할 제어 신호를 결정할 수 있다.

이때, 상기 외부 환경 데이터 수집부는, 센서의 데이터를 수집하거나, 통신 네트워크를 통하여 외부 장치로부터 데이터를 수집할 수 있다.

이때, 상기 제어 신호 산출부는, 상기 외부 환경 데이터 수집부에서 수집한 데이터를 고려하여, 상기 형상 변화부에 인가할 제어 신호의 전류나 전압의 크기, 파형 중 하나 이상을 결정할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 형상 변화 제어 방법은, 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 형상 변화 단위체를 포함하는 형상 변화 물체에 대한 제어 방법에 있어서, 상기 형상 변화 물체에 인가할 제어 신호를 결정하는 단계; 및 결정된 상기 제어 신호를 상기 형상 변화 물체로 인가하여 상기 형상 변화 물체의 형상을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 형상 변화 물체는, 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 제1 형상 변화 단위체와, 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성이 상기 제1 형상 변화 단위체와 다른 제2 형상 변화 단위체를 포함할 수 있다.

이때, 상기 형상 변화 물체에서, 상기 제1 형상 변화 단위체 또는 상기 제2 형상 변화 단위체 중 하나 이상이 3D 프린팅 기법을 이용하여 형성된 것일 수 있다.

여기서, 상기 형상 변화 제어 방법은 외부 환경에 대한 데이터를 수집하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어 신호를 결정하는 단계에서는, 상기 외부 환경에 대한 데이터를 이용하여 상기 형상 변화 물체에 인가할 제어 신호를 결정할 수 있다.

이때, 상기 외부 환경에 대한 데이터를 수집하는 단계에서는, 센서의 데이터를 수집하거나, 통신 네트워크를 통하여 외부 장치로부터 데이터를 수집할 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템 및 방법은 외부에서 인가되는 자극의 변화에 따라 나타날 수 있는 형상의 변화를 제어할 수 있다는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템 및 방법은 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 형상 변화 물질에 적절한 전기 제어 신호를 인가함으로써, 형상 변화 물체의 형상을 효과적으로 제어할 수 있다는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템 및 방법은 외부 환경의 변화를 예측할 수 있는 데이터를 미리 수집하여 형상 변화 물체의 형상을 미리 제어함으로, 외부 환경의 변화에 따른 최적의 형상을 적절하게 구현할 수 있다는 효과를 가진다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 타이어의 형상 및 단면의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템이 적용된 타이어에 대한 설명도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 환경 데이터를 이용한 형상 변화 제어 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 방법의 순서도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 형상 변화 물체에 대한 제어 시스템 및 방법의 예시적인 실시 형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템(100)의 구성도를 도시하고 있다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템(100)은 형상 변화부(110), 제어 신호 산출부(120), 제어부(130)를 포함하여 구성될 수 있으며, 나아가 외부 환경 데이터 수집부(140)를 더 포함할 수도 있다.

먼저, 형상 변화부(110)는 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 형상 변화 단위체를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 형상 변화부(110)에 적절한 전기 제어 신호를 인가하여 줌으로써, 상기 형상 변화부(110)의 형상을 특정한 형상으로 제어할 수 있게 된다.

상기 형상 변화 단위체로서는 전기가 인가되는 경우 형상이 변화하는 물질이라면 특별한 제한이 없이 사용이 가능하며, 예를 들어 외부에서 인가되는 전기 신호에 따라 형상이 변화하는 고분자인 전기활성고분자(Elector-Active Polymer, EAP)나, 니켈-티타늄 합금 등과 같이 전기가 인가되면 온도가 올라가면서 내부 격자 구조가 변화하면서 형상이 변화하는 형상기억합금 등이 사용될 수 있다.

상기 형상 변화부(110)는 한 종류의 형상 변화 단위체 만을 포함하여 구성될 수도 있으나, 보다 복잡하거나 정밀한 형상의 제어를 위하여 복수의 형상 변화 단위체를 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 한 종류의 형상 변화 단위체를 반복하여 적층하거나 여러 부위에 포함되도록 할 수도 있고, 나아가 복수 종류의 형상 변화 단위체를 적층하거나 여러 부위에 포함하여 형상 변화부(110)를 구성함으로써, 매우 다양한 형상을 정밀하게 제어가 가능하도록 할 수도 있다.

예를 들어, 상기 형상 변화부(110)를 구성함에 있어서, 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 제1 형상 변화 단위체(112)와 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성이 상기 제1 형상 변화 단위체와 다른 제2 형상 변화 단위체(114)를 적층하는 등의 방법으로 보다 다양한 형상을 정밀하게 제어할 수 있는 형상 변화부(110)를 구성할 수 있게 된다.

나아가, 상기 형상 변화 단위체를 포함하는 형상 변화부(110)는 통상적으로 하나 이상의 형상 변화 단위체를 포함하여 다른 물질들과 함께 복잡하거나 정밀한 구조를 가지게 되므로, 이를 사출 성형 등 종래 기술에 따라 제조하는 것은 기술적으로 어려울 뿐만 아니라, 그 품질 및 비용 측면에서도 문제가 발생할 가능성이 상당하여, 대량 생산에 상당한 장애로 작용할 수 있다. 따라서, 상기 형상 변화 단위체를 포함하는 형상 변화부(110)를 3D 프린팅 기법을 이용하여 형성하는 경우, 여러 물질이 함께 사용되어 복잡하거나 정밀한 구조를 가지는 형상 변화부(110)의 생산 단가 및 품질을 개선할 수 있게 된다.

예를 들어, 상기 형상 변화부(110)가 제1 형상 변화 단위체(112) 및 제2 형상 변화 단위체(114) 등 복수의 형상 변화 단위체를 포함하여 복잡한 구조를 이룰 경우, 3D 프린팅 기법을 사용함으로써, 복잡한 구조의 형상 변화부(110)를 보다 효과적으로 대량 생산할 수 있게 된다.

다음으로, 제어 신호 산출부(120)에서는 상기 형상 변화부(110)에 인가할 제어 신호를 산출하게 된다. 이때, 상기 제어 신호로서 소정의 전압을 인가하거나 전류를 인가하여 상기 형상 변화부(110)의 형상을 제어할 수도 있고, 나아가 상기 전압 또는 전류 신호로서 소정의 파형을 가지는 제어 신호를 사용할 수도 있다.

예를 들어, 형상 변형부(110)에 10[V]의 전압 신호를 인가한 상태에서, 상기 형상 변형부(110)의 형상을 추가적으로 변형시키기 위하여 12[V]의 전압을 인가하는 등 인가되는 전압을 조정하여 상기 형상 변형부(110)의 형상을 제어할 수도 있다.

또는, 상기 형상 변형부(110)에 인가되는 전압 또는 전류 제어 신호에 구형파(square wave)나 정현파(sine wave), 삼각파(triangular wave) 등 다양한 파형을 사용하여 상기 형상 변형부(110)의 형상을 제어하는 것도 가능하다.

이러한 경우, 소정의 기준치 이상의 전압 또는 전류 제어 신호를 인가하면서도 파형의 폭 등을 제어하여, 상기 형상 변형부(110)의 형상 변화를 보다 정밀하게 제어할 수 있다는 효과를 가질 수 있게 된다.

이어서, 제어부(120)에서는 상기 제어 신호 산출부(120)에서 산출된 제어 신호를 상기 형상 변화부(110)로 인가하여 그 형상을 제어하게 된다. 이에 따라, 상기 제어부(120)에는 상기 제어 신호 산출부(120)에서 산출된 제어 신호를 생성하여 상기 형상 변화부(110)로 인가하게 된다.

또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템(100)에는 외부 환경에 대한 데이터를 수집하는 외부 환경 데이터 수집부(140)가 더 포함될 수 있으며, 이때 상기 제어 신호 산출부(120)에서는 상기 외부 환경 데이터 수집부(140)에서 수집한 외부 환경에 대한 데이터를 이용하여 상기 형상 변화부(110)에 인가할 제어 신호를 결정함으로써, 외부 환경을 고려하여 상기 형상 변화부(110)의 형상을 보다 적절하게 제어할 수 있게 된다.

나아가, 상기 외부 환경 데이터 수집부(140)는 온도 센서 등 센서로부터 데이터를 수집하거나, 무선 통신 등 통신 네트워크를 통하여 외부 장치로부터 데이터를 수집할 수도 있다.

예를 들어, 상기 외부 환경 데이터 수집부(140)는 온도 센서를 이용하여 측정된 외부의 온도를 수집하거나, 통신 네트워크를 이용하여 외부 서버에 접속한 후, 상기 외부 서버에서 제공하는 날씨 정보를 수집하는 등 다양한 외부 환경 데이터를 수집할 수 있고, 이에 따라 상기 제어 신호 산출부(120)에서는 상기 외부 환경 데이터 수집부(140)에서 수집한 외부 환경에 대한 데이터를 이용하여 상기 형상 변화부(110)에 인가할 제어 신호를 결정할 수도 있게 된다.

아래에서는, 본 발명의 일 실시예로서 형상 변화 제어 시스템이 적용된 타이어를 들어, 본 발명의 구체적인 실시예를 보다 자세하게 설명한다.

먼저 도 2에서는 종래 기술에 따른 타이어 및 상기 타이어 접지면의 단면을 도시하고 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 기술에 따른 타이어에는 노면의 물 등을 흡입하여 타이어의 제동력 등을 높일 수 있도록 접지면(도 2의 (A))에 홈(트레드)을 포함하고 있다.

그런데, 타이어가 최적의 제동력 등 타이어 특성을 가질 수 있도록 하기 위해서는, 상기 타이어의 홈이 노면의 물의 양 등 노면 상태에 따라 적절하게 제어되는 것이 바람직하게 된다.

예를 들어, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 눈이나 비의 양에 따라 타이어의 홈의 크기를 조절하여 줌으로써, 노면의 상태에 따른 최적의 타이어 특성을 제공할 수 있게 된다.

나아가, 상기 타이어의 홈은 타이어의 마모에 따라 점차 줄어들게 되므로, 상기 타이어의 마모를 고려하여 상기 홈의 크기를 제어하여 줌으로써 타이어의 마모에 따른 제동력 등 타이어 특성의 변화를 보상하여 줄 수도 있다.

도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템(100)이 적용된 타이어에 대한 설명도를 예시하고 있다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템(100)이 적용된 타이어는, 홈(트레드)을 포함하는 제1 형상 변화 단위체(112) 및 제2 형상 변화 단위체(114)를 적층하여 구성된 형상 변화부(110)를 타이어의 접지면으로 하여, 상기 타이어에 접지면에서 홈의 형상을 제어할 수 있도록 하고 있다. 이때, 상기 제1 형상 변화 단위체(112)와 제2 형상 변화 단위체(114)는 전기가 인가되면 수축되는 전기 활성 고분자(EAP) 등으로 구성할 수 있으며, 이에 따라 상기 형상 변화부(110)에 적절한 전기 제어 신호를 인가함으로써 상기 홈(트레드)의 형상을 제어할 수 있게 된다.

예를 들어, 건조한 날씨의 노면에 대해서는 도 4 (a)에서와 같이 홈의 폭을 좁게 유지하도록 하는 반면, 비가 오거나 눈이 오는 경우에는 도 4 (b)에서와 같이 형상 변화부(110)의 형상을 제어하여 홈의 폭을 늘려줌으로써(도 4 (b)에서 B2 > B1) 노면의 물 등을 보다 효과적으로 흡입하여 타이어의 제동력 등 특성을 개선할 수 있게 된다.

이때, 도 4의 (b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 전기 제어 신호가 인가됨에 따른 형상 변형 특성이 다른 제1 형상 변화 단위체(112) 및 제2 형상 변화 단위체(114)를 적층하여 형상 변화부(110)를 구성함으로써, 제1 형상 변화 단위체(112) 간에 형상되는 홈(트레드)의 폭과 제2 형상 변화 단위체(114) 간에 형상되는 홈(트레드)의 폭이 달라질 수 있도록 함으로써, 타이어에 형성되는 홈(트레드)의 폭 만을 제어하는 것이 아니라, 그 형상도 제어할 수 있게 된다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템(100)은 외부 환경 데이터 수집부(140)을 포함하여 구성될 수도 있다. 상기 외부 환경 데이터 수집부(140)는 상기 형상 변화 제어 시스템(100) 외부의 환경에 데이터를 수집하여 제공함으로써, 상기 형상 변화 제어 시스템(100)이 외부 환경을 고려하여 보다 적절한 형상을 가질 수 있도록 제어할 수 있게 된다.

이때, 상기 외부 환경 데이터 수집부(140)에서는 센서의 데이터를 수집하거나, 통신 네트워크를 통하여 외부 장치로부터 데이터를 수집할 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 환경 데이터 수집부(140)는 온도 센서로부터 외부의 온도 데이터를 수집할 수 있으며, 이외에도 습도 센서 등을 이용하여 대기에 대한 데이터를 수집하거나, 광센서 등을 이용하여 주변 밝기에 대한 데이터를 수집하는 등 매우 다양한 센서로부터 외부 환경에 대한 데이터를 수집할 수 있다.

나아가, 상기 외부 환경 데이터 수집부(140)에서는 유선 또는 무선 통신 네트워크를 이용하여 서버 등 외부 장치로부터 외부 환경에 대한 데이터를 수집할 수도 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 상기 외부 환경 데이터 수집부(140)는 LAN, WAN, VAN 등 유선 통신 네트워크 또는 WiFI, 블루투스, WCDMA, LTE 등 무선 통신 네트워크 등 다양한 통신 네트워크를 이용하여, 날씨 정보를 제공하는 서버 등으로부터 지역별 날씨 정보를 수집하는 등 매우 다양한 외부 장치로부터 외부 환경에 대한 데이터를 수집할 수 있다.

이에 따라, 제어 신호 산출부(120)에서는 수집된 외부 환경에 대한 데이터를 고려하여 제어 신호를 산출할 수 있게 되고, 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 시스템(100)은 외부 환경을 고려하여 보다 바람직한 형상을 가질 수 있도록 형상 변화부(110)를 제어할 수 있게 된다.

이에 대한 보다 구체적인 예로서, 도 5에서는 본 발명의 일 실시예로서 외부 온도에 따라 최적 형상이 결정되는 타이어에 대하여, 온도 센서와 함께 외부의 날씨 정보 제공 서버를 이용하여, 타이어의 형상을 제어하는 방법에 대한 흐름도를 예시하고 있다.

날씨는 국지적으로 변화할 수 있고, 또한 수시로 변화할 수도 있으므로, 날씨의 변화에 대한 정보를 미리 수집한 후, 자동차의 진행 방향 등을 고려하여 타이어의 형상을 미리 적절하게 변화시켜 줌으로써, 타이어의 제동력 등 특성을 개선하고, 나아가 운전자의 안전을 도모할 수도 있게 된다.

예를 들어, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 먼저 제어부(130)는 온도 센서가 측정한 외부 온도에 대한 데이터를 이용하여 산출된 제어 신호를 사용하여 타이어의 형상을 제어할 수 있게 된다.

그런데, 이러한 경우 현재 시점에서의 외부 온도 데이터만을 이용하여 타이어의 형상을 제어할 수 있을 뿐이므로, 자동차의 진행에 따라 수시로 변화할 수 있는 날씨 등 외부 환경을 고려하여 미리 타이어의 형상을 제어할 수 없다는 문제가 있을 수 있다.

이에 대하여, 외부 환경 데이터 수집부(140)는 외부 장치인 날씨 정보 제공 서버에 접속하여 현재 자동차가 위치하는 지역 및 주변 지역의 날씨 정보를 수집한 후, 이를 제어 신호 산출부(120)로 제공함으로써, 상기 제어 신호 산출부(120)는 온도 데이터와 외부 날씨 정보와 함께 자동차의 진행 방향을 고려하여 제어 신호를 산출함으로써, 제어부(130)는 외부 환경을 고려하여 형상 변화부(110)를 미리 적절하게 제어할 수 있게 된다.

나아가, 필요에 따라서는 자동차의 진행 방향 전방의 날씨가 자주 변화할 것으로 예측되는 경우에는 타이어의 형태를 각 날씨 상태에 대한 중간 형태로 제어되도록 함으로써, 형상 변형 빈도를 줄이면서도 타이어의 제동력 등 특성을 적절하게 유지하도록 할 수도 있다.

또한, 도 6에서는 본 발명의 일 실시예로서 자동차의 진행 방향에 따른 자동차의 주행 환경을 미리 고려하여 타이어를 최적 형상으로 제어하는 방법에 대한 흐름도를 예시하고 있다.

예를 들어, 자동차의 진행 방향 전방에 비포장도로가 있다던지, 교통 사고 발생 지점이 있다면, 타이어의 제동력을 높여주는 방향으로 타이어의 형상을 변화시켜 줌으로써, 운전자의 안전을 도모할 수도 있게 된다.

보다 구체적으로, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 먼저 제어부(130)는 노면 측정 센서가 측정한 노면에 대한 정보를 고려하여 산출된 제어 신호를 사용하여 타이어의 형상을 제어하게 된다.

그런데, 이러한 경우 현재 시점에서의 노면 상태 만을 이용하여 타이어의 형상을 제어할 수 있을 뿐이므로, 자동차의 진행 방향을 고려하여 전방의 노면 상태에 대한 정보를 미리 수집하여 고려하는 것이 보다 바람직하게 된다.

따라서, 외부 환경 데이터 수집부(140)는 외부 장치인 교통 정보 제공 서버에 접속하여 자동차가 진행하는 방향의 도로에 대한 정보를 수집한 후, 이를 제어 신호 산출부(120)로 제공함으로써, 상기 제어 신호 산출부(120)는 진행 방향 도로의 노면 상태 등을 미리 고려하여 제어 신호를 산출할 수 있게 되고, 이에 따라 제어부(130)는 진행 방향의 노면 상태를 미리 고려하여 형상 변화부(110)를 적절하게 제어할 수 있게 된다.

덧붙여, 위에서는 외부 환경 데이터 수집부(140)에서 외부 환경에 대한 센서 데이트를 수집하는 경우를 설명하였으나, 상기 센서가 반드시 외부 환경에 대한 데이터 만을 수집하여야 하는 것은 아니며, 필요에 따라서는 상기 형상 변화부(110)에 대한 데이터를 수집할 수도 있다.

예를 들어, 상기 형상 변화부(110)의 현재 형상에 대한 데이터를 수집하여 상기 제어 신호 산출부(120)로 피드백하여 줌으로써, 상기 형상 변화부(110)의 현재 형상을 고려하여 제어 신호를 산출함으로써, 상기 형상 변화부(110)의 형상을 매우 정확하게 제어할 수 있게 된다.

보다 구체적인 예를 들어, 도 4에 도시된 타이어의 경우 마모에 따라 타이어의 홈(트레드)가 지속적으로 줄어들게 되는데, 이러한 경우 상기 타이어의 마모 상태를 고려하여 형상 변화부(110)의 형상을 제어하여 줌으로써, 타이어의 제동력 등 특성이 열화되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

또한, 도 7에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 방법의 순서도를 예시하고 있다. 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 방법은, 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 형상 변화 단위체를 포함하는 형상 변화 물체에 대한 제어 방법에 대한 것으로서, 상기 형상 변화 물체에 인가할 제어 신호를 결정하는 단계(S720) 및 결정된 상기 제어 신호를 상기 형상 변화 물체로 인가하여 상기 형상 변화 물체의 형상을 제어하는 단계(S730) 단계를 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 변화 제어 방법은 외부 환경에 대한 데이터를 수집하는 단계(S710)를 더 포함할 수도 있다.

먼저, S720 단계에 대하여 살핀다. 본 단계(S720)에서는, 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 형상 변화 단위체를 포함하는 형상 변화 물체에 인가할 제어 신호를 산출하게 된다.

이때, 상기 형상 변화 물체는 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 제1 형상 변화 단위체와, 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성이 상기 제1 형상 변화 단위체와 다른 제2 형상 변화 단위체를 포함하여 구성될 수 있다.

나아가, 상기 형상 변화 물체에 있어서, 제1 형상 변화 단위체 또는 상기 제2 형상 변화 단위체 중 하나 이상은 3D 프린팅 기법을 이용하여 형성된 것일 수 있다. 상기 형상 변화 물체는 형상 변화 단위체가 다른 물질들과 함께 복잡하거나 정밀한 구조를 구성하게 되는데, 이를 사출 성형 등 종래 기술에 따라 제조하는 것은 기술적으로 어려울 뿐만 아니라, 그 품질 및 비용 측면에서도 문제가 발생할 가능성이 상당하여, 대량 생산에 상당한 장애로 작용할 수 있으므로, 상기 형상 변화 물체 또는 상기 형상 변화 단위체를 3D 프린팅 기법을 이용하여 형성하도록 함으로써 보다 효과적으로 형상 변화 물체를 제작할 수 있게 된다.

또한, S730 단계에서는 앞서 산출된 제어 신호를 상기 형상 변화 물체로 인가하여 상기 형상 변화 물체의 형상을 제어하게 된다.

마지막으로, S710 단계에 대하여 검토한다. 본 단계(S710)에서는 형상 변화 물제 외부의 환경에 대한 데이터를 수집하게 된다. 이에 따라, 수집된 외부 환경에 대한 데이터를 이용하여 상기 형상 변화 물체에 인가할 제어 신호를 결정함으로써, 외부 환경을 미리 고려하여 상기 형상 변화 물체의 형상을 미리 적절할 형상으로 제어할 수 있게 된다.

이때, 상기 S710 단계에서는 센서의 데이터를 수집하거나, 통신 네트워크를 통하여 외부 장치로부터 데이터를 수집할 수도 있다.

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 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 형상 변화 제어 시스템
110 : 형상 변화부
112 : 제1 형상 변화 단위체
114 : 제2 형상 변화 단위체
120 : 제어 신호 산출부
130 : 제어부
140 : 외부 환경 데이터 수집부

Claims (11)

1. 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 형상 변화 단위체를 포함하는 형상 변화부;
   상기 형상 변화부에 인가할 제어 신호를 결정하는 제어 신호 산출부; 및
   결정된 상기 제어 신호를 상기 형상 변화부로 인가하여,
   상기 형상 변화부의 형상을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 형상 변화 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 형상 변화부는,
   전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 제1 형상 변화 단위체와,
   전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성이 상기 제1 형상 변화 단위체와 다른 제2 형상 변화 단위체를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 변화 제어 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 형상 변화부에서,
   상기 제1 형상 변화 단위체 또는 상기 제2 형상 변화 단위체 중 하나 이상이 3D 프린팅 기법을 이용하여 형성된 것임을 특징으로 하는 형상 변화 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   외부 환경에 대한 데이터를 수집하는 외부 환경 데이터 수집부를 더 포함하며,
   상기 제어 신호 산출부에서는,
   상기 외부 환경 데이터 수집부에서 수집된 외부 환경에 대한 데이터를 이용하여 상기 형상 변화부에 인가할 제어 신호를 결정하는 것을 특징으로 하는 형상 변화 제어 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 외부 환경 데이터 수집부는,
   센서의 데이터를 수집하거나,
   통신 네트워크를 통하여 외부 장치로부터 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 형상 변화 제어 시스템.
6. 제4항에 있어서,
   상기 제어 신호 산출부는,
   상기 외부 환경 데이터 수집부에서 수집한 데이터를 고려하여,
   상기 형상 변화부에 인가할 제어 신호의 전류나 전압의 크기, 파형 중 하나 이상을 결정하는 것을 특징으로 하는 형상 변화 제어 시스템.
7. 전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 형상 변화 단위체를 포함하는 형상 변화 물체에 대한 제어 방법에 있어서,
   상기 형상 변화 물체에 인가할 제어 신호를 결정하는 단계; 및
   결정된 상기 제어 신호를 상기 형상 변화 물체로 인가하여 상기 형상 변화 물체의 형상을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 변화 제어 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 형상 변화 물체는,
   전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성을 가지는 제1 형상 변화 단위체와,
   전기가 인가되었을 때 형상이 변화하는 특성이 상기 제1 형상 변화 단위체와 다른 제2 형상 변화 단위체를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 변화 제어 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 형상 변화 물체에서,
   상기 제1 형상 변화 단위체 또는 상기 제2 형상 변화 단위체 중 하나 이상이 3D 프린팅 기법을 이용하여 형성된 것임을 특징으로 하는 형상 변화 제어 방법.
10. 제7항에 있어서,
    외부 환경에 대한 데이터를 수집하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제어 신호를 결정하는 단계에서는,
    상기 외부 환경에 대한 데이터를 이용하여 상기 형상 변화 물체에 인가할 제어 신호를 결정하는 것을 특징으로 하는 형상 변화 제어 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 외부 환경에 대한 데이터를 수집하는 단계에서는,
    센서의 데이터를 수집하거나,
    통신 네트워크를 통하여 외부 장치로부터 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 형상 변화 제어 방법.

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