KR20170092009A - 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동차에 투명디스플레이(100) 기능을 구비한 차창(11)을 설치하여 차창(11)을 통해 외부 경관을 감상할 수 있도록 함과 동시에 증강현실을 통해서 다양한 정보를 출력할 수 있게 한 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템은 지상철의 전동차 차창(11)에 겹쳐지게 설치되어 차창(11)을 통한 외부 투시와, 화상데이터(D1, D2)의 출력이 가능한 투명디스플레이(100)와; 상기 투명디스플레이(100)에 표시될 화상데이터(D1, D2)가 미리 저장되는 데이터저장부(200)와; 상기 전동차의 진행 방향을 포함하는 진행속도를 산출하는 가속도감지부(300)와; 상기 전동차의 현재 위치를 산출하는 GPS수신부(400)와; 상기 데이터저장부(200)에 저장된 화상데이터(D1, D2) 중 상기 전동차의 진행속도와 전동차의 현재 위치에 대응하는 특정 화상데이터를 상기 투명디스플레이(100)에 표시하도록 제어하는 영상출력제어부(500)를 포함하여 구성한다.
본 발명에 따르면, 지상철 전동차의 차창(11)을 통해 외부 경관을 감상할 수 있도록 함과 동시에 증강현실을 통해서 다양한 정보를 출력함으로써 지상철 이용의 편의성이 크게 향상될 뿐만 아니라, 증강현실을 통해 지상철 노선 주변 상업시설에 대한 광고 수익도 기대할 수 있게 되어 지상철 운영 수익이 증가하는 효과도 얻을 수 있다.

Description

투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템{Skytrain augmented reality system with a transparent display car window}

본 발명은 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지상철 전동차에 투명디스플레이 기능을 구비한 차창을 설치하여 차창을 통해 외부 경관을 감상할 수 있도록 함과 동시에 증강현실을 통해서 다양한 정보를 출력함으로써 탑승객으로 하여금 다양한 정보의 획득을 통한 지상철 이용의 편의성을 향상시키고, 지상철 이용을 유도하여 지상철 이용 승객의 증가에 따른 수익성 향상 효과를 얻을 수 있게 한 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템에 관한 것이다.

지하철은 주로 대도시에서 교통의 혼잡을 완화하고, 빠른 속도와 정확한 시간으로 운행하기 위하여 땅속에 터널을 파고 부설한 지하철도를 말하는 것으로서, 우리나라는 서울을 포함하는 수도권을 비롯하여 부산, 대구, 광주, 대전 등 주요 광역시급 도시에 지하철 노선이 운영되고 있는 실정이다.

한편, 정형화된 도로 여건에도 불구하고, 경제 발전으로 인해 자가용 전동차의 수가 급격히 증가함에 따라서 대부분의 대도시 도심에서는 교통체증이 심각해짐과 동시에 전동차의 운행에 소요되는 연료비가 증가할 뿐만 아니라, 증가한 전동차에서 배출되는 배기가스로 인하여 환경오염이 심각해지면서 한꺼번에 많은 수의 승객을 운송할 수 있는 대중교통 이용이 점차 늘어나고 있는데, 특히 지하철 노선을 운영 중인 대도시는 지하철을 이용하는 승객이 크게 증가하면서 지하철의 수송분담률이 해마다 증가하고 있는 실정이다.

그런데 지하철은 선로가 땅속에 건설되기 때문에 막대한 공사비가 소요되는 문제점이 있었다. 따라서 충분한 수익성이 기대되지 않으면, 우수한 대중교통수단임에도 지하철 노선을 구축하는 것이 경제적으로 쉽지 않은 실정인데, 그럼에도 지하철이 가지는 대중교통으로서의 우수성이 충분히 확인되었기 때문에 최근 일부 대도시에서는 막대한 공사비가 소요되는 지하철을 대신하여 지하철 대비 공사비가 훨씬 적게 소요되는 지상철 노선을 구축하는 예가 늘어나고 있는데, 대표적인 예로는 대구지하철 3호선이 있으며, 기존 지하철 노선을 운영하고 있는 일부 대도시의 경우에도 지상철 노선 구축을 검토하고 있는 실정이다.

한편, 지상철의 경우에는 전동차가 지상에서 일정한 높이 상에 설치된 선로를 따라서 운행하기 때문에 전동차 탑승객이 창문을 통해 창밖 풍경을 즐길 수 있는 장점이 있는데, 그러한 장점 이외에는 지하철과 대비할 때, 지상철을 이용하는 승객이 특별히 만족할만한 장점이 없기 때문에 지상철을 이용하는 승객수가 기대에 미치지 못하고 있는 실정이다.

따라서 지하철과 대비할 때, 공사비가 저렴하기 하지만, 그럼에도 막대한 공사비가 소요되는 지상철 노선의 수익성을 더 향상시킬 수 있는 방안이 절실한 실정이다.

그로 인해 지상철을 운영하는 관계회사에서는 전동차의 창밖으로 보이는 풍경이나 전동차가 정차하는 역사 또는 전동차가 지나는 노선과 인접한 역사적 건물 등에 대한 역사정보나 변천사 등의 관련정보를 음성으로 안내함으로써 지상철을 이용하는 승객으로 하여금 관광의 즐거움을 느낄 수 있도록 하거나, 기존의 지하철에서는 전파의 수신이 원활하지 않아서 이용이 용이하지 않은 지상파 DMB 서비스 이용의 편의성 등을 적극 홍보하는 등 여러 방면에서 노력하고 있다.

공개특허공보 제10-2015-0034407호 공개특허공보 제10-2015-0126574호

이상과 같은 노력에도 불구하고, 지상철 이용객의 증가율은 기대치에 크게 미치지 못하고 있는 실정인데, 이는 전동차 내부에서 이루어지는 지하철 역사나, 노선과 인접한 역사적 건물 등에 대한 역사정보나 변천사 등에 관한 음성 안내 방식은 지상철이 비교적 빠르게 이동하기 때문에 지하철 역사나, 역사적 건물 등에 관한 역사나 변천사 등을 체감하기가 쉽지 않고, 단순히 주입식 음성 안내만 이루어지기 때문에 관광 안내 효과도 크지 않기 때문이다.

또한, 지상파 DMB 서비스 이용의 편의성은, 최근 기술 발전으로 인하여 지하철에서도 지상파 DMB 신호의 수신이 원활하여 지상파 DMB 서비스 이용이 용이해짐에 따라서 지상파 DMB 서비스 이용의 편의성에 대한 차별성이 크게 부각되지 못하고 있는 실정이다.

따라서 지상철 탑승객으로 하여금 보다 다양하고 효율적인 정보의 활용을 가능케 하여 지상철 이용의 편의성을 극대화할 수 있는 더욱 혁신적인 기술 개발이 절실한 실정이다.

본 발명의 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 투명 차창(11)이 설치되는 다수의 전동차로 구성되는 지상철의 상기 차창(11)에 겹쳐지게 설치되어 차창(11)을 통한 외부 투시와, 화상데이터(D1, D2)의 출력이 가능한 투명디스플레이(100)와;

상기 지상철이 운행하는 노선에 대응하여 상기 투명디스플레이(100)에 표시될 화상데이터(D1, D2)가 미리 저장되는 데이터저장부(200)와;

상기 전동차의 진행 방향을 포함하는 진행속도를 산출하는 가속도감지부(300)와;

3개 이상의 GPS위성으로부터 GPS신호를 수신하여 상기 전동차의 현재 위치를 산출하는 GPS수신부(400)와;

상기 가속도감지부(300)에서 산출된 상기 전동차의 진행속도와, 상기 GPS수신부(400)에서 산출된 상기 전동차의 현재 위치를 통해 상기 데이터저장부(200)에 저장된 화상데이터(D1, D2) 중 상기 전동차의 진행속도와 전동차의 현재 위치에 대응하는 특정 화상데이터를 상기 투명디스플레이(100)에 표시하도록 제어하는 영상출력제어부(500)를 포함하여 구성함으로써 탑승객으로 하여금 다양한 정보의 획득을 통한 지상철 이용의 편의성을 향상시키고, 지상철 이용을 유도하여 지상철 이용 승객의 증가에 따른 수익성 향상 효과를 얻을 수 있게 한 목적을 달성할 수 있다.

본 발명의 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템은 지상철 전동차에 투명디스플레이 기능을 구비한 차창을 설치하여 차창을 통해 외부 경관을 감상할 수 있도록 함과 동시에 증강현실을 통해서 다양한 정보를 출력함으로써 탑승객으로 하여금 다양한 정보의 획득을 통한 지상철 이용의 편의성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 지상철 이용에 따른 편의성 향상을 통해 지상철 이용을 적극 유도함으로써 지상철 이용 승객의 증가뿐만 아니라, 증강현실을 통해 지상철 노선 주변 상업시설에 대한 광고 수익도 기대할 수 있게 되어 지상철 운영 수익이 증가하는 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템의 실시 예에 따른 증강현실 구현 예를 나타낸 이미지.

이하, 본 발명의 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템은 지상철의 전동차 차창(11)에 겹쳐지게 설치되어 차창(11)을 통한 외부 투시와, 화상데이터(D1, D2)의 출력이 가능한 투명디스플레이(100)와; 상기 투명디스플레이(100)에 표시될 화상데이터(D1, D2)가 미리 저장되는 데이터저장부(200)와; 상기 전동차의 진행 방향을 포함하는 진행속도를 산출하는 가속도감지부(300)와; 상기 전동차의 현재 위치를 산출하는 GPS수신부(400)와; 상기 데이터저장부(200)에 저장된 화상데이터(D1, D2) 중 상기 전동차의 진행속도와 전동차의 현재 위치에 대응하는 특정 화상데이터를 상기 투명디스플레이(100)에 표시하도록 제어하는 영상출력제어부(500)를 포함하여 구성한다.

상기 투명디스플레이(100)는 투명 차창(11)이 설치되는 다수의 전동차로 구성되는 지상철의 상기 차창(11)에 겹쳐지게 설치되어 차창(11)을 통한 외부 투시와, 화상데이터의 출력이 가능케 하기 위하여 투명 기판상에 투명 소자를 이용하여 만든 박막형상의 디스플레이수단으로서, 전동차의 탑승객이 전동차의 차창(11)에 설치된 투명디스플레이(100)를 통해 전동차 외부를 투시하여 볼 수 있도록 높은 가시광선이 투과율을 가지게 구성되며, 설치시에는 전동차의 차창(11) 내부에서 차창(11)과 유격 없이 겹쳐지게 설치하는 것이 바람직하다.

상기 투명디스플레이(100)장치는 공개특허공보 제10-2015-0034407호나, 공개특허공보 제10-2015-0126574호를 통해서 관련 기술이 공개되어 있으므로 투명디스플레이(100)에 대한 구체적인 기술적 설명이나 도면의 도시는 생략한다.

상기 투명디스플레이(100)는 전동차에 설치된 전면창, 후면창과 같은 특정 차창(11)에 설치하거나, 전동차의 양 측면에 설치된 측면창 전체에 설치할 수 있다. 또한, 상기 투명디스플레이(100)는 화상데이터를 출력함에 있어서, 투명디스플레이(100)의 특정 위치에만 부분적으로 화상데이터를 출력함으로써 투명디스플레이(100)를 통해 전동차 차창(11) 외부의 풍경과 화상데이터의 출력이 이루어지는 영상을 동시에 식별하거나, 화상데이터를 반투명으로 출력하여 차창(11) 외부의 풍경과 오버랩되게 하는 것도 가능하다.

상기 데이터저장부(200)는 상기 지상철이 운행하는 노선에 대응하여 상기 투명디스플레이(100)에 표시될 화상데이터를 저장하기 위하여 각 지상철의 운행제어부에 대용량의 메모리수단을 착탈가능케 설치함으로써 정기적인 화상데이터의 교체나 업그레이드가 가능케 하는 것이 바람직하다.

상기 데이터저장부(200)에 저장되는 화상데이터는 상기 전동차가 운행하는 노선별로 동영상데이터(D1)를 비롯하여 이미지데이터(D2)를 포함하여 구성할 수 있다.

이때, 상기 화상데이터는 상기 전동차가 운행하는 지상철 노선 주변의 역사적 건물에 대한 관광정보, 또는 노선 주변 상업건물의 각종 광고나 이벤트성 행사 홍보 등과 같은 상업정보, 또는 뉴스나 속보, 날씨 등 각종 공익정보 등을 포함할 수 있다.

상기 동영상데이터(D1)와 이미지데이터(D2)는 각각 분리 저장하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아니며, 동영상데이터와 이미지데이터를 하나의 그룹으로 저장함으로써 단일 그룹으로 저장된 화상데이터가 동시에 출력될 수 있다.

상기 가속도감지부(300)는 상기 전동차의 진행 방향을 포함하는 진행속도를 산출하기 위하여 이동하는 물체의 가속도나 충격의 세기를 측정하는 가속도센서(acceleration sensor)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 가속도센서는 출력신호를 처리하여 물체의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정하는 것으로서 물체의 운동 상태를 상세하게 감지할 수 있어 지상철의 운행시 지상철 전동차의 속도를 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 검출된 값을 다양하게 활용할 수 있다.

상기 가속도센서는 검출 방식에 따라서 적당한 질량을 가진 가동(可動) 부분이 움직인 양을 자석과 코일의 기전력(起電力)에 의하여 측정하는 전자식(電子式) 가속도센서와, 압력을 가하면 전압을 발생하는 압전(壓電) 소자를 사용하여, 가해진 압력으로써 가속도를 측정하는 전압식 가속도센서를 비롯하여 다양한 종류가 있는데, 그 중에서도 전동차의 가속도, 속도, 방향, 거리 등을 동시에 검출할 수 있는 3차원 가속도센서를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 GPS수신부(400)는 3개 이상의 GPS위성으로부터 GPS신호를 수신하여 상기 전동차의 현재 위치를 산출하기 위하여 상기 전동차 일측에 설치되는 적어도 하나 이상의 GPS수신기를 구비하여 상기 GPS수신기를 통해 전동차의 현재 위치를 산출하여 이를 상기 영상출력제어부(500)로 전송한다.

상기 GPS 수신기는 GPS 위성에서 송신하는 주파수에 동조된 안테나, 수정발진기 등을 이용한 정밀한 시계, 수신된 신호를 처리하고 수신기 위치의 좌표와 속도 벡터 등을 계산하는 처리장치, 계산된 결과를 출력하는 출력장치를 포함하여 구성하는 것으로서 GPS 수신기는 상업적으로 다양한 방식의 이용이 가능하도록 이미 주지된바, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 영상출력제어부(500)는 상기 가속도감지부(300)에서 산출된 상기 전동차의 진행속도와, 상기 GPS수신부(400)에서 산출된 상기 전동차의 현재 위치를 통해 상기 데이터저장부(200)에 저장된 화상데이터(D1, D2) 중 상기 전동차의 진행속도와 전동차의 현재 위치에 대응하는 특정 화상데이터를 상기 투명디스플레이(100)에 표시하도록 제어하기 위하여 상기 가속도감지부(300)에서 산출된 상기 전동차의 진행속도와, 상기 GPS수신부(400)에서 산출된 상기 전동차의 현재 위치를 통해 상기 전동차의 위치좌표를 연산하여 이를 화상데이터의 출력에 반영하게 된다.

즉, 상기 영상출력제어부(500)는 상기 가속도감지부(300)에서 산출된 상기 전동차의 진행속도와, 상기 GPS수신부(400)에서 산출된 상기 전동차의 현재 위치를 통해 상기 투명디스플레이(100)에 표시될 화상데이터를 미리 저장된 크기와 밝기 및 출력위치에 따라서 각각의 투명디스플레이(100)에 출력할 수 있게 된다.

아울러, 상기 영상출력제어부(500)는 상기 가속도감지부(300)에서 산출된 상기 전동차의 진행속도와, 상기 GPS수신부(400)에서 산출된 상기 전동차의 현재 위치를 통해 상기 투명디스플레이(100)에 표시될 화상데이터의 시점(view point)이나 시방향(viewdirection) 등을 산출하고, 상기 전동차의 각 차창(11)에 설치된 각각의 투명디스플레이(100)를 통해 출력될 화상데이터를 선정하게 된다.

즉, 투명디스플레이(100)를 통해 화상데이터를 출력하는 과정에서 상기 전동차의 현재 위치와 진행방향 등을 고려하여 각각의 투명디스플레이(100)에 표시되는 화상데이터의 시점과 시방향을 조절하면서 출력함으로써 전동차가 이동함에도 불구하고 차창(11) 밖의 특정 위치에 대한 화상데이터가 상기 특정 위치에 고정된 상태처럼 겹쳐 보이게 하는 증강현실(augmented reality)의 구현이 가능하다.

상기 증강현실이란, 사용자가 눈으로 보는 현실 화면이나 실제 영상에다, 문자나 그래픽 같은 가상 정보를 실시간으로 중첩 및 합성하여 한 영상으로 보여 주는 기술로서, 1968년 미국 컴퓨터 과학자인 이반 서덜랜드의 'Head Mounted 3차원 디스플레이'를 시초로 연구가 시작되었고, '증강 현실'이란 용어는 1990년 보잉의 톰 코델이 항공기의 전선 조립을 돕기 위해 가상 이미지를 실제 화면에 중첩하여 이해하기 쉽게 설명하는 과정에서 최초로 사용된 이후, 최근 기술 환경이 갖추어지면서 실용화 단계에 진입한 기술이므로 그에 대한 구체적은 설명은 생략한다.

이상과 같은 본 발명의 기술이 적용된 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템의 작동 관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템이 설치된 지상철 전동차가 노선을 따라서 운행하게 되면, 전동차에 설치된 가속도감지부(300)와, GPS수신부(400)가 전동차의 가속도와, 현재위치를 산출하여 해당 정보를 영상출력제어부(500)로 전송하게 된다.

따라서 영상출력제어부(500)는 산출된 전동차의 속도와 현재 위치에 따라서 출력할 화상데이터를 선택하여 전동차에 차창(11)에 설치된 투명디스플레이(100)를 통해 출력하게 된다.

따라서 전동차에 탑승한 탑승객은 차창(11)을 통해 창 밖 풍경을 감상할 수 있을 뿐만 아니라, 차창(11)에 설치된 투명디스플레이(100)를 통해 다양한 화상데이터(D1, D2)를 감상할 수 있게 되어 지상철을 탑승하고 이동하는 동안에 지루함 없이 목적지에 도착할 수 있을 뿐만 아니라, 지상철을 이동하면서 다양한 정보를 습득할 수 있게 되는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템의 영상출력제어부(500)는 전동차의 속도와 현재위치를 지속적으로 제공받아 투명디스플레이(100)를 통해 출력되는 화상데이터의 시점과 시방향을 조절하면서 출력함으로써 전동차(10)가 이동함에도 불구하고 차창(11) 밖의 특정 위치에 대한 화상데이터(D1, D2)가 상기 특정 위치에 고정된 상태처럼 겹쳐 보이게 하는 증강현실의 구현이 가능케 된다.

이러한 증강현실을 통해서 상기 전동차가 운행하는 지상철 노선 주변의 역사적 건물에 대한 관광정보를 소개함으로써 지상철을 이용하는 탑승객으로 하여금 주변 지역의 다양한 관광정보를 쉽게 습득할 수 있도록 하여 관광객 유치를 통한 지상철 이용객 증가에 기여할 수 있게 된다.

또한, 증강현실을 통해서 지상철 노선 주변의 다양한 상업건물 내에 입점해있는 상점이나 식당, 병의원 등 각종 업체명이나 각 업체에서 지상철 운영회사에 의뢰한 각종 광고나, 할인판매, 쿠폰지급 등 다양한 이벤트성 행사 홍보 등과 같은 상업정보를 선별적으로 제공할 수 있게 됨으로써 지상철 노선 주변의 상업시설에 대한 각종 광고수익을 통해 지상철 운행 수익 향상을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 노선 주변 상업시설들의 매출 향상에도 기여함으로써 향후 지상철 신규 노선 시공시에 노선 주변 지역 상업시설 업주들의 반대여론을 감소를 통해 원활한 노선 개설이 가능케 되는 장점도 있다.

아울러, 전동차의 투명디스플레이(100)를 통해 뉴스나 속보, 날씨 등 다양한 각종 공익정보뿐만 아니라, 정차 예정인 지하철 역사 정보와, 해당 지하철 역사에서 환승 가능한 버스노선 정보 및 해당 지하철 역사 주변 지역 정보 등 다양한 정보를 신속하게 전달할 수 있도록 함으로써 지상철을 이용하는 탑승객의 편의성을 극대화해 지상철 이용을 유도할 수 있게 되고, 그로 인해 지상철 이용객 증가에 따른 수익성 향상을 기대할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

D1, D2, : 화상데이터 10: 전동차
11: 차창 100: 투명디스플레이
200: 데이터저장부 300: 가속도감지부
400: GPS수신부 500: 영상출력제어부

Claims (1)

1. 투명 차창(11)이 설치되는 다수의 전동차로 구성되는 지상철의 상기 차창(11)에 겹쳐지게 설치되어 차창(11)을 통한 외부 투시와, 화상데이터(D1, D2)의 출력이 가능한 투명디스플레이(100)와;
   상기 지상철이 운행하는 노선에 대응하여 상기 투명디스플레이(100)에 표시될 화상데이터(D1, D2)가 미리 저장되는 데이터저장부(200)와;
   상기 전동차의 진행 방향을 포함하는 진행속도를 산출하는 가속도감지부(300)와;
   3개 이상의 GPS위성으로부터 GPS신호를 수신하여 상기 전동차의 현재 위치를 산출하는 GPS수신부(400)와;
   상기 가속도감지부(300)에서 산출된 상기 전동차의 진행속도와, 상기 GPS수신부(400)에서 산출된 상기 전동차의 현재 위치를 통해 상기 데이터저장부(200)에 저장된 화상데이터(D1, D2) 중 상기 전동차의 진행속도와 전동차의 현재 위치에 대응하는 특정 화상데이터를 상기 투명디스플레이(100)에 표시하도록 제어하는 영상출력제어부(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명디스플레이 차창을 구비한 지상철의 증강현실 시스템.

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