KR20170037185A - 미세 땀의 시간적 분비특성을 이용한 생체 인증 방법 및 이를 이용한 생체인증 위조를 방지하는 생체 인증장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세 땀 감지 방법 및 이를 이용한 생체 인증장치에 관한 것이다.
본 발명에서는 에크린 땀샘 또는 아포크린 땀샘을 자극하여 이와 연결된 땀구멍으로 발한되는 땀을 어느 땀구멍에서 발한된 것인지 여부를 구분할 수 있을 정도로 발한시킨 후, 발한되는 미세 땀(micro sweat)을 감지하여 생체 여부를 인증하는 방법으로서, 미세 땀이 발한되는 조건 하에서 n초 이내의 복수 개 시각(t0, t1)에 땀구멍이 형성된 인체 부위의 물리적 또는 생화학적 특성값을 감지하는 제1단계와, t1 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성값과 상기 t0 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성값을 이용하여 t1 시각에 발한된 미세 땀의 발생 위치를 포함하는 발한 데이터를 산출하는 제2단계를 포함하고, n은 10 이하인 양의 정수인 것을 특징으로 하는 미세 땀을 감지하여 생체 여부를 인증하는 방법이 제공된다.
본 발명에 의해 측정된 미세 땀을 이용하여 생체인지 여부를 확인할 수 있게 되고, 나아가 피인증자를 식별하는 것도 가능하게 되었다.

Description

미세 땀의 시간적 분비특성을 이용한 생체 인증 방법 및 이를 이용한 생체인증 위조를 방지하는 생체 인증장치{BIO-AUTHENTICATING METHOD USING TEMPORAL SECRETION CHARACTERISTICS OF MICRO SWEAT FOR PREVENTING FAKE-AUTHENTICATING AND BIO-AUTHENTICATING APPARATUS}

본 발명은 미세 땀의 시간적 분비특성을 이용한 생체 인증 방법 및 이를 이용한 생체인증 위조를 방지하는 생체 인증장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피인증자의 피부에 형성된 땀구멍에서 발한되는 미세 땀의 시간적 분비특성을 이용한 생체 인증 방법 및 이를 이용한 생체인증 위조를 방지하는 생체 인증장치에 관한 것이다.

휴대 전화나 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 소형 정보 기기는 최근사양이 고기능화됨에 따라 네트워크에 접속되거나 대량의 개인 정보 등을 저장하거나 할 수 있게 되고, 보안을 요하는 사용 범위가 점점 늘어나고 있다. 보안을 요하는 사용 범위로는 폰 뱅킹이나 신용카드 결제 대용으로 사용되는 것이 대표적인 예이다.

이러한 기기에 있어서 보안을 확보하기 위해서, 종래로부터 널리 이용되고 있는 패스워드나 ID(IDentification) 카드 등에 의한 개인 인증을 채용하는 것이 생각된다. 그러나, 패스워드나 ID 카드는 도용될 위험성이 높기 때문에 보다 신뢰성이 높은 개인 인증(기기의 사용자가 미리 등록된 사용자 본인인 것의 인증)을 실현하는 것이 강하게 요구되고 있다. 이러한 요망에 대하여 생체 정보(바이오메트릭스 정보)에 의한 개인 인증은 신뢰성이 높아 전술한 요망에 응할 수 있을 것으로 생각된다. 특히, 생체 정보로서 지문을 이용한 경우에는 편리성도 높다.

생체 정보로서 지문을 이용하여 개인 인증을 행하는 경우, 정전 용량식 지문 센서나 광학식 지문 센서에 의해 피인증자의 손가락으로부터 지문(지문 센서의 채취면에 접촉할 수 있는 리지(ridge, '지문산'이라고도 함)와 채취면에 접촉하지 않는 밸리(valley, '지문골'이라고도 함)로 이루어지는 무늬를 화상 정보로 채취한다. 그리고, 그 지문 화상의 전경(예컨대 리지)으로부터 특징 정보(예컨대 분기점이나 끝점의 위치 정보)를 추출하고, 추출된 특징 정보와 미리 등록되어 있는 피인증자의 등록 특징 정보를 대조함으로써, 피인증자가 본인인지 여부의 판정 즉, 개인 인증을 행하고 있다.

그런데, 전술과 같이 지문을 이용하여 개인 인증을 행하는 시스템에 있어서는 보다 신뢰성이 높은 개인 인증을 행하는데 있어서의 문제 중 하나로서 위조 지문을 이용한 부정 이용이 지적되고 있다. 즉, 지문을 이용한 시스템에서는 위조 지문을 갖는 손가락을 인공적으로 제작하여 그 인공 손가락을 이용한 인체모형이 행해질 가능성이 있으며, 그 인체모형 행위에 의한 부정 이용이 시스템의 신뢰성 열화를 초래할 우려가 있다.

인공 손가락의 소재로서 실리콘이나 고무가 이용된 경우, 이들의 소재는 전기를 통과시키지 않기 때문에, 정전 용량식 지문 센서에서는 실리콘 제조 인공 손가락이나 고무 제조 인공 손가락으로부터 지문 화상을 채취할 수 없기 때문에 전술한 바와 같이 부정 이용을 행할 수 없다. 이에 비해 일부 광학식 지문 센서는 실리콘 제조 인공 손가락이나 고무 제조 인공 손가락으로부터 지문 화상을 채취할 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 인공 손가락의 소재로서 인간 표피의 조성에 매우 가까운 구미(Gummi)(젤라틴 수용액을 겔화시킨 것)를 이용하면, 구미는 전기를 통과하기 때문에 정전 용량식 지문 센서나 광학식 지문 센서가 구미 제조 인공 손가락으로부터 지문 화상을 채취할 수 있게 되어 인체 모형 행위에 의한 부정 이용이 가능해지는 것이 지적되고 있다.

위조 지문에 의한 부정 이용을 배제하는 기술에 대해서는 예컨대, 일본 특허공개 2000-123143호 공보, 일본 특허 공개 평10-302047호 공보, 일본 특허 공개 2000-194848호 공보, 일본 특허 공개 2000-172833호 공보, 및 한국특허공개 제10-2005-0051659호 등에 개시되어 있다.

그러나, 일본 특허 공개 2000-123143호 공보나 일본 특허 공개 평10-302047호 공보에 개시된 기술에서는 피검체의 전류치, 정전 용량, 전기 저항 등에 의해 피검체가 생체인지의 여부를 판정하고 있기 때문에 전술한 바와 같이 전기를 통과시키는 구미 제조 인공 손가락의 위조 지문을 배제할 수 없다. 또한, 일본 특허 공개 평1O-370295호 공보에 개시된 기술에서는 정전 용량식 센서가 반응하는지의 여부에 의해서 위조 지문을 판정하고, 일본 특허 공개 2000-172833호 공보에 개시된 기술에서는 전기적 특성인 임피던스의 주파수 특성에 의해서 위조 지문을 판정하고 있기 때문에, 그 중 어느 쪽의 기술에 의해서도 전기를 통과하는 구미 제조 인공 손가락의 위조 지문을 배제할 수 없다. 마지막으로 한국특허공개 제10-2005-0051659호에서는 지문을 스윕 방식을 스캔할 때 땀이 있는 경우에는 지문과는 다른 패턴을 보인다는 점을 이용하여 생체 여부를 판단하겠다는 것이나 구미 제조 인공 손가락의 밸리 사이에 물을 넣을 경우 마치 땀샘으로 오인되므로 손가락의 위조 지문 여부를 정확하게 판별할 수 없는 문제점이 있었다.

손가락 지문을 이용한 생체 인증과 관련되어 다수의 논문이 제시되었다.

브루넬 대학교(Brunel University)에서 2012년 4월에 제시한 "Novel Active Sweat Pores Based Liveness Detection Techniques for Fingerprint Biometrics By Shahzad Ahmed Memon" 논문에서는 손가락 지문을 해상도 높게 촬영한 한 매의 이미지를 촬영하고, 땀이 발한되는 땀구멍(active pore)에서 보이는 이미지 특성치를 이용한 것으로 위조지문을 촬영한 이미지에서는 이러한 특징이 나타나지 않는다는 것을 이용하여 생체 인증을 수행할 수 있다는 것이다. 이러한 방식은 고해상도의 이미지 촬영이 필요하고, 분석 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있었다. 2005년 8월 공개된 IEEE 논문 "Time-Series Detection of Perspiration as a Liveness Test in Fingerprint Devices" 및 Pattern Recognition에서 발표된 논문 "Determination of vitality from a non-invasive biomedical measurement for use in fingerprint scanners" 에서는 지문을 측정하기 시작 후 0초 이미지와 2초(혹은 5초)에서 리지와 밸리에서의 정전 용량값의 변화를 측정하여 이를 이용하는 것으로서, 생체에서는 땀이 밸리에 스며들어 2초(혹은 5초)에서의 리지와 밸리에서의 정전용량 값의 차이가 줄어드는 반면 위조지문의 경우에는 리지와 밸리에서 측정된 정전 용량값에 차이가 그대로 유지된다는 특성을 이용하여 생체 여부를 인증하겠다는 기술이 공개되었다. 그러나, 발한되는 땀구멍의 이미지의 특성치를 이용하는 방법은 땀이 발한된 것을 판별할 수 있을 정도의 고성능 카메라를 사용해야하며 발한되는 땀구멍을 찾는데 필요한 여러 가지 이미지처리 단계에 많은 경험적 파라미터를 사용하여 정확도가 높지 않다는 문제점이 있다. 또한 정전용량의 변화를 이용하는 방법은 땀의 발한 량이 충분하지 않은 경우 생체임에도 정정용량의 변화량이 크지 않아 위조로 판단할 수 있는 등의 문제점이 있어서 상업적으로 이용하기에는 한계가 있었다.

일본 특허공개 2000-123143호 (2000.04.28. 공개) 일본 특허공개 평10-302047호 (1998.11.13. 공개) 일본 특허공개 2000-194848호 (2000.07.14. 공개) 일본 특허공개 2000-172833호 (2000.06.23. 공개) 한국특허공개 제10-2005-0051659호 (2005.06.01 공개)

1. Novel Active Sweat Pores Based Liveness Detection Techniques for Fingerprint Biometrics By Shahzad Ahmed Memon (April 2012) 2. Time-Series Detection of Perspiration as a Liveness Test in Fingerprint Devices(IEEE TRANSACTIONS ON SYSTEMS, MAN, AND CYBERNETICS_PART C: APPLICATIONS AND REVIEWS, VOL. 35, NO. 3, AUGUST 2005) 3. Determination of vitality from a non-invasive biomedical measurement for use in fingerprint scanners(Pattern Recognition 36 (2003) 383 . 396)

본 발명은 이러한 과제를 감안하여 창안된 것으로, 피검체가 생체인지의 여부를 확실하게 검출할 수 있도록 하고, 예컨대 구미 제조 인공 손가락 등의 비생체를 확실하게 식별하는 것을 가능하게 하는 미세 땀의 시간적 분비특성을 이용한 생체 인증 방법 및 이를 이용한 생체인증 위조를 방지하는 생체 인증장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 지문, 장문 등의 생체 정보를 이용하여 개인 인증을 행하기 위해 피인증자로부터 생체 정보를 취득할 때에 생체 취득 대상인 피검체가 생체인지의 여부를 확실하게 검출할 수 있도록 한다. 예를 들어, 구미 제조 인공 손가락을 확실하게 식별하여 위조 지문을 이용한 인체모형 행위에 의한 부정 이용을 확실하게 배제하여 보다 신뢰성 높은 개인 인증을 실현한 생체 검출 기능을 갖는 미세 땀의 시간적 분비특성을 이용한 생체 인증 방법 및 이를 이용한 생체인증 위조를 방지하는 생체 인증장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 정교한 위조 지문(예를 들면 구미로 리지와 밸리를 형성하고, 리지 상에 미세 땀과 유사한 특성을 나타낼 수 있는 물질(예로, 전기 전도도를 갖는 흑연가루 등)을 도포하여 미세 땀에 의해 나타나는 정전용량 변화를 갖는 위조 지문)의 경우도 이를 보다 정확하게 생체와 구분할 수 있는 미세 땀의 시간적 분비특성을 이용한 생체 인증 방법 및 이를 이용한 생체인증 위조를 방지하며 비교적 짧은 시간 내에 정확하게 생체 여부를 인증하는 상업적으로 구현 가능한 생체 인증장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은 에크린 땀샘 또는 아포크린 땀샘과 연결된 복수 개 땀구멍을 갖는 인체 피부를 자극하여 지문산 위에서 발한되는 미세 땀을 감지하고, 감지된 상기 미세 땀을 이용하여 생체 여부를 인증하는 방법으로서, 복수 개 t0, t1, ..., tn 시각에 상기 복수 개 땀구멍이 형성된 인체 피부의 물리적 또는 생화학적 특성값을 감지하는 제1단계와, 복수 개 t0, t1, ..., tn 시각 중에서 서로 이웃하는 시각 사이(t0~t1사이, ..., tn-1~tn 사이)에 발한된 미세 땀에 관한 정보를 산출하는 제2단계와, t0 시각부터 tn 시각까지 발한되어 누적된 누적 땀에 관한 정보를 산출하는 제3단계, 및 제2단계에서 산출된 신규 미세 땀에 관한 정보 및 상기 제3단계에서 산출된 누적 땀에 관한 정보를 이용하여 생체 여부를 인증하는 제4단계를 포함하고, 상기 제2단계와 상기 제3단계는 순서에 상관없이 수행되는 것을 특징으로 하는 미세 땀을 이용하여 생체 여부를 인증하는 방법에 의해서 달성 가능하다.

본 발명에 따른 미세 땀의 시간적 분비특성을 이용한 생체 인증 방법 및 이를 이용한 생체인증 위조를 방지하는 생체 인증장치를 이용하면 지문과는 별도로 땀구멍에서도 발한되는 미세 땀에 관한 정보와 누적되는 땀에 관한 정보를 얻을 수 있다. 획득된 미세 땀에 관한 정보를 이용하면 복수 개 땀구멍에서 불규칙적으로 발한이 시작되는지 여부를 확인할 수 있으며, 누적되는 땀에 관한 정보를 이용하면 발한 조건이 만족된 상태에서는 시간이 지남에 따라 리지 상에서 땀이 누적되는지 여부를 확인함으로써 개인 인증에 활용할 수 있다. 이렇게 두 가지 방식을 생체 인증에 적용할 경우 전기 전도도를 갖는 물질(예로, 흑연가루나 인공 땀 등)로 미세 땀과 같은 유사한 정전용량 변화를 유도하는 보다 정교한 위조지문을 제조하여 개인정보를 해킹하는 경우에도 정확한 생체 인증이 가능함으로써 보안 위험성을 현저히 줄일 수 있게 된다. 따라서 사용자는 안전하면서도 편리한 개인인증을 통해 자신의 정보자산(금융, 지식정보)을 보호할 수 있게 되었다.

보다 더 상세하게는 미세 땀에 관한 정보뿐만 아니라 누적 땀에 관한 정보를 이용하여 땀이 분비되는 시간적 변화 특성까지 인증에 사용함으로써 미세 땀의 효과와 유사한 정전용량 변화를 유도하여 인증을 하려는 위조인증 여부를 보다 더 명확히 가려낼 수 있게 되었다. 이러한 누적 땀에 관한 정보를 이용하여 땀의 시간적 변화 특성을 측정하는 시점을 피인증자에게 통지함이 없이 임의의 시간에 수행함으로써 미세 땀의 시간적 변화특성을 가짜로 모사하려는 시도를 더욱 어렵게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 인체의 땀샘 및 땀구멍을 설명하기 위한 피부 단면도.
도 2는 손가락 지문을 설명하는 개념도.
도 3은 발한 감지 센서부에 손가락을 올려놓은 후, 0.1초, 0.3초 및 0.5초 시각에 발생된 미세 땀을 보여주는 설명도.
도 4는 발한 감지 센서부에 손가락을 올려놓은 후, 0초부터 0.5초 사이의 발생되는 미세 발한을 시각 구분별로 도시한 설명도.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서 미세 땀을 측정한 방법을 설명하는 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예로서 미세 땀을 측정한 방법을 설명하는 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 일 실시예의 생체 인증 장치의 개략 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 일 실시예의 생체 인증 장치의 개략 구성도.
도 9는 발명에 따른 일 실시예의 생체 인증 장치의 개략 구성도.
도 10a 내지 도 10s는 2초 동안 발생되어 누적되는 땀을 0.1초 단위로 센싱한 이미지.
도 11은 두 개의 땀구멍에서 발한되는 미세 땀의 시간에 따른 발한량을 설명하는 설명도.
도 12는 본 발명에 따른 생체 인증 장치를 이용하여 손가락 지문 인증과 생체 인증을 수행하는 흐름도.
도 13은 본 발명에 따른 생체 인증 장치를 이용하여 손가락 지문 인증과 생체 인증을 수행하는 흐름도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명하기에 앞서 인체의 땀샘 및 땀구멍에 대해 간단하게 설명하기로 한다. 도 1은 인체의 땀샘 및 땀구멍을 설명하기 위한 피부 단면도이다. 인체의 땀샘(sweat gland)은 에크린 땀샘과 아포크린 땀샘의 두 종류가 있다. 에크린 땀샘은 에크린싹에서 유래하며 귀두부, 소음순, 손발톱을 제외한 피부에 분포하며, 그 중에서도 손바닥, 발바닥, 겨드랑이, 이마의 피부에 많이 있다. 아포크린 땀샘은 에크린 땀샘의 발생과정과 달리 털, 피지샘과 함께 털싹에서 유래하며, 겨드랑이, 바깥귀길(외이도), 눈꺼풀 등에 한정되어 분포하고 신체의 다른 부위에서는 거의 발견되지 않는다. 땀샘에서 발생되는 땀은 땀구멍(sweat pore)을 통해 외부로 노출되게 된다. 땀구멍은 머리카락 굵기의 50분의 1 크기로, 피부의 모공만큼이나 작은 크기로 형성되어 있으며, 확대해 보면 대략 분화구 형상을 갖는다.

본 발명에서는 인체에 형성된 땀구멍의 위치와 땀구멍에서 분비되는 미세 땀(micro sweat)의 물리적 및 생화학적 특성을 이용하여 생체 유무를 판별하는 것을 대상으로 한다. 더불어 땀이 시간의 추이에 따라 누적되는 특성을 이용하여 실제 인체에서 분비되는 것인지 아니면 위조로 모사된 것인지를 판별하는 것을 대상으로 한다. 본 발명에서 의미하는 '미세 땀(micro sweat)'이라는 것은 특정 땀구멍에서 발한되는 1 마이크로 리터 이하의 용량을 갖는 땀을 의미하는 것이다. 각각의 땀구멍에서 발한되는 땀 량이 1 마이크로 리터 이하일 경우에는 특정 땀구멍에서 발현되는 땀이 해당 땀구멍을 벗어남이 없거나 일부 벗어나더라도 이웃하는 땀구멍에서 발한되는 땀과 구분할 수 있을 정도로 맺히게 되는 미세한 땀방울 형태를 띠게 된다. 이와는 대비되는 표현으로 특정 땀구멍에서 발한되는 땀 량이 일정량보다 많게 되면 특정의 땀구멍에서 발한되는 땀과 특정되지 않은 다른 땀구멍에서 발한된 땀이 서로 섞여서 땀이 발한된 땀구멍을 특정할 수 없게 되며 이를 젖은 땀이라고 칭하기로 한다. 미세 땀에 대한 협의의 정의는 발한된 땀이 땀구멍을 형성하는 분화구 외부로 흘러넘치지 않을 정도의 량을 갖는 땀으로 규정할 수 있으며, 이보다 더 광범위한 광의의 정의로는 발한된 땀이 어느 땀구멍으로부터 발한된 것인지 여부를 특정할 수 있는 정도의 땀 량을 갖는 땀으로도 정의될 수도 있다. 이러한 협의 및 광의의 정의는 사람마다 미세 땀을 이루는 량이 다르기 때문에 미세 땀 량을 수치적으로 표현하는 것보다 보다 정확한 개념이라고 볼 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용하는 '미세 발한'이라는 용어는 미세 땀이 발한되는 현상을 의미한다.

본 발명을 설명함에 있어서 신체 부위 중에서 손가락 지문을 대상으로 주로 설명하기로 하나, 본 발명은 손가락 지문 외에도 땀구멍이 위치하는 어느 신체 부위라도 적용할 수 있음을 이해하여야 하며, 본 발명은 특정 신체 부위에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 또한, 본 발명에서 의미하는 미세 땀은 에크린 땀샘과 아포크린 땀샘의 구분없이 어느 땀샘과도 연결된 땀구멍에서 발한될 수 있다. 본 발명에서 의미하는 미세 땀이 어느 정도의 량인지를 손가락 지문을 대상으로 설명해 보면, 손가락 지문을 형성하는 리지 상에서 이산적으로 생성되어 있는 각각의 땀구멍에서 발한되는 땀이 해당 땀구멍의 직경의 범위를 넘어서지 않거나(협의의 정의) 일부 넘어서더라도 이웃하는 땀구멍에서 발한되는 땀과 혼합되지 않아 발한된 땀이 어느 땀구멍에서 발한된 것인지를 식별할 수 있는 정도의 량(광의의 정의)으로도 설명할 수 있다.

도 2는 손가락 지문을 설명하는 개념도이다. 도 2에서 리지(ridge)는 피인증자의 손가락 지문 등의 신체 부위를 유리 등으로 구성된 채취면에 위치시켰을 때 채취면과 맞닿는 융기된 부분을 의미하며, 밸리는 맞닿지 않는 부분이다. 이러한 리지는 인체가 형성될 때 땀샘이 발생되는 시기에 땀샘에 의해 융기되어 형성되는 것으로 알려져 있으며, 태어나서 사망시까지 거의 변하지 않는 것으로 알려져 있다. 이러한 리지와 밸리는 사람의 신체 부위 중에서 손가락과 발가락에 형성되며, 기타 신체 부위에는 리지와 밸리가 형성되지 않고 표피에는 땀구멍만이 형성되는 구성을 갖는다. 지문의 특성상 땀구멍은 리지 상에 배열되며 도 2에서 'x'로 표시된 부분에 땀구멍이 위치하게 된다.

남성의 경우 리지 사이의 거리(도 2에서 'a' 거리)는 200um ~ 850um 범위를 이루며 형성되며 평균 거리는 460um를 이루는 것으로 측정되었으며, 여성의 경우 리지 사이의 거리는 200um ~ 750um 범위를 이루도록 형성되며 평균 거리를 410um 를 이루는 것으로 측정되었다. 또한, 땀구멍 사이의 거리는 평균 830um를 이루고, 땀구멍의 직경은 50um~70um를 이루며 형성된다.

종래 지문 인식을 통한 인증은 지문센서를 이용하여 피인증자의 리지와 밸리를 인식하고, 이로부터 특징 정보(예컨대 분기점이나 끝점의 위치 정보)를 추출하고, 추출된 특징 정보와 미리 등록되어 있는 피인증자의 등록 특징 정보를 대조함으로써, 피인증자가 본인인지 여부의 판정을 행하는 것이다. 최근 스마트폰에 장착되는 지문센서는 크기가 작아서 각 픽셀에서 인식되는 각도 등의 미세한 특징 정보까지 이용하여 피인증자 인증에 사용하는 것으로 알려져 있다.

이에 비해 본 발명에서는 미세 땀이 발한하는 것을 감지하고, 감지된 미세 땀의 물리적 또는 생화학적 특성값을 산출하고, 미세 땀의 위치, 발한량, 미세 땀이 분비되는 시간적 특성, 미세 땀이 분비되는 공간적 특성(모양, 패턴 등), 미세 땀이 증발되는 특성(아주 적은 량이 발한된 경우에는 증발되는 경우도 발생) 및 생화학분자의 농도 분포 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 미세 땀에 관한 정보를 포함하는 발한 데이터를 형성하고, 형성된 발한 데이터를 이용하여 생체인지 여부에 대한 인증 또는 피인증자의 개인 식별 인증에 사용하는 것이다. 더불어, 일정한 시간 간격 동안 발한되는 미세 땀이 젖은 땀으로 형성되는 누적 땀을 이용하여 시간적인 변화 추이(변화량, 변화 패턴, 생화학분자의 농도 변화 및 변화 방향을 포함)를 포함하는 누적 땀에 관한 정보를 발한 데이터에 포함시키고, 이를 이용할 경우 생체 인증을 보다 정확하게 할 수 있게 된다. 이를 통하여 미세 땀의 효과를 유사하게 모사하여 위조하는 것을 보다 충실하게 방지할 수 있게 된다. 물론 본 발명의 미세 땀 및 누적 땀을 이용한 인증은 종래 지문 인증과 함께 적용할 경우 보다 정확하게 피인증자의 개인 식별 인증에 이용할 수 있는 이점이 있다.

상식적으로 판단할 때, 손가락 지문에 형성된 특정 땀구멍에서 발생되는 발한은 시간이 지날수록 그 량이 점점 증가하는 것으로 예측할 것이다. 예를 들어, 손가락 지문을 유리면에 밀착시키면 유리면과 맞닿은 땀구멍에서는 미세 발한이 일어나기 시작하고 유리면에 맞닿아 있는 리지 상의 다수의 땀구멍에서는 미세 발한이 발생하며, 발한을 시작한 땀구멍에서 발한되는 땀 량은 시간이 지날수록 증가할 것으로 예상할 것이다. 하지만, 이러한 통상의 예상과는 달리 각각의 땀구멍에서 발한되는 땀 량은 발한 초기에 집중되며 시간이 갈수록 그 량이 점점 줄어들면서 일정량 이상으로는 발한이 되지 않음을 파악할 수 있었다. 또한, 한 번 발한된 땀구멍이 다시 발한되기 위해서는 땀샘에 땀이 고일 시간이 필요하며, 이러한 시간은 개인에 따라 차이가 있으나 평균 20초 정도가 필요하다고 알려져 있다.

도 3은 발한 감지 센서부에 손가락을 올려놓은 후, 0.1초, 0.3초 및 0.5초 시각에 발생된 미세 땀을 보여주는 설명도이다. 도 3은 동일한 사람의 손가락 지문을 정전 용량값의 변화를 이용하여 센싱한 자료이다. 도 3에서 검은 색 무늬는 지문의 밸리 영역을 나타내며, 흰색 무늬는 지문의 리지 영역을 나타낸다. 미세 발한을 측정하는 센서로는 정전 용량을 센싱하는 복수 개 픽셀로 이루어진 센서를 사용하였으며, 각 픽셀은 상호 절연 상태를 유지하고, 각 픽셀 사이즈는 50um×50um 를 가지며, 이웃하는 픽셀 사이의 거리는 50um를 유지하는 규격을 가졌다. 이렇게 발한 감지 센서부에 의해 측정된 미세 발한을 지문 영상 위에 색상별로 나타낸 것이다. 시각적으로 용이하게 구분되도록 하기 위하여 시각 0.1초에서의 미세 발한은 붉은색으로 표시하였고, 시각 0.3초에서의 미세 발한은 노란색으로 표시하였고, 시각 0.5초에서의 미세 발한은 시안색으로 표시하였다.

보다 정확하게는 도 3의 0.1초(0.1s) 도면은 0.1초 시각에서 스캔된 땀 량을 0.0초 시각에 스캔한 땀 량을 뺀 상태의 도면을 나타낸 것이며, 도 3의 0.3초(0.3s) 도면은 0.3초 시각에서 스캔된 땀 량을 0.2초 시각에 스캔한 땀 량을 뺀 상태의 도면을 나타낸 것이며, 도 3의 0.5초(0.5s) 도면은 0.5초 시각에서 스캔된 땀 량을 0.4초 시각에 스캔한 땀 량을 뺀 상태의 도면을 나타낸 것이다. 각 도면에서 발한 감지 센서부의 오차를 고려하여 임계치 이하의 땀량(정전용량 변화량)은 노이즈로 제거하고, 임계치를 초과하는 땀량 만을 색상을 달리해서 나타낸 것이다. 전술한 바와 같이 하나의 땀구멍에서 땀이 발한되는 현상은 발한 초기에 많은 땀이 발한되고, 이후부터는 땀 량이 점점 줄어들게 된다. 따라서 도 3의 0.1s 도면은 0초~0.1초 사이에 임계치 이상의 정전용량 변화량이 발생되는 이차원 좌표를 구할 수 있고, 이렇게 구해진 이차원 좌표에 땀구멍이 위치하는 것을 나타내는 것이며, 도 3의 0.3s 도면은 0.2초~0.3초 사이에 발한되는 땀구멍의 위치를 나타낸 것이며, 도 3의 0.5s 도면은 0.4초~0.5초 사이에 발한되는 땀구멍의 위치를 나타낸 것으로 이해할 수 있는 것이다.

도 3 및 후술하는 도 4에서는 미세 발한을 측정하는 측정 주기(샘플링 주기)를 0.1초로 수행하였다. 그런데 복수 개 땀구멍에서 발생되는 발한은 땀구멍별로 임의의 시각에 시작되고, 발한되는 시간(duration)도 불규칙하므로 측정 주기와는 일치하지 않는 것이 일반적이다. 도 3은 각 구간별로 임계치 이상의 정전용량 변화를 나타내는 2차원 위치를 산출한 것으로 설명하는 것이 가장 바람직한 설명에 해당되는 것이다. 측정 주기를 짧게 설정하는 경우에는 동일한 땀구멍에서 발한된 미세 땀에 의한 정전용량 변화를 두 번 이상의 측정 주기에 나타날 수도 있다. 측정 주기가 긴 경우에는 확률적으로 각 미세 땀의 발한이 완료된 상황을 측정할 확률이 높아지나 발한이 시작되는 시점과 샘플링 시점이 일치하지 않기 때문에 반드시 그런 것은 아니다. 측정구간 별로 미세 땀을 측정하여 생체를 인식하는 방법에서는 측정주기가 짧은 경우 미세 땀에 의한 정전용량 변화가 미세하기 때문에 잡음과의 구분이 어렵고 위조지문으로 유사한 효과를 발생할 수 있는 문제점이 있다. 그러나 미세 땀이 서서히 누적되는 경향을 보고 생체인지 아닌지를 판단하는 방법과 함께 사용할 경우에는 측정주기를 짧게 하여 누적되는 패턴까지 측정되게 하는 것이 좋다. 이렇게 하면 미세땀의 누적치를 이용하기 때문에 잡음과의 신호차이가 커서 명확히 잡음과 구분할 수 있는 장점이 있으며 또한 누적되는 패턴까지 인증에 사용할 수 있어서 위조지문에 흑연가루를 묻히거나 위조지문에 구멍을 뚤어서 인공 땀을 모사하는 것도 막을 수 있다. 현재까지의 실험결과로는 측정구간별로 미세땀을 측정하는 방법은 적어도 0.1초 보다는 커야하며 0.2~0.5초가 사용될 수 있다. 미세 땀의 누적치를 측정하는 방법에서는 누적 경향성을 보기 위해 짧을수록 좋으며 전체 측정시간은 2초 이내가 좋다. 다만 사람이나 인종 그리고 환경마다 이러한 반응성은 다를 수 있기 때문에 이런 값은 변경되어 사용될 수 있다.

도 3에 나타난 현상으로부터 파악할 수 있는 것은 하나의 땀구멍에서 발한되는 땀량은 시간이 지남에 따라 점점 증가하지 않고 초기에 집중적으로 발생하다가 일정량 이상으로는 발한되지 않는다는 것(물론, 다시 땀샘에 땀이 고이는 충분한 시간이 경과된 경우에는 다시 발한됨)이며, 시간이 지날수록 불규칙적으로 선택된 땀구멍에서 발한을 시작함으로써 전체적으로 볼 때 발한되는 땀 량이 증가하는 것을 이해할 수 있다.

이러한 현상은 도 4를 이용하여 보다 정확하게 파악할 수 있다. 도 4는 발한 감지 센서부에 손가락을 올려놓은 후, 0초부터 0.5초 사이의 발생되는 미세 발한을 시각 구분별로 도시한 설명도이다. 미세 발한을 측정한 방식은 도 3에 제시된 방식과 동일하다. 도 4에 우측에 표시된 바와 같이 0초부터 0.1초 사이에 새롭게 발생된 미세 땀은 붉은 색으로 도시하였고, 0.1초부터 0.2초 사이에 새롭게 발한된 미세 땀은 보라색으로 도시하였고, 0.2초부터 0.3초 사이에 새롭게 발한된 미세 땀은 노란색으로 도시하였고, 0.3초부터 0.4초 사이에 새롭게 발한된 미세 땀은 연두색으로 도시하였고, 0.4초부터 0.5초 사이에 새롭게 발한된 미세 땀은 시안색으로 도시하였다. 도 4로부터 확인할 수 있는 바와 같이 각 시간대별로 새로운 땀구멍에서 미세 발한이 발생됨을 알 수 있다. 다시 설명하면, 0.2초부터 0.3초 사이에서는 미세 발한이 나타나지 않은 땀구멍에서 0.4초부터 0.5초 사이에서는 미세 발한이 나타남을 확인할 수 있었다.

도 3 및 도 4의 도면은 손가락을 대상으로 측정한 것이며, 미세 땀의 발한을 측정하기 위해서는 수 초 이내의 비교적 짧은 시간 내에 모든 측정이 이루어지는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 수 초 이내가 적합하였다. 수 초 이내로 제한하는 이유는 시간이 더 길어지면 피인증자가 손가락을 움직임 없이 고정시키는 것이 어렵고, 수 초 이상이 되면 땀구멍에서 발한되는 땀량이 미세 땀을 초과하여 많이 생성되므로 지문을 이루는 밸리까지 흘러넘쳐 젖은 땀으로 되기 때문이다. 피인증자 손가락 지문을 고정시킨 상태에서 수 초 이내의 시간 내에 복수 개 동일한 영역의 미세 땀을 스캔하여야 하는 것이 가장 바람직하나 실질적인 상황에서는 피인증자가 손가락을 감지하는 동안 의식적이든 무의식적이든 움직이는 경우가 발생된다. 이러한 약간의 움직임이 발생하더라도 모션 아티팩트(Motion Artifact)라는 기술을 적용하면 움직임을 보상할 수 있어 미세 땀을 감지하는 것이 가능하였다.

도 3 및 도 4에 제시된 바와 같이 본 발명의 발명자는 미세 땀은 시간에 따라 무작위적으로 선택된 땀구멍에서 발생이 되고, 각 땀구멍에서 발생되는 미세 땀은 초기 시간에 집중되며, 미세 땀은 젖은 땀과는 달리 위치 정보를 가질 수 있다는 특성을 이용하여 이를 생체 인증 및 개인 식별 인증에 사용하고자 하는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 미세 땀을 측정한 방법을 설명하는 흐름도이다. 미세 발한이 일어나는 조건에서 손가락 지문을 움직이지 않고 고정한 상태에서 t0, t1 및 t2 시각에 동일한 손가락 지문 영역의 물리적 또는 생화학적 특성치를 감지한다(ST 11). t1 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성치와 t0 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성치를 이용하여 t0~t1 시간에 발생된 미세 땀을 산출한다(ST 13). 보다 정확하게는 t1 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성치로부터 t0 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성치를 빼면 t0~t1 사이 시간에 발생된 미세 땀을 산출할 수 있게 된다. 이후 산출된 미세 땀에서 임의의 제1임계값 이상을 갖는 값만을 선택하여 노이즈를 제거하면, t0~t1 사이 시간에 새롭게 발한된 미세 땀을 산출할 수 있게 된다. 유사한 방식으로 t2 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성치와 t1 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성치를 이용하여 t2 시각의 미세 땀을 산출한다(ST 15).

여기서 "물리적 또는 생화학 특성치"는 손가락 지문의 리지, 밸리 및 미세 땀을 구분할 수 있는 특성치를 의미한다. 예를 들어, 물리적 특성치의 대표적인 예로는 손가락 지문의 리지, 밸리 및 미세 땀에 따라 상이한 값을 갖는 정전 용량값, 저항값, 임피던스값, 온도값, 압력값 등을 들 수 있으며, 생화학적 특성치로는 심전도, 맥박수, 냄새변화 등을 들 수 있다.

도 5의 단계를 종래 지문 인증에 사용하는 정전 용량 방식의 지문 감지 센서를 이용하여 다시 설명해 보기로 한다. 본원 발명자의 실험에 의하면 상용화된 지문 감지 센서로도 미세 땀을 측정할 수 있는 본 발명의 발한 감지 센서로 이용할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 땀구멍에서 땀이 발한되는 것은 주위 온도에 의존하기 보다는 땀샘 주위의 세포의 움직임에 의한 것임을 알 수 있었다. 따라서 상온에서 지문 감지 센서에 손가락을 올려놓는 행위만으로도 땀샘 주위의 세포가 움직이게 되므로 미세 땀이 발한되는 조건을 만족하는 것으로 파악되었다.

상온에서 지문 감지 센서에 손가락을 올려놓은 상태에서 t0, t1 및 t2 시각에 동일한 손가락 지문 영역의 정전 용량값을 감지한다(ST 11). t1 시각에 감지된 정전 용량값과 t0 시각에 감지된 정전 용량값을 이용하여 t1 시각의 미세 땀을 산출한다(ST 13). 보다 정확하게는 t1 시각에 감지된 정전 용량값으로부터 t0 시각에 감지된 정전 용량값을 빼면 t1 시각의 미세 땀을 산출할 수 있게 된다. 유사한 방식으로 t2 시각에 감지된 정전 용량값을 t1 시각에 감지된 정전 용량값을 이용하여 t2 시각의 미세 땀을 산출할 수 있게 된다(ST 15).

물론 도 5에 제시된 처리 흐름은 인증 장치의 하드웨어 처리 속도 등을 고려하여 감지 순서와 연산 순서를 다양하게 달리할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 감지 순서와 연산 순서를 변화시키는 것이다.

도 6에 제시된 처리 흐름에 대해 간략하게 설명하기로 한다. 미세 발한이 발생되는 조건에서 손가락 지문을 움직이지 않고 고정한 상태에서 t0 시각에 물리적 또는 생화학적 특성치를 감지한다(ST 21). 동일한 손가락 지문 영역의 t1 시각에 물리적 또는 생화학적 특성치를 감지한다(ST 23). t1 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성치와 t0 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성치를 이용하여 t1 시각의 미세 땀을 산출한다(ST 25). 유사하게 동일한 손가락 지문 영역의 t2 시각에 물리적 또는 생화학적 특성치를 감지한다(ST 27). t2 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성치와 t1 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성치를 이용하여 t2 시각의 미세 땀을 산출한다(ST 29).

도 7은 본 발명에 따른 일 실시예의 생체 인증 장치의 개략 구성도이다. 생체 인증 장치(100)는 발한 감지 센서부(10)와, 발한 유도부(60)와, 발한 데이터 생성부(20) 및 생체 인증부(50)를 포함하도록 구성된다.

발한 감지 센서부(10)는 가로 및 세로 방향의 매트릭스 구조로 배치되며, 각각은 절연상태를 유지하는 복수 개 센싱 전극을 포함하도록 구성된다. 미세 발한이 발생되면, 저항값, 정전 용량값 등의 물리적 측정치 및 생화학적 측정치가 변하게 된다. 따라서 발한 감지 센서부(10)는 땀구멍에서 미세 발한이 생길 경우 물리적 측정치 및 생화학적 측정치를 감지할 수 있는 센서부로서, 광학 방식으로도 구현될 수 있으나 부피를 많이 차지하므로, 전기적 방식으로 구현하는 것이 바람직하다. 본원 발명자의 실험에 의하면 현재 상용화된 지문을 감지하는 지문 감지 센서를 발한 감지 센서부(10)로 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다. 현재 상용화된 지문 감지 센서부의 구조를 그대로 이용할 수 있으나, 바람직하게는 현재 상용화된 지문 감지 센서부에 구비된 감지 전극의 해상도를 높여서 사용하는 것이 좋다. 따라서, 전기적 방식으로 구현되는 발한 감지 센서부(10)는 정전 용량을 측정하는 방식, 전압을 측정하는 방식, 및 저항을 측정하는 방식 등 다양하게 구현할 수 있다.

발한 데이터 생성부(20)는 발한 감지 센서부(10)의 출력값을 데이터 처리하여 미세 땀과 관련된 발한 데이터를 추출하는 모듈이다. 발한 데이터란 미세 발한이 발생되는 땀구멍의 위치, 미세 발한량, 미세 발한의 모양, 미세 발한량의 누적 데이터, 통계적 부위별 미세 땀의 발한량, 발생 빈도, 미세 발한 패턴 및 생화학분자의 농도 분포 또는 각각의 변화량으로 구성될 수 있다. 발한 데이터는 생체 인증뿐만 아니라 개인 식별 인증에도 사용할 수 있다. 예로서, 피인증자의 손가락 지문을 대상으로 설명하면, 손가락 지문에 형성된 모든 땀구멍에 대한 위치를 감지한 후 이를 발한 데이터로 저장하여 향후 개인 식별 인증에 이용하는 것이다. 나아가 여러 번의 반복 등록에 의해 피인증자마다 시각에 따라 발한되는 땀구멍의 위치에 일정한 패턴이 있을 경우 이를 분석하여 발한 데이터로 저장하여 향후 개인 식별 인증에 이용할 수 있다.

발한 유도부(60)는 피부에 구비되는 땀구멍에 미세 발한이 생기도록 유도하는 모듈이다. 발한 유도부(60)는 전기적, 광학적, 전자파 또는 기계적 마찰력을 인가받을 경우 열, 광(빛) 또는 전자파를 발생시키는 모듈로 구현할 수 있다. 전기적으로 미세 발한을 유도하는 모듈로는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 써미스터를 들 수 있으며, 전기를 가하면 광을 발생시켜 미세 발한을 유도하는 모듈로는 원적외선, 또는 LED등의 다양한 광원을 들 수 있다. 또한, 스마트폰 등의 무선 충전을 위해 사용하는 무선 충전 안테나를 이용하여 전자기를 발생시켜 땀구멍에 미세 발한을 유도할 수도 있는 것이다. 전술한 바와 같이 본원 발명자의 실험에 의하면 상온에서 종래 지문 감지 센서에 손가락 지문을 올려놓는 것만으로도 압력에 의하여 신체의 손가락 지문에서 미세 발한이 발생하는 조건을 만족하는 것으로 파악되며, 이러한 경우에도 발한 유도부(60)는 구비된 것으로 보거나 또는 미세 발한을 일으키는 환경이라고 간주할 수 있다.

생체 인증부(50)는 발한 데이터 생성부(20)에서 출력되는 발한 데이터를 이용하여 생체 여부를 판별하는 모듈이다. 생체 인증부(50)에서 생체 여부를 판별하는 대표적인 방식으로는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 측정 시각에 따라 미세 발한이 발생되는 땀구멍의 위치가 변화되는지 여부로 판별하는 것이다. 이러한 방식에서는 각 땀구멍에서 발생되는 미세 발한량도 체크하여 인체에서 발생되는 미세 발한량의 범위 내외 여부를 생체 여부 판별에 이용하여 정밀도를 높일 수 있다. 또는 미세 발한의 모양을 체크하여 인체에서 발생되는 미세 발한의 모양인지 여부를 생체 여부 판별에 이용할 수도 있는 것이다. 이러한 복수 개 시각에 대한 미세 발한 데이터를 누적 관찰하면 피인증자별로 미세 발한이 발생되는 땀구멍의 위치에대한 패턴 또는 누적되는 미세 발한량 등을 달라짐을 관찰할 수 있고, 이러한 데이터를 이용하면 생체 인증뿐만 아니라 피인증자 식별까지 가능하게 된다.

도 7에서는 발한 데이터 생성부(20) 및 생체 인증부(50)가 별개의 분리된 모듈로 설명하였으나, 실제 구현시에는 하나의 연산처리부를 포함하는 제어부를 이용하여 하나의 모듈로 구현될 수 있음은 물론이다.

도 7에 제시된 생체 인증 장치(100)를 사용하여 다양한 처리 방식을 이용하여 생체 여부를 인증할 수 있다.

발한 유도부를 이용하여 에크린땀샘과 아포크린땀샘 중 적어도 하나 이상을 강제로 자극하여 땀구멍에 미세발한을 유도하고, 유도된 미세발한을 측정하는 방식으로 가능하다. 보다 구체적으로는 t0 시각에 미세 발한이 나타나는 땀구멍의 위치 및/또는 미세 발한량을 검출하고, t1 시각(엄밀하게는 't1 - t0 사이에 발생된 미세 발한량')에 미세 발한이 나타나는 땀구멍의 위치 및/또는 미세 발한량을 검출하여 양자를 비교하는 방식으로 생체 여부의 판별이 가능하다.

미세 발한에 의한 지문패턴을 측정하여 개인특성정보를 생성하고, 이를 생체 여부를 판별하는데 이용할 수 있다. 미세발한에 의해 지문패턴을 측정하여 개인특성정보를 생성하는 방법으로는 T0에서 에크린땀샘과 아포크린땀샘에 의해 미세 발한이 발생되는 땀구멍의 상대좌표와 형성된 미세발한의 모양, 생화학분자의 농도 분포를 측정하여 저장하고, Tn에서 에크린땀샘과 아포크린땀샘의 상대좌표와 형성된 미세발한의 모양, 생화학분자의 농도 분포를 측정하여 저장한 후 이를 비교하는 방법으로 측정된 미세발한의 모양. 생화학분자의 농도 분포등의 변화량등의 지문패턴을 측정하여 개인특성정보를 생성할 수 있다.

또는 미세발한에 의해 발생되는 땀의 성분을 측정하는 방법을 이용하여 생체 여부를 판별할 수 있다. 미세발한에 의해 발생되는 땀의 성분을 측정하는 방법으로는 T0에서 자극전류의 주파수에 따른 임피던스를 측정하여 저장하고, Tn에서 자극전류의 주파수에 따른 임피던스를 측정하여 저장한 후 이를 비교하는 방법으로 주파수의 변화에 따른 임피던스 변화를 측정함으로써 구현 가능하다.

또는 임피던스 변화에 의해 개인특성정보를 추가로 생성하는 것을 이용하여 생체 여부를 판별할 수 있다. 임피던스 변화에 의해 개인특성정보를 추가로 생성하는 방법으로는 A0의 온도에서, T0에서 자극전류의 주파수에 따른 임피던스를 측정하여 저장하고, Tn에서 자극전류의 주파수에 따른 임피던스를 측정하여 저장한 후 이를 비교하는 방법으로 A0 온도에서의 주파수의 변화에 따른 임피던스 변화를 측정하여 측정자의 고유한 임피던스 측정값을 저장하고, 동일한 측정 방법에 의해 An 온도에서의 주파수의 변화에 따른 임피던스 변화를 측정하여 측정자의 고유한 임피던스 측정값을 저장하는 방법에 의해 온도변화에 따른 개인의 고유한 임피던스의 (변화)값을 생성하는 것으로 구현이 가능하다.

기타 미세발한을 측정하는 알고리즘으로는 1/n초 간격으로 시간의 변화에 따라 미세발한이 측정되는 에크린땀샘과 아포크린땀샘의 발한 량과 상대적인 위치 좌표, 변화량 누적데이타, 발한 패턴등을 포함하여 미세발한을 측정하는 것이다.

도 7에 제시된 생체 인증장치는 다양한 변형이 가능하다. 바람직한 변형례는 종래 지문 인식 기능을 추가하도록 변형하는 것이다. 도 8은 지문 인증이 가능한 본 발명에 따른 일 실시예의 생체 인증 장치의 개략 구성도이다. 도 8에서는 도 7에 제시되지 않은 지문 데이터 검출부(25)와, 지문 조회부(35) 및 지문 저장부(45)가 추가되어 있음을 알 수 있다. 이러한 추가된 모듈은 종래 지문 인증 장치에서 널리 사용하는 모듈이다.

지문 데이터 검출부(25)는 발한 감지 센서의 t0 시각에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성값으로부터 지문을 구성하는 리지와 밸리의 특징점(융선의 분기점이나 끝점)을 포함한 지문데이터(피인증자의 채취 특징 정보)로서 추출 및 생성하는 모듈이다. 지문 조회부(35)는 지문 데이터 생성부(25)에 의해서 얻어진 지문 데이터(피인증자의 지문 특징 정보)와 지문 저장부(45)에 미리 등록되어 있는 피인증자의 등록 지문 데이터(등록 특징 정보)를 대조함으로써, 이들의 채취 지문 데이터와 등록 지문 데이터가 일치하는지 여부를 판단하는 것이다.

생체 인증 장치는 발한 데이터 저장부를 추가하여 변형된 생체 인증 장치를 구현할 수 있다. 도 9는 발명에 따른 일 실시예의 생체 인증 장치의 개략 구성도이다. 도 8에 제시된 생체 인증 장치와의 차이점은 발한 데이터 저장부(35)를 구비하는 것이다. 발한 데이터 저장부(35)는 피인증자를 다른 피인증자와 식별할 수 있는 고유한 발한 데이터를 저장하는 데이터베이스 또는 저장모듈이다. 검출된 발한 데이터를 발한 데이터 저장부(35)에 저장된 데이터와 비교하여 이를 생체 인증에 사용하는 것이다. 또한, 도 8 및 도 9에서 지문 데이터 검출부(25)는 발한 감지 센서(10)로부터 센싱된 값을 이용하는 것으로 설명하였으나, 발한 감지 센서(10)로부터 센싱된 값을 이용하는 대신에 발한 데이터 검출부(20)로부터 검출된 데이터를 이용하여 지문 데이터를 검출할 수 있음은 물론이다.

그런데 본원 발명자의 또 다른 실험에 의하면 이웃하는 단위 시각 사이에 센싱된 미세 땀의 차이로부터 새로운 미세 발한이 발생되는 땀구멍이 있는지 여부만을 이용(생체에 형성된 정확한 땀구멍의 위치와 비교함이 없이)하여 생체 인증을 수행하고자 할 경우에는 생체가 아님에도 불구하고 이러한 인증을 통과할 가능성이 있음을 알게 되었다. 예를 들어 본원 발명자는 인간 표피의 조성에 매우 가까운 구미를 이용하여 리지와 밸리 구성된 지문을 형성하고, 구미로 이루어진 리지에 탄소가루를 묻힌 상태에서 발한 감지 센서를 이용하여 일정 시간 동안 복수 개 시각에서 센싱하고, 이웃하는 시각의 센싱값의 차이를 이용하면 마치 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 매 시각 간격에 새로운 땀구멍에서 미세발한이 발생하는 것처럼 가짜 지문과 생체를 구분하기 어려운 현상이 발생할 수 있음을 알게 되었다. 물론 정확한 땀구멍의 위치를 발한 데이터에 포함되도록 구축할 경우에는 이러한 가짜 생체 지문을 보다 쉽게 구분할 수 있을 것으로 보이나 정교한 땀구멍의 위치 정보에 의하지 않고서도 또는 추가적인 정보를 이용하여 생체 여부를 파악할 수 있는 새로운 방안이 있다면 좋다는 생각을 가지게 되었다.

이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안 중 하나는 일정시간 동안 발한되는 땀의 물리적 또는 생화학적 변화 특성(미세 땀이 젖은 땀으로 변화되는 과정 중에 발생되는 특성)을 발한 데이터에 포함시키고 이를 생체 여부를 인증하는데 사용하는 것이다. 이러한 변화 특성으로 포함될 수 있는 것은 시간이 지남에 따라 전체적인 땀량이 증가하는지 여부, 증가되는 땀이 이동하는 경로 등을 예로 들 수 있다. 시간이 증가할수록 땀량은 증가되며, 손가락 지문을 대상으로 할 경우에는 먼저 대부분의 리지 영역에 땀이 채워지고 난 이후에 밸리 영역으로 땀이 이동하는 특성 등을 예로 들 수 있다. 이러한 특성은 구미로 만들어진 손가락 지문의 리지에 탄소 가루를 묻힌 후, 발한 감지 센서로 센싱하더라도 생체와는 다른 반응(측정값)으로 나타나기 때문에 위조된 지문인지 여부를 쉽게 알 수 있게 되는 것이다.

즉, 시간이 경과함에 따라 발생되는 땀량이 증가하는 특징을 이용하여 미세 땀과 유사한 물질(예로 흑연가루나 인공 땀)로 위조지문을 만드는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다. 물론 위에서 언급한 것처럼 땀이 시간적으로 증가하는 특징을 이용하기 위해서는 미세 땀이 초기 급격하게 발한되는 시간보다 더 짧은 시간을 측정 주기로 설정하여 미세 땀을 검출하여야 하며 각 주기에서 발생한 미세 땀을 누적해서 이용해야한다. 미세 땀이 충분히 분비되는 시간 간격보다 큰 시간 간격으로 샘플링하는 경우에는 미세 땀이 시간에 따라서 증가하는 특성을 측정할 수 없기 때문에 다른 물질(예로, 흑연가루나 인공 땀)으로 미세 땀을 모사하여 위조하는 것을 막을 수 없을 수 있다.

본 발명의 발명자는 발한 감지 센서에 손가락 지문을 올려놓은 상태에서 2초 동안 발생되어 누적되는 땀을 0.1초 단위로 센싱하는 실험을 진행하였다. 발한 감지 센서로는 도 3에서 사용한 발한 감지 센서와 동일한 것을 사용하였다. 실험에 의하면 시간이 경과될수록 이전 시각에서는 발한되지 않은 땀구멍이 불규칙적으로 발한을 시작하고, 리지 영역에 땀이 분비되면서 리지 부분을 확연히 인식할 수 있게 되었고, 1.8초부터는 일부 땀이 밸리 영역으로 스며드는 것을 확인할 수 있었다. 다만 실험에 일부 노이즈가 포함되어 있고 피인증자에 따른 신체 반응 에 차이가 있는 것을 고려할 때 1.8초 등의 시간은 큰 의미를 부여하기는 어렵다. 도 10a 내지 도 10s는 2초 동안 발생되어 누적되는 땀을 0.1초 단위로 센싱한 이미지이다. 예를 들어 도 10c는 0초부터 0.4초 사이 동안에 누적된 땀에 의해 센싱된 정전 용량값으로서, 0.4초에 센싱된 정전 용량값에서 0초에 센싱된 정전 용량값을 제함으로써 구해진다. 유사하게 도 10s는 0초부터 2초 사이 동안에 누적된 땀에 의해 센싱된 정전 용량값으로서, 2초에 센싱된 정전 용량값에서 0초에 센싱된 정전 용량값을 제함으로써 구해진다.

각 이미지에서 우측에 표시된 파란색부터 붉은색으로 표시되는 세로바는 해당 이미지상의 정전용량의 변화를 개별적으로 표시한 것이다. 이러한 세로바는 절대적인 수치를 나타내는 것은 아니며 각 시각에 센싱된 이미지에서 가장 최저값을 갖는 정전용량을 파란색으로 표시하고, 가장 최고값을 갖는 정전용량을 붉은색으로 표시한 상대적인 값으로 이해되어져야 한다. 도 10a 내지 도 10s를 센싱하는 과정에서 손가락이 발한 감지 센서에 가하는 압력을 일정하도록 노력하였으나 이러한 노력에도 불구하고 손가락이 발한 감지 센서에 가하는 압력은 일정하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 10f부터 도 10k에 표시된 이미지상에서는 손가락 지문의 리지와 밸리가 사라지는 것으로 표시되어 있으며 이는 손가락이 발한 감지 센서에 가하는 압력이 낮아져서 센싱값이 약간 역(-)으로 변한 상태임을 알 수 있다. 도면상에서는 센싱 값이 미세 땀에 의하여 변하는 방향 쪽으로만 변하는 값만을 표시한 것이며 그 반대 방향으로 변한 값을 모두 0으로 제거하기 때문에 검은색으로 표시된 것이다.

도 10a 내지 도 10s로부터 파악할 수 있는 것은 단위 시간에 새롭게 발한되는(감지되는) 미세 땀에 대한 정보와 더불어 시간에 따라 누적되는 땀에 관한 정보(누적되는 땀 량, 방향성 등)를 이용할 경우 생체 인증을 보다 정확하게 할 수 있다는 것이다. 예를 들어 누적되는 땀의 방향성을 설명하면 리지상에 땀구멍이 형성되어 있으므로 증가되는 누적 땀은 지문의 리지를 따라서 증가하는 것을 의미한다. 본 발명에서는 미세 땀에 의한 발한이 리지 상에만 머무를 때까지만을 대상으로 하여 최대 측정 시간으로 하며, 최대 측정 시간을 이상을 넘어서 밸리까지 땀이 스며드는 현상을 이용하는 않는 것으로 한다. 미세 땀의 발한에 의해서 리지 영역에 땀이 고르게 분포되는 현상까지만을 이용하더라도 생체 인증에는 충분하기 때문이다.

또한 이를 이용하면 다른 물질(예로 흑연가루나 인공 땀등)에 의하여 미세 발한을 모사하여 인증을 통과하는 것을 방지할 수 있다는 것이다.

도 11은 두 개의 땀구멍에서 발한되는 미세 땀의 시간에 따른 발한량을 설명하는 설명도이다. 도 11에서 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 미세 땀(Micro Sweat)의 량을 나타낸다. T1 시각은 A 땀구멍에서 발한되는 미세 땀량이 정점이 되는 시점을 나타내며, T2 시각은 B 땀구멍에서 발한되는 미세 땀량이 정점이 되는 시점을 나타낸다. 또한, ts0, ts1, ts2, ts3, ..., ts5,..., ts10, ... , ts15는 각각 발한 감지 센서를 센싱하는 시각을 나타내는 것이다. 도 11에서 (a)는 반한 감지 센서부에서 센싱하는 주기(ts)를 (b)에 제시된 도면보다 5배 길게 설정한 것이다. A 땀구멍 또는 B 땀구멍에서 발한되는 땀은 초기에 급격히 발한되다가 시간이 지나면서 서서히 그 량이 줄어드는 형태를 가짐을 알 수 있다.

먼저, 도 11(a)를 이용하여 설명하기로 한다. 단위 시간에 발한된 미세 땀을 산출하는 과정을 설명하기로 한다. ts1 시각에 정전용량을 센싱을 하면, A 땀구멍에서 발한된 미세 땀이 센싱된다. ts2 시각에 정전용량을 센싱을 하고, 단위 시간(ts1~ts2)에 새롭게 발한된 미세 땀을 산출하면, B 땀구멍에서 발한된 미세 땀만이 센싱된다. 실질적으로는 ts2 시각에 센싱된 정전용량값에서 ts1 시각에 센싱된 정전용량값을 뺀 후 센서의 오차를 고려하여 제1임계치 이상의 변화량만을 갖는 이차원 영역을 파악하고, 해당 영역에서 새로운 미세 땀이 발현되었다고 산출하는 것이다. 유사하게 ts3 시각에 새롭게 발한된 미세 땀을 산출하면 새롭게 발한된 땀구멍이 파악되지 않는다.

이에 비해 누적 시간에 발한된 땀은 ts1 시각에는 A 땀구멍에 의한 누적 발한량이 산출되며, ts2 시각에는 A 땀구멍에 의한 누적 발한량과 더불어 B 땀구멍에 의한 누적 발한량이 산출되며, ts3 시각에는 A 땀구멍 및 B 땀구멍에서 발한된 누적 땀량이 산출되는 것이다.

다른 물질(예로 흑연가루나 인공 땀 등)로 미세 땀을 모사하는 위조 지문의 경우 각 시간 간격에서 측정되는 정전용량 변화량만을 이용하는 경우 인체의 미세 땀으로 인한 정전용량 변화와 다른 물질로 모사한 위조지문에서 측정되는 정전용량의 변화를 구분하기가 쉽지 않다. 이를 방지하기 위해서는 샘플링 시간을 빠르게 하여 미세 땀의 증가하는 것이 검출되도록 하고 그 증가량까지 측정하여 비교하면 위조 여부를 보다 정확하게 구별해낼 수 있다. 고체로 이루어지는 다른 물질을 사용하는 경우에는 고체의 특성상 미세 땀과 유사하게 서서히 증가하는 특성을 보이지 못하고 일순간에 특정 방향으로 변화하는 특성을 보이기 때문이다. 또한 액체(예로 물이나 인공 땀 등)로 이루어진 다른 물질을 사용하는 경우에는 전기가 통하는 액체를 제조한 후, 위조 지문의 리지 상에 구멍을 내고, 그 구멍을 통하여 제조된 액체를 흘려야 한다. 그런데 이러한 위조동작을 수행할 때에도 미세 땀의 시간적 분비변화량까지 유사하게 모사하기는 쉽지 않기 때문에 생체 인증을 강화할 수 있게 되는 것이다.

더불어 발한 감지 센서부가 센싱하는 시점을 피인증자가 파악할 수 없도록 인증 장치를 설계할 경우에는 위조자가 센싱 시점을 정확히 일치시킨 후, 해당 센싱 시점에 위조된 액체를 분무시켜야 하므로 생체 인증을 더욱 강화시킬 수 있게 된다. 반면 생체의 경우는 자연스럽게 어느 시점에 측정하든지 생체 반응이 나타남으로 인증을 통과하게 되는 것이다.

도 11(b)는 도 11(a)에 도시된 도면에 비해 센싱 주기를 5배 짧게 설정한 것이다. 도 11(b)의 경우는 각각의 땀구멍에서 발한되는 미세 땀의 발한 패턴까지도 정확하게 파악할 수 있는 특징이 있다. 예를 들어, ts4 ~ ts12 시각까지의 각 단계별 미세 땀에 대한 정보 및 ts4~ts12 사이의 누적 땀에 대한 정보를 이용하면 A 땀구멍에서의 발한이 시작되는 시점부터 발한이 종료되는 시점까지의 땀량을 파악할 수 있게 되고 이로부터 발한 패턴을 파악할 수 있게 된다. 즉, 생체의 각 땀구멍의 발한 패턴인 발한 초기에 땀량이 집중되고 이후부터는 땀량이 조금씩 늘어나다가 줄어드는 현상까지도 파악할 수 있게 되는 것이다. 이러한 각 땀구멍에서 발한되는 발한 패턴까지 위조 지문에서 모사를 하는 것은 상당히 어려운 것이므로 이러한 땀구멍에서 발한 패턴을 생체 인증에 활용할 수 있는 것이다.

도 12는 본 발명에 따른 생체 인증 장치를 이용하여 손가락 지문 인증과 생체 인증을 수행하는 흐름도이다. 발한 감지 센서를 이용하여 일정한 시간 동안 보복수 개 시점(t0, t1, t2, ..., tn)에 물리적 또는 생화학적 특성값을 감지한다(ST 101). 복수 개 시점에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성값을 이용하여 손가락 지문의 리지와 밸리 데이터를 획득한다(ST 103). 실질적으로 감지된 물리적 또는 생화학적 특성값을 이용하여 리지 데이터만을 획득하게 되는데, 데이터 처리 과정상 리지와 밸리 데이터가 모두 획득되는 것으로 볼 수 있다. ST 103단계에서 획득된 리지와 밸리 데이터를 이용해 지문 저장부(35)에 저장된 지문과 일치하는지 여부를 판별한다(ST 105).

ST 105 단계의 판별 결과가 불일치할 경우에는 불인증 처리하고(ST 115), 일치한다고 판단되면, 각각의 이웃하는 시간 간격 동안 새롭게 발한된 신규 발한 미세 땀을 산출한다(ST 107). 여기서 각각의 이웃하는 시간 간격 동안이란, (t1~t0 사이), (t2~t1 사이), ..., (tn~t_{n -1} 사이)를 의미한다. 예를 들어, (t2~t1) 사이에 신규 발한된 미세 땀의 발생 여부는 t2 시각에 센싱된 물리적 또는 생화학적 특성값으로부터 t1 시각에 센싱한 물리적 또는 생화학적 특성값을 제하고, 제한 결과값이 일정한 임계치 이상이 되는 지점이 있는지 여부를 파악함으로써 가능하다. 발한 감지 센서는 2차원으로 방식으로 센싱 전극이 배열되므로 미세 땀이 신규로 발한된 2차원 위치를 파악할 수 있다. 신규 미세 발한이 발생된 위치 정보 외에도 센싱된 물리적 또는 생화학적 특성값을 비교하여 미세 땀량, 농도 분포 또는 각각의 변화량을 산출할 수도 있음은 물론이다.

ST 107 단계에서 산출된 미세 땀에 관한 발한 데이터를 이용하여 생체 여부를 판별하고(ST 109), 판별 결과가 참인 경우에는 ST 111 단계를 수행하고, 거짓으로 판별될 경우에는 불인증 처리한다(ST 115). ST 109 단계에서 생체 여부를 판별하는 가장 간단한 방법으로는 감지된 신규 발현 미세 땀의 발생 위치가 리지 상에만 위치하는지 여부를 판별하는 것을 예로 들 수 있다. 이 경우에는 별도 사전 구축된 발한 데이터 저장부를 구비하지 않고서도 인증 여부가 가능하다.

ST 109 단계의 판별 결과가 일치한다고 판단되면, 각 측정 시각까지 발생된 누적 땀을 산출한다(ST 111). 예를 들어, t5 시각까지 발생된 누적 땀은 t5 시각에 센싱된 물리적 또는 생화학적 특성값으로부터 t0 시각에 센싱한 물리적 또는 생화학적 특성값을 제함으로써 구할 수 있다. 이렇게 제한 결과값으로부터 노이즈를 제거한다. 노이즈를 제거하는 가장 간단한 방법은 제한 결과값이 일정한 임계치 이하인 값을 버리는 것이다. ST 111 단계를 수행하면 지문의 각 2차원 지점별로 각 측정 시각에 누적된 발한량을 산출할 수 있게 된다. 각각의 측정 시각에 누적된 발한량을 이용하면, 시간에 따라 발한이 진행되는 방향, 발한 패턴을 포함한 다양한 발한 데이터를 산출할 수 있게 된다. 또한, ST 107 단계에서 산출된 이웃하는 측정시간 사이에 신규로 발한된 미세 땀과, ST 111 단계에서 산출된 누적된 땀을 이용하면 보다 정확한 발한 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 신규한 발한이 발생되는 땀구멍의 위치와, 시간에 따른 신규 발한되는 땀구멍의 갯수를 포함하는 발생 빈도, 이러한 미세 땀이 일정한 패턴을 가지는지 여부를 확보할 수 있으며, 더불어 시간의 추이에 따라 발생되는 땀량의 변화, 땀이 이동하는 위치, 이동 패턴을 산출할 수 있으므로 이를 발한 데이터로 활용할 수 있는 것이다.

ST 111 단계에 산출된 누적 땀을 이용하여 생체 여부를 인증하고(ST 113), 판별 결과가 참인 경우에는 정당한 피인증자로 인증하고(ST 117), 거짓으로 판별될 경우에는 불인증 처리한다(ST 115). 누적 땀을 이용하여 ST 113에서 생체 여부를 인증하는 간단한 방식 중의 하나는 시간 흐름에 따라 발생되는 땀이 리지 영역에 먼저 발생되는지 여부로 확인하는 것이다. 이 경우에는 별도 사전 구축된 발한 데이터 저장부를 구비하지 않고서도 인증 여부가 가능하다.

또한 누적 땀의 증가 패턴이 인체에서 발생되는 미세 땀에 의한 증가패턴과 유사하게 측정되는지를 확인하는 것이다. 이를 통하여 다른 물질(예로 흑연가루나 인공 땀)에 의하여 미세 땀에 의한 영향을 위조하여 인증하려는 것을 방지할 수 있다. 또한 이러한 미세 땀의 증가패턴을 측정하는 시점을 사용자가 모르게 하여 위조를 시도하는 자가 위조를 어렵게 할 수 있다.

사전(事前)에 정당한 사용자의 발한 데이터를 미리 저장하고, 이를 활용하면 보다 정확한 생체 인증을 수행할 수 있다. 예를 들어, 피인증자의 손가락 지문에 형성된 땀구멍의 위치, 갯수, 각 땀구멍의 발한량과 발한 패턴, 각 땀구멍의 발한 주기(interval)와 더불어 누적 땀으로부터 파악할 수 있는 시간 추이에 따라 땀이 발생하는 순서, 방향성 또는 땀의 발생 패턴을 사전(事前)에 발한 데이터 저장부(47)로 등록하고 이를 생체 인증 또는 개인 식별 인증에 사용하는 것이다.

도 13은 본 발명에 따른 생체 인증 장치를 이용하여 손가락 지문 인증과 생체 인증을 수행하는 흐름도이다. 도 13에 제시된 단계는 도 12에 제시된 단계와 거의 유사하나 생체 인증을 수행하는 ST 109 단계와 ST 113 단계에서 발한 데이터 저장부를 참조하여 인증하는 점에서 차이가 있다.

도 12 및 도 13에서는 생체 여부를 인증하는 단계 이전에 지문 저장부(45)에 저장된 정보를 이용하여 피인증자 지문 식별을 먼저 수행하는 것으로 기재하였으나, 지문 인증 이전에 생체 인증을 수행하는 단계를 먼저 수행하는 것도 가능함은 물론이다.

지금까지는 주로 정전 용량의 변화를 이용하여 미세 땀을 측정하는 방식에 대해 설명하였다. 그런데 정전 용량값 외에도 저항값을 측정하는 방식도 적용할 수 있으며, 필요한 경우에는 별도의 시약을 사용하고 시약으로 감지되는 생화학적 특성값을 센싱하는 것도 가능함은 물론이다.

통상 지문이라는 것은 손가락 바닥면에 형성된 지문산(ridge)과 지문골(valley)로 이루어진 모양을 지칭하는 용어로 사용된다. 이러한 모양은 발바닥에도 형성되어 있으며 이를 족문이라고 한다. 손바닥 및 발바닥을 제외한 기타 다른 신체 부위에도 지문이나 족문과 같이 뚜렷하지는 않지만 스킨 폴딩(skin folding)에 의한 독특한 모양이 형성되며, 스킨 폴딩이 형성된 부위도 리지(ridge)와 밸리(valley)로 구분될 수 있다. 본 발명에서는 지문만을 대상으로 생체 인증을 실시하는 것으로 설명되어 있으나 족문 또는 스킨 폴딩을 대상으로 생체 인증을 실시하는 것도 포함되는 것으로 이해되어져야 한다. 따라서 청구항에서 지문이라고 특정되어 기재되어 있더라도 해당 청구항의 권리범위는 지문과 대응되는 족문 또는 스킨 폴딩이 형성된 피부까지 포함되는 것으로 이해되어져야 한다.

본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

10: 발한 감지 센서
20: 발한 데이터 검출부
25: 지문 데이터 검출부
35: 지문 조회부
45: 지문 저장부
47: 발한 데이터 저장부
50: 생체 인증부
100: 생체 인증장치

Claims (13)

1. 에크린 땀샘 또는 아포크린 땀샘과 연결된 복수 개 땀구멍을 갖는 인체 피부를 자극하여 지문산 위에서 발한되는 미세 땀을 감지하고, 감지된 상기 미세 땀을 이용하여 생체 여부를 인증하는 방법으로서,
   복수 개 t0, t1, ..., tn 시각에 상기 복수 개 땀구멍이 형성된 인체 피부의 물리적 또는 생화학적 특성값을 감지하는 제1단계와,
   상기 복수 개 t0, t1, ..., tn 시각 중에서 서로 이웃하는 시각 사이(t0~t1사이, ..., tn-1~tn 사이)에 발한된 미세 땀에 관한 정보를 산출하는 제2단계와,
   t0 시각부터 tn 시각까지 발한되어 누적된 누적 땀에 관한 정보를 산출하는 제3단계, 및
   상기 제2단계에서 산출된 신규 미세 땀에 관한 정보 및 상기 제3단계에서 산출된 누적 땀에 관한 정보를 이용하여 생체 여부를 인증하는 제4단계를 포함하고, 상기 제2단계와 상기 제3단계는 순서에 상관없이 수행되는 것을 특징으로 하는 미세 땀을 이용하여 생체 여부를 인증하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제2단계는
   이웃하는 각 시각 사이에 변화된 물리적 또는 생화학적 특성값을 산출하는 제2-1단계 및
   상기 제2-1단계에서 산출된 변화된 물리적 또는 생화학적 특성값이 제1임계치 이상인 경우에만 미세 땀으로 산출하는 제2-2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 땀을 이용하여 생체 여부를 인증하는 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 신규 미세 땀에 관한 정보에는 신규 미세 땀이 발한되는 2차원적 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 땀을 이용하여 생체 여부를 인증하는 방법.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 누적 땀에 관한 정보에는 2차원적 위치에 누적되는 땀량을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 땀을 이용하여 생체 여부를 인증하는 방법.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 누적 땀에 관한 정보에는 2차원적 위치에 누적되는 땀량의 변화량을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 땀을 이용하여 생체 여부를 인증하는 방법.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 t0 시각, t1 시각, ..., tn 시각은 피인증자에게 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 미세 땀을 이용하여 생체 여부를 인증하는 방법.
   
7. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 물리적 특성값은 정전 용량값, 저항값 및 임피던스값 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세 땀을 감지하여 생체 여부를 인증하는 방법.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 인체 피부는 손가락 또는 발가락의 지문이 형성된 부위이며,
   상기 제 1단계 이후에 수행되며, 상기 제 1단계에서 감지된 물리적 또는 생화학적 특성값으로부터 상기 손가락 또는 발가락 지문의 리지와 밸리 데이터를 획득하는 제1-1단계 및
   상기 제1-1단계에서 획득한 손가락 또는 발가락 지문의 리지와 밸리 데이터를 기저장된 피인증자의 손가락 또는 발가락 지문과 비교하여 사용자를 인증하는 제1-2단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 땀을 감지하여 생체 여부를 인증하는 방법.
   
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 신규 미세 땀에 관한 정보 및 상기 누적 땀에 관한 정보는 발한 데이터를 구성하며, 상기 발한 데이터에는 미세 발한이 발생되는 땀구멍의 위치, 각 땀구멍에서의 발한량, 미세 발한의 모양, 증발 특성, 미세 발한 패턴 및 생화학분자의 농도 분포와, 상기 누적되는 땀이 발생되는 방향, 발생 패턴, 땀량 및 각각의 변화량 중에서 선택된 어느 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 미세 땀을 감지하여 생체 여부를 인증하는 방법.
   
10. 에크린 땀샘 또는 아포크린 땀샘과 연결된 복수 개 땀구멍을 갖는 인체 피부를 자극하여 지문산에서 발한되는 미세 땀을 감지하고, 감지된 상기 미세 땀을 이용하여 생체 여부를 인증하는 생체 인증장치로서,
    상기 땀구멍에서 발한되는 미세 땀의 물리적 또는 생화학적 특성값을 감지하는 발한 감지 센서와,
    상기 발한 감지 센서으로부터 출력되는 복수 개 시각(t0 시각, t1 시각, ..., tn 시각)에 감지된 물리적 또는 생화학적 특성값을 이용하여 상기 복수 개 시각 중에서 서로 이웃하는 시각 사이에 발한된 미세 땀에 관한 정보 및 t0 시각부터 tn 시각 사이에 누적적으로 발한된 누적 땀에 관한 정보를 포함하는 발한 데이터를 검출하는 발한 데이터 검출부 및
    상기 발한 데이터를 이용하여 생체 여부를 인증하는 생체 인증부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 인증장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 미세 땀이 발한되는 조건을 형성하는 발한 유도부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 인증장치.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 인체 피부는 지문이 형성된 부위이며,
    상기 발한 감지 센서로부터 입력되는 상기 물리적 또는 생화학적 특성값으로부터 지문 데이터를 검출하는 지문 데이터 검출부 및
    상기 지문 데이터 검출부로부터 출력되는 지문 데이터를 기저장된 지문 저장부에 저장된 지문 데이터와 비교하여 피인증자를 인증하는 지문 조회부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 인증장치.
    
13. 제10항 내지 제11항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
    상기 발한 데이터에는 미세 발한이 발생되는 땀구멍의 위치, 각 땀구멍에서의 발한량, 미세 발한의 모양, 증발 특성, 미세 발한 패턴 및 생화학분자의 농도 분포와, 상기 누적되는 땀이 발생되는 방향, 발생 패턴, 땀량 및 각각의 변화량 중에서 선택된 어느 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 생체 인증장치.

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