KR20180003378A - 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자의 양 귀에 착용가능한 스마트 귀마개에 있어서, 외부 음성과 외부 소음을 포함한 외부 소리 또는 상기 사용자의 음성을 수신하여 오디오 신호로 출력하는 마이크로폰; 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 사람의 음성 주파수 범위를 포함하는 미리 설정된 주파수 대역을 선택하여 출력하는 오디오 필터; 상기 선택 출력된 오디오 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부에 의해 증폭된 오디오 신호를 출력하는 출력부; 주변의 가스를 감지하는 가스 감지 센서; 상기 가스 감지 센서에서 감지된 결과를 기 설정된 값과 비교하여 위험 상황인지 여부를 판단하는 제어부; 및 상기 제어부의 판단 결과에 따라 외부로 위험 신호를 출력하는 위험 경고부를 포함하는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개가 제공될 수 있다.

Description

가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템{SMART EARPLUG HAVING GAS SENSOR AND ANNOUNCEMENT TRANSFERING SYSTEM USING THESAME}

본 발명은 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 공장 및 작업장 등에서 발생되는 여러 종류의 소음을 막거나 줄여서, 작업자의 난청 등과 같은 산업재해를 예방하기 위해서, 작업자는 단순한 기능의 귀마개를 사용하고 있다.

이러한 단순한 기능의 귀마개는 발생되는 소음을 차단하는 효과는 있지만, 작업자 간의 대화 소리까지도 차단하기 때문에 작업 중 꼭 필요한 의사소통을 할 수 없어서 수화를 하거나, 글을 종이에 쓰는 등의 불편을 야기하며, 의사소통의 부재로 인해 업무 효율이 떨어지고, 더 큰 문제를 야기하는 경우가 발생하게 된다.

또한, 귀마개의 착용으로 인한 불편함과 대화 소리가 안들리는 불편함 때문에 일부 작업자들은 귀마개를 착용하지 않게 되고, 이로 인해 작업자들의 난청 발생으로 기업 및 개인의 손실이 발생하는 문제를 가지고 있다.

한편, 공사 현장에서는 작업의 영향으로 산소의 농도가 급격하게 떨어지거나, 위험 가스가 누출되는 등의 심각한 안전 사고가 발생될 위험이 있다. 그런데, 대부분의 경우 현장의 작업자들은 직접적인 사고가 발생되어 대피 명령이 내려지기 전까지는 위험을 인지하지 못하므로, 수많은 인명 피해가 발생하는 사고가 빈번하게 일어나고 있다.

대한민국 특허공개공보 제10-2015-0021290

본 발명의 일 실시예는 소음이 발생하는 작업장 또는 산업현장 등에서 귀마개를 착용하는 경우 소음과 대화가 모두 차단됨으로써 작업자 간의 의사소통이 어려워지고, 의사소통의 부재로 인한 생산성 저하 및 산업재해 발생을 방지할 수 있는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 소음 현장 작업자들이 난청 위험을 알면서도 의사소통의 어려움과 착용의 불편함 등을 이유로 방음 귀마개를 착용하지 않게 되는 문제를 해결할 수 있는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 착용 시에 소음만 차단하면서 작업자 간에 의사소통을 가능하게 해주고, 인체공학 설계를 통해 장기간 사용하여도 귀가 편안한 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 무선 통신 기능을 통해 소음 현장에서 특정 그룹 또는 관련 작업자들에게 알림 기능을 수행하거나, 서로 편리하게 의사소통을 가능하게 해주는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 작업 현장에서 발생될 수 있는 가스 관련 안전사고에 따른 인명 피해를 줄일 수 있는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자의 양 귀에 착용가능한 스마트 귀마개에 있어서, 외부 음성과 외부 소음을 포함한 외부 소리 또는 상기 사용자의 음성을 수신하여 오디오 신호로 출력하는 마이크로폰; 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 사람의 음성 주파수 범위를 포함하는 미리 설정된 주파수 대역을 선택하여 출력하는 오디오 필터; 상기 선택 출력된 오디오 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부에 의해 증폭된 오디오 신호를 출력하는 출력부; 주변의 가스를 감지하는 가스 감지 센서; 상기 가스 감지 센서에서 감지된 결과를 기 설정된 값과 비교하여 위험 상황인지 여부를 판단하는 제어부; 및 상기 제어부의 판단 결과에 따라 외부로 위험 신호를 출력하는 위험 경고부를 포함하는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개가 제공될 수 있다.

또한, 상기 가스 감지 센서는 공기 중 산소의 농도를 감지하고, 상기 제어부는 상기 산소의 농도가 기 설정된 값보다 낮다고 판단되는 경우 위험 상황으로 판단하는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개가 제공될 수 있다.

또한, 상기 가스 감지 센서는 공기 중 유해가스 및 폭발가스 중 하나 이상의 농도를 감지하고, 상기 제어부는 상기 농도가 기 설정된 값보다 낮다고 판단되는 경우 위험 상황으로 판단하는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개가 제공될 수 있다.

또한, 상기 기 설정된 값은 사람이 인지할 수 있는 한계값 보다 낮거나 높은 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개가 제공될 수 있다.

또한, 상기 위험 경고부는 시각적인 위험 신호를 출력하는 발광 수단 및 청각적인 위험 신호를 출력하는 스피커 중 하나 이상을 포함하는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 위험 상황 판단 시, 상기 출력부를 통해 착용자에게 위험 상황을 알리는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개가 제공될 수 있다.

또한, 적어도 하나의 다른 사용자의 스마트 귀마개 또는 서버 중 적어도 하나와 통신하기 위한 통신부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 위험 상황 판단 결과를 상기 통신부를 통해 상기 다른 사용자의 스마트 귀마개 또는 상기 서버에 전달하고, 상기 통신부를 통해 전달되는 가스 감지에 따른 위험 상황을 상기 위험 경고부 또는 상기 출력부를 통해 출력하는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하나 이상의 스마트 귀마개; 알림 메시지를 생성하는 관리자 단말; 및 상기 관리자 단말로부터 상기 알림 메시지를 수신하여, 상기 알림 메시지와 연관된 음성 신호를 상기 하나 이상의 스마트 귀마개 중 미리 결정된 스마트 귀마개로 송신하는 서버를 포함하고, 서버는 어느 하나의 스마트 귀마개로부터 전달되는 가스 감지에 따른 위험 신호를 적어도 다른 하나의 다른 스마트 귀마개로 전달하는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 관리자 단말은, 상기 스마트 귀마개 중 어느 하나이거나, 독립적으로 제공되는 관리자용 PC 또는 모바일 단말기 중 하나인 것인, 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 서버로부터 음성 신호를 수신받는 미리 결정된 스마트 귀마개는 상기 관리자 단말에 의해 입력받은 정보에 기초하는 것인, 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 소음이 발생하는 작업장 또는 산업현장 등에서 귀마개를 착용하는 경우 소음과 대화가 모두 차단됨으로써 작업자 간의 의사소통이 어려워지고, 의사소통의 부재로 인한 생산성 저하 및 산업재해 발생을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 소음 현장 작업자들이 난청 위험을 알면서도 의사소통의 어려움과 착용의 불편함 등을 이유로 방음 귀마개를 착용하지 않게 되는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 착용 시에 소음만 차단하면서 작업자 간에 의사소통을 가능하게 해주고, 인체공학 설계를 통해 장기간 사용하여도 귀가 편안하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 무선 통신 기능을 통해 소음 현장에서 특정 그룹 또는 관련 작업자들에게 알림 기능을 수행하거나, 서로 편리하게 의사소통을 할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 작업 현장에서 발생될 수 있는 가스 관련 안전사고에 따른 인명 피해를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 도시한 정면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개의 구성요소를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개의 마이크로폰을 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개의 마이크로폰의 다른 예를 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개의 출력부를 도시한 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개의 무선 통신 시스템을 도시 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 귀마개의 예를 보여주는 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 도시한 정면도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 도시한 사시도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개의 구성요소를 도시한 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개(100)는 연결부(111), 행거(112), 하우징(120), 이어패드(130), 마이크로폰(140), 오디오 필터(150), 증폭부(160), 출력부(170), 가스 감지 센서(185), 및 위험 경고부(186)를 포함할 수 있다.

일 예시로 좌측과 우측 이어패드(130)를 연결해주는 연결부(111)와, 연결부(111)의 양단에 연결되어 이어패드(130)가 귀에 잘 고정될 수 있도록 착용 후에 귀 뒤쪽에 위치하도록 구성된 행거(112)를 포함할 수 있다. 예컨대, 연결부(111)는 플렉서블한 선이나 밴드 형태로 구성될 수 있으며, 행거(112)는 귀에 착용 시에 유연하게 휠 수 있는 플렉서블한 플라스틱이나 고무 등의 재료로 구성될 수 있으며, 복원력에 의해 착용 후에 행거(112)를 통해서 하우징(120) 및 이어패드(130)가 사용자의 귀 옆에 밀착하도록 함으로써 종래의 귀마개에 비해 착용감을 향상시킬 수 있다. 여기서 연결부(111)는 전기적 신호 및 전력을 전달하는 수단으로 사용될 수도 있다. 일 예로 전원공급부(210)는 양 측의 하우징(210) 중 한쪽에만 제공되고, 다른 한쪽으로는 연결부(111)를 통해 전력이 공급될 수 있다.

하우징(120)은 이어패드(130) 옆 쪽에 마련됨으로써 사용자의 귀 옆쪽에 각각 위치할 수 있으며, 출력부(170), 전원공급부(210), PCB(191)를 내장하여 보호하고, 소음을 차단하는 역할 등을 할 수 있다.

이어패드(130)는 하우징(120) 각각에 사용자의 귀를 향하도록 마련되고, 출력부(170)가 노출되도록 귀나 귀 둘레에 밀착됨으로써 하우징(120)과 함께 사용자의 귀에 소음이 유입됨을 차단하도록 하며, 예컨대 밀착성을 위하여 쿠션부재로 이루어질 수 있으며, 귀 또는 귓구멍에 보다 잘 밀착하기 위해 출력부(170)가 하우징(120)으로부터 돌출된 구조를 가질 수 있다.

마이크로폰(140)은 외부로부터 유입되는 소리를 수신하여 오디오 신호로 출력하는 기능을 수행하며, 일 예시로 양측 하우징(120)에 설치될 수 있다. 즉, 사용자의 양측 귀에 각각 대응되게 배치될 수 있다.

도 3에서와 같이, 마이크로폰(140)은 일 예시로서, 하우징(120)에 외부와 연결되도록 설치되고 소리를 수신 또는 수집하기 위한 수집관(141)과, 수집관(141)의 입구측에 전후로 이격되도록 배치되는 전측판(142) 및 후측판(143)과, 전측판(142)과 후측판(143)에 전원이 인가되도록 함과 아울러, 소리가 수신됨으로써 서로 접촉되거나 이격되는 전측판(142)과 후측판(143)에 의해 변환되는 전기 신호를 오디오 신호로서 출력하는 회로부(144)를 포함할 수 있다. 여기서 수집관(141)은 하우징(120)의 내측에 고정되되, 하우징(120)에 형성되는 홀(미도시)을 통해서 외부와 연결될 수 있다. 전측판(142)과 후측판(143)은 전도성 재질의 플레이트로 이루어질 수 있고, 회로부(144)에 의해 진동이 가능하도록 수집관(141)의 내측에 설치될 수 있다.

도 4에서와 같이, 마이크로폰(240)은 또 다른 예시로서, 하우징(120; 도 1에 도시)에 외부와 연결되도록 위치하고 소리를 수신 또는 수집하기 위한 멤브레인(241)과, 멤브레인(241)의 외주면에 권선되고, 자기장 내에서 멤브레인(241)의 진동에 의한 전기 신호를 오디오 신호로서 출력하는 코일(242)과, 코일(242)의 내측과 외측에 각각 배치되어, 상기의 자기장을 제공하는 제 1 및 제 2 영구자석(243,244)와, 멤브레인(241)이 소리의 수신에 의해 진동하도록 멤브레인(241)을 탄성 지지하는 탄성연결부(245)를 포함할 수 있다. 탄성연결부(245)는 일 예시로 탄성을 가진 재질로 이루어지거나, 다른 예로서 주름구조와 같이 탄성을 제공할 수 있는 구조를 가질 수 있으며, 멤브레인(241)에 연결된 상태로 본체(246)에 고정될 수 있다. 멤브레인(241)은 하우징(120)의 내측에 위치하되, 하우징(120)에 형성되는 홀(미도시)을 통해서 외부와 연결됨으로써 외부로부터 전달되는 소리가 수신되도록 할 수 있다.

여기서, 마이크로폰(240)은 양측의 하우징(120)에 모두 설치될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 오디오 필터(150)는 마이크로폰(140)으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 소음신호 대역을 필터링하여 음성신호 대역을 선택 출력하는 기능을 수행한다.

일반적으로, 사람의 음성 주파수 또는 가청 주파수의 범위는 200Hz ~ 3,500Hz이다. 따라서, 오디오 필터(150)가 사람의 음성 주파수 대역을 선택하여 출력하기 위해서, 예컨대 3,500Hz나 4,000Hz 이하의 주파수 대역만 통과시키는 경우 3,500Hz나 4,000Hz 이하의 범위가 음성 주파수 대역으로 선택되고, 3,500Hz나 4,000Hz 이상의 고주파 대역은 필터링하거나 노이즈 제거(noise cancelling)할 수 있다. 이 경우, 오디오 신호로부터 소음에 해당하는 신호와 음성에 해당하는 신호를 분리하기 위하여, 낮은 주파수 범위만 통과시키는 로우패스 필터(low pass filter)가 사용될 수 있으며, 원하지 않는 주파수 대역, 즉 상대적으로 고주파에 해당하는 소음에 해당하는 주파수 대역을 필터링하여 음성신호 대역만이 증폭부(160)에 전달되도록 할 수 있다.

또한, 200Hz ~ 3,500Hz 이내 또는 이 범위 근처의 주파수 대역만을 통과시키기 위해 로우패스 필터 대신 밴드패스 필터(band pass filter)를 사용하는 것도 가능하며, 선택 출력하는 주파수 대역은 예컨대, 200Hz ~ 4,000Hz, 250Hz ~ 3,500Hz 또는 250Hz ~ 3,000Hz 등 다양하게 설정 가능할 것이다.

여기서, 오디오 필터(150)는 디지털 필터 또는 아날로그 필터로 구성될 수 있으며, 특히 디지털 필터의 경우 소프트웨어로 필터의 특성을 정밀하게 조정가능하여 고정밀도의 필터를 구현 가능하다.

또한, 오디오 필터(150)는 노이즈 대역으로 결정된 주파수 대역의 범위에서만 오디오 신호를 상쇄시키기 위해, 먼저 노이즈 대역의 범위에서 오디오 신호를 검출한 후 그 오디오 신호와 크기는 같고 파형이 반대인 반대 신호(inverted signal) 또는 역 위상 신호(antiphase signal)를 간섭(interference) 신호로서 생성하고, 노이즈 대역의 범위에서 원 신호와 간섭 신호를 더함으로써, 노이즈 대역의 범위의 신호만을 상쇄시킬 수도 있다.

증폭부(160)는 도 2에서와 같이, 오디오 필터(150)에 의해 출력되는 음성신호를 증폭하여 출력부(170)에 전달하도록 한다. 출력부(170)는 증폭부(160)에 의해 증폭된 음성신호에 따라 사용자의 귀에 음성을 출력하도록 하우징(120)으로부터 노출되도록 마련된다.

출력부(170)는 일 예시로서 도 5에 도시된 바와 같은 드라이버 유닛 구조를 가질 수 있다. 도 5를 참조하면, 진동판에 해당하는 다이어프램(171)이 사용자의 귀측을 향하여 진동이 가능하도록 본체(175)에 설치될 수 있고, 본체(175)에 설치되는 아마추어(172)에 음성신호로서 전기 신호가 수신되는 코일(173)이 권선되며, 코일(173) 측에 자기장을 인가하도록 영구자석(174)이 설치될 수 있는데, 자기장 내에서 전기 신호가 인가되는 코일(173)을 통해서 다이어프램(171)에 진동이 발생되도록 함으로써 음성이 사용자의 귀에 출력되도록 할 수 있으며, 이러한 스피커 구조 외에도 공지된 다양한 방식의 스피커가 사용될 수 있음은 물론이다.

스위치(181)는 마이크로폰(140)을 통한 소리의 수신과 출력부(170)를 통한 음성의 출력을 제어하도록 하우징(120)에 마련될 수 있는데, 일 예시로 마이크로폰(140)과 증폭부(160)에 전원공급부(210)로부터 공급되는 전원을 온(on)/오프(off)시키도록 하우징(120)에 돌출되도록 마련되는 스위치로 이루어질 수 있다.

한편, 스위치(181)는 하우징(120)에 돌출되도록 마련될 수 있는데, 상기의 스위치와는 다른 예로서 동작신호를 제어부(180)에 출력하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제어부(180)는 스위치(181)를 통해 제 1 설정시간 동안 마이크로폰(140)과 증폭부(160)를 동작시킬 수 있다. 또한 제 1 설정시간의 카운트를 위하여 타이머(182)가 마련될 수 있는데, 타이머(182)는 제 1 설정시간, 예컨대 1분 내지 5분 동안을 카운트하여 제 1 설정시간의 경과를 제어부(180)에 신호로서 전달할 수 있다.

또한 다른 예로서, 제어부(180)는 스위치(181)의 온(on)/오프(off) 동작을 통해 마이크로폰(140)과 증폭부(160)를 동작시키고, 증폭부(160)로부터 제 2 설정시간 동안 음성신호가 출력되지 아니하는 경우 마이크로폰(140)과 증폭부(160)의 동작을 정지시키도록 할 수 있다. 또한 타이머(182)는 제 2 설정시간, 예컨대 30초 내지 3분을 카운트하여 제 2 설정시간의 경과를 제어부(180)에 신호로서 전달할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 스위치(181)의 연속적인 동작 횟수를 감지하여 스위치(181)의 동작 횟수 및 간격에 기초하여 제 1 및 제 2 설정시간을 자동 조절하는 기능을 구현할 수 있다. 제어부(180)는 일 예시로 PCB(191)의 일부 또는 전부로 이루어져서 하우징(120)의 내측에 설치될 수 있다. 또한, 전원 공급부(190)는 일 예시로 배터리로서 하우징(120) 내에 설치될 수 있으며, 동작에 필요한 전원을 공급시킬 수 있다.

통신부(183)는 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 등의 통신 방식을 통해 사용자의 음성 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈을 포함한다. 음성 신호 송신의 경우, 수신인이 특정인 한 명인 경우 유니캐스트, 수신인이 특정 그룹으로 여러 명인 경우 멀티캐스트, 수신인이 통신 가능한 모든 수신인으로 설정하는 경우 브로드캐스트 방식을 사용할 수 있다.

통신부(183)는 예컨대, 블루투스, IEEE 802.11 또는 초광대역 통신(UWB) 통신 프로토콜 중 적어도 하나를 지원하는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 스마트 귀마개(100)는 통신부(183)를 통해 중앙 서버로부터 중요한 알림이나 음성 메시지 등을 수신하여, 출력부(170)를 통해 알림을 출력할 수 있다.

또한, 통신부(183)를 통해 사용자 자신의 음성 신호를 통신 가능한 범위 내에서 다수의 사용자들에게 전달 가능하며, 제어부(180)에서 음성 신호 수신인을 미리 설정된 그룹 내 각 사용자의 식별 정보를 이용하여 멀티캐스트 통신으로 그룹 내 스마트 귀마개에만 음성 신호를 송신하는 것이 가능하며, 또한 통신 가능한 범위 내의 모든 스마트 귀마개를 수신인으로 지정하고 브로드캐스트 통신으로 모든 스마트 귀마개에 음성 신호 송신을 수행하는 것도 가능하다.

또한, 스마트 귀마개(100)는 가스 감지 센서(185)를 통해 위험 가스가 감지된 경우, 통신부(183)를 통해 중앙 서버로 위험 가스의 감지를 알리거나, 중앙 서버로부터 통신부(183)를 통해 위험 가스의 감지 사실을 전달받을 수 있다.

또한, 일 예시로 사용자의 음성 신호를 송신하기 위한 송신 모드의 동작을 활성화하는 송신 모드 스위치(184)를 더 포함할 수 있다. 송신 모드 스위치(184)가 오프(off)되어 있는 경우에는 외부의 음성이나 소음을 수신하는 일반 모드로 동작하며, 송신 모드 스위치(184)를 온(on)하는 경우, 송신 모드의 동작이 활성화되어 사용자의 음성 신호를 마이크로폰(140)을 통해 수신하고, 통신부(183)를 통해 미리 결정된 수신인, 즉 다른 스마트 귀마개들에 음성 신호를 송신할 수 있다. 이 경우, 사용자의 음성 신호도 외부 소리를 처리하는 것과 같이 오디오 필터(150) 및 증폭부(160)를 통해 소음을 제거 가능하며, 사용자 본인 음성 수신의 경우 소음의 영향이 작아 제거가 필요 없는 경우에는 오디오 필터(150)나 증폭부(160)의 처리 없이 바로 제어부(180)로 전달하여 송신하는 방법도 가능하다.

예컨대, 사용자가 작업 중에 자신의 음성을 미리 설정된 다른 스마트 귀마개에 송신하기 위해서, 사용자는 송신 모드 스위치(184)를 온(on)하여 송신 모드의 동작을 활성화하고, 말함으로써 다른 사용자들에게 자신의 음성 신호를 전달할 수 있으며, 다른 사용자들은 외부 소리가 아닌 통신부(183)를 통해 직접 수신되는 음성 신호를 출력부(170)를 통해 바로 출력하여 들음으로써 다른 사용자의 음성을 크고 명확하게 듣는 것이 가능해진다.

한편, 스마트 귀마개(100)에는 스마트 귀마개(100)를 착용한 사용자 주변의 가스를 감지할 수 있는 가스 감지 센서(185)가 제공될 수 있다. 가스 감지 센서(185)는 하우징(120)에 설치될 수 있으며, PCT(191)와 전기적으로 연결되어 감지 신호를 전달할 수 있다. 본 실시예에서는 가스 감지 센서(185)가 PCT(191) 상에 직접 설치되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 또한, 가스 감지 센서(185)의 일부는 외부로 노출되도록 설치되거나, 하우징(120)의 내부에 수용될 수 있다. 후자의 경우에는 외부로부터 가스가 유입될 수 있도록 하우징(120)에는 가스 연통로(미도시)가 제공될 수 있다.

아울러, 스마트 귀마개(100)는 외부로 위험 신호를 보낼 수 있는 위험 경고부(186)를 포함할 수 있다. 위험 경고부(186)는 주변의 사람들이 위험을 인지할 수 있도록 하는 것으로서, 시각적으로 위험을 인지할 수 있도록 빛을 발광하는 LED 등의 조명기기, 청각적으로 위험을 인지할 수 있도록 소리를 낼 수 있는 스피커 등의 음향기기 등이 제공될 수 있다. 물론, 시각적인 알림 수단과 청각적인 알림 수단을 모두 구비할 수도 있다.

이와 같은 위험 경고부(186)는 주변의 사용자가 위험 신호를 잘 인식할 수 있도록 하우징(120)의 외부로 노출되는 것이 바람직하다. 일 예로, 도면에 도시된 것처럼 위험 경고부(186)는 착용자의 측방, 전방, 후방에서 모두 인식할 수 있도록 하우징(120)의 정면 및 둘레를 따라 형성될 수 있다.

여기서, 가스 감지 센서(185)는 산소 농도를 감지하는 센서일 수 있다. 이 경우, 제어부(180)는 가스 감지 센서(185)로부터 감지된 산소의 농도가 기 설정된 농도 이하인 경우 위험 경고부(186)을 통해 주변 사용자에게 위험을 알릴 수 있다. 예를 들어, 제어부(180)는 산소의 농도가 15% 이하로 떨어지는 경우, 위험 상황으로 판단하여 위험 경고부(186)을 통해 위험을 알릴 수 있다.

또는, 가스 감지 센서(185)는 유해 가스 또는 폭발 가스를 감지하는 센서일 수 있다. 예를 들어, 가스 감지 센서(185)는 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 황산화물, 질소산화물, 불소화합물, 암모니아 등을 감지하는 센서일 수 있다. 이 경우, 제어부(180)는 가스 감지 센서(185)로부터 감지된 가스의 농도가 기 설정된 농도 이상인 경우, 위험 상황으로 판단하여 위험 경고부(186)을 통해 위험을 알릴 수 있다.

여기서, 가스 감지 센서(185)는 사람이 인지할 수 없는 수준의 농도도 감지할 수 있는 수준으로 제공될 수 있으며, 상기 기 설정된 범위는 사람이 인지할 수 없는 수준의 농도로 설정되어 미연에 위험을 예방토록 할 수 있다.

한편, 제어부(180)는 가스 감지 센서(185)에서 감지된 결과가 위험 수준이라고 판단되는 경우, 위험 경고부(186)뿐만 아니라 출력부(170)를 통해 스마트 귀마개(100)를 착용하고 있는 사용자에게 위험 상황을 알릴 수 있고, 통신부(183)를 통해 다른 스마트 귀마개(100) 사용자, 또는 스마트 귀마개(100) 그룹에 속한 사용자, 또는 스마트 귀마개(100)의 전체 사용자들에게 위험의 감지를 알릴 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 스마트 귀마개에 따르면, 기계 소리 등 작업현장에 발생되는 대부분 소음과 사람의 말소리는 서로 다른 주파수 대역을 가지고 있다. 따라서 본 발명의 스마트 귀마개(100)의 내부에 주파수 대역별로 소리를 분리할 수 있는 오디오 필터(150)가 마련됨으로써, 기계음 등과 같은 작업장의 소음이 사용자의 귀에 안들리게 차단하는 한편, 사람들 간의 대화는 들릴 수 있도록 한다.

이와 같이, 본 발명에 의한 스마트 귀마개(100)는 작업장 등에서 발생되는 여러 소음을 차단하면서 작업자 간에 대화 소리가 들리도록 함으로써, 소음 차단을 위한 귀마개를 착용한 상태에서도 작업자 간의 의사소통이 가능하도록 하고, 의사소통의 부재로 인한 생산성 저하 및 산업재해 발생을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 동일 작업 그룹이나 같이 작업하는 모든 사용자들에게 통신부를 통해 음성 신호를 전달함으로써 효과적인 의사 소통을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명은 귀에 대한 소음 차폐력 및 착용감이 우수하고, 작업에 방해를 주지 않도록 사용의 편리성을 제공함으로써 작업 효율을 높일 수 있다.

또한, 공사 현장에서는 상황에 따라 가스의 누출 또는 부족으로 위험한 상황이 발생될 수 있고, 그에 따른 인명 피해는 심각한 수준이 될 수 있다. 그러나 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 귀마개(100)를 이용하는 경우, 위험 상황 발생 시, 스마트 귀마개(100)를 사용하고 있는 사용자 및 그 주변의 사용자에게 신속하게 위험 상황을 알릴 수 있으므로, 필요한 안전 조치나 빠른 대피를 유도할 수 있다. 그에 따라, 공사 현장에서 발생될 수 있는 인명 사고를 막을 수 있다는 효과가 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개의 무선 통신 시스템을 도시한 블록도이다.

도 6을 참조하면, 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템은 관리자 단말(610)과 복수 개의 스마트 귀마개를 포함하는 제1 그룹(620) 및 제2 그룹(630)과, 서버(640)를 포함할 수 있다.

관리자 단말(610)은 서버에 접속하여 무선 통신을 이용한 알람 또는 음성 메시지를 송신하거나 사용자 그룹을 설정하고 제어함으로써 특정 사용자들에게만 알람 또는 음성 메시지 또는 가스 감지에 따른 위험 신호를 송신할 수 있다. 여기서, 알람은 특정 상황을 알려주는 전자음, 알림음, 경고음 등을 포함하며 음성 메시지는 직접 녹음된 육성이나 전자 음성 등을 포함할 수 있으며, 이와 같은 알람 또는 메시지는 관리자 단말(610)의 텍스트 입력 또는 음성 입력 등을 통해서 입력가능하며, 이에 한정되지 않는다.

여기서, 관리자 단말(610)은, 스마트 귀마개 중 어느 하나일 수도 있으며, 독립적으로 제공되는 관리자용 컴퓨터(PC) 또는 스마트폰, 태블릿 등과 같은 모바일 단말기 중 하나일 수 있다.

현장에서 스마트 귀마개를 착용하는 사용자들은 작업 그룹이나 작업 환경에 따라 그룹화될 수 있다. 예컨대, 제1 작업을 수행하는 사용자들의 제1 스마트 귀마개(621), 제2 스마트 귀마개(622), 제3 스마트 귀마개(623) 및 제4 스마트 귀마개(624)가 제1 그룹으로 설정될 수 있고, 또 다른 제2 작업을 수행하는 사용자들의 제5 스마트 귀마개(631), 제6 스마트 귀마개(632), 제7 스마트 귀마개(633) 및 제8 스마트 귀마개(634)가 제2 그룹으로 설정되어 구분될 수 있다. 이와 같은, 그룹 설정 및 관리는 서버(640)를 통해 수행될 수 있으며, 또한 중앙 관리자 또는 스마트 귀마개의 사용자들은 자신의 스마트폰 또는 컴퓨터 등과 같은 관리자 단말(610)을 통해 서버(640)에 접속하여 신규 그룹 추가, 변경과 같은 설정 및 관리를 수행할 수도 있을 것이다.

도 6에서의 모든 스마트 귀마개(621, 622, 623, 624, 631, 632, 633, 634)는 통신부(183)를 이용하여 서버(640)와 통신이 가능하며, 서버로부터 중요한 알림이나 음성 메시지 또는 경고 메시지 등을 수신할 수 있다. 따라서, 서버(640)를 통해 통신 가능한 모든 스마트 귀마개(621, 622, 623, 624, 631, 632, 633, 634)에 작업과 관련된 전체 공지를 송신할 수 있으며, 작업중인 사용자들은 스마트 귀마개를 통해서 관련 공지를 들을 수 있다. 또한, 서버(640)는 각각의 스마트 귀마개의 식별 정보를 저장하고 있으며, 필요에 따라 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 중 어느 하나의 방식을 통해 알림이나 음성 메시지를 전송가능하다. 예컨대, 중앙 관리자 또는 스마트 귀마개 사용자가 특정 사용자 그룹, 예컨대 제1 그룹(620) 내의 스마트 귀마개(621,622,623,624)에만 메시지를 송신하고자 하는 경우, 제1 그룹(620) 내의 스마트 귀마개(621,622,623,624)의 식별 정보를 이용하여 관리자 단말(610)을 통해 서버(640)에 접속하여 수신인을 설정한 후 제1 그룹(620)에만 중요 알림이나 공지를 송신할 수 있다.

또한, 미리 설정된 그룹화를 통해 제1 스마트 귀마개(621)의 사용자가 자신의 음성을 같은 그룹 내의 다른 스마트 귀마개(622, 623, 624)에게만 전달하도록 할 수 있다. 이 경우, 제1 그룹 내의 스마트 귀마개(621, 622, 623, 624)는 자신의 그룹 내에 있는 스마트 귀마개들의 식별 정보를 가지고 있고, 자신의 음성을 송신 시에 제어부에서 이와 같은 식별 정보를 이용하여 자신의 그룹에 속한 스마트 귀마개에만 멀티캐스트 방식을 이용하여 음성 신호를 전달할 수 있다.

또한, 가스 감지 센서(185)를 통한 감지 결과에 따라 제어부(180)가 위험 상황이라고 판단한 경우, 위험 메시지는 기 설정된 그룹 내의 스마트 귀마개들에만 전달될 수 있다. 예를 들어, 각 그룹별로 작업장이 물리적으로 구별되어 있는 경우, 제1 그룹 내의 제1 스마트 귀마개(621)에서 위험 상황을 인식한 경우, 위험 메시지는 그룹 내의 다른 스마트 귀마개(622, 623, 624)에게만 전달될 수 있다.

또한, 서버(640)를 통해서만 그룹 관리 및 수신인 지정을 수행하는 경우, 제1 스마트 귀마개(621)의 음성 신호가 서버(640)로 먼저 전달된 이후, 서버에서 미리 설정된 수신인들, 예컨대 제1 그룹 내의 다른 스마트 귀마개(622,623,624)에만 음성 신호를 전달하는 방법도 가능하다. 또한, 그룹 설정이 필요 없는 경우 자신의 음성 송신을 원하는 사용자가 브로드캐스트 방식을 이용하여 음성 신호를 전달 가능하며, 이 경우 통신 가능한 범위에 있는 모든 스마트 귀마개들이 그 음성 신호를 수신하도록 설정할 수도 있다. 이 경우, 블루투스, IEEE 802.11 또는 초광대역 통신(UWB) 등 사용하는 통신 프로토콜에 따라 통신 가능한 범위가 상이해 질 수 있다.

이와 같은 스마트 귀마개는 무선 통신 기능을 통해 소음 현장에서 모든 사용자에게 중요한 공지나 알림을 수행하거나, 특정 그룹 또는 관련 작업자들에게만 알림 또는 음성 전송 기능을 수행하거나, 서로 편리하게 의사소통을 가능하게 해주는 효과를 가지고 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 귀마개의 예를 보여주는 정면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 귀마개(200)는 사용자가 목에 착용할 수 있는 형태로 제공될 수 있다.

구체적으로, 스마트 귀마개(200)는 한 쌍의 하우징(220)과, 하우징(220)을 연결하며 사용자의 목 뒤로 거치될 수 있는 연결부(211)와, 하우징(220)으로부터 연장되는 연결선(212)과, 연결선(212)의 단부에 제공되는 출력부(270) 및 이어패드(230)를 포함할 수 있다.

하우징(220)의 내부에는 외부 음향 신호를 수집하는 마이크로폰(240)과, 상술한 오디오 필터, 증폭부, PCB, 통신부 등이 설치될 수 있다. 마이크로폰(240)은 도면에 도시된 것처럼 양측 하우징(220)에 모두 제공될 수 있다. 하우징(220)은 사용자가 스마트 귀마개(200)를 목에 걸었을 때, 목 앞쪽에서 사용자의 신체 또는 옷에 안착될 수 있도록 넓은 면적을 가질 수 있다.

연결부(211)는 그 형상을 유지할 수 있도록 소정의 강성을 갖는 튜브와, 튜브의 내부에 제공되어 양측 하우징(220)에 제공된 구성요소들을 전기적으로 연결하는 전선으로 구성될 수 있다. 일 예로, 상술한 실시예의 연결부(211)와 마찬가지로, 양측 하우징(220) 중 어느 하나의 내부에만 배터리가 제공되고, 다른 하나의 하우징으로는 연결부(211)를 통해 전원이 공급될 수 있다.

그리고, 사용자가 편리하게 스마트 귀마개(200)의 전원을 조작할 수 있도록 스위치(281)는 하우징(220)의 전면에 배치될 수 있다.

한편, 본 실시예에서 사용자에게 음성 신호를 전달하는 출력부(270)는 하우징(220)의 외부에 별도로 제공될 수 있다. 도면에 도시된 것처럼, 출력부(270)는 이어폰과 유사한 구조로 형성될 수 있으며, 단부에는 사용자의 귓구멍에 출력부(270)를 고정하고 외부 소음을 차단하기 위한 이어패드(230)가 결합될 수 있다. 여기서, 이어패드(230)는 교체 가능하게 제공될 수 있다.

본 실시예에 따른 스마트 귀마개(200)는 사용자가 스마트 귀마개(200)의 사용 시 귀에 가해지는 하중 부담을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 귀에 거는 형태의 귀마개의 경우, 내부 부품 등의 무게 때문에 장시간 사용 시 불편함을 줄 수 있지만, 스마트 귀마개(200)의 경우 사용자는 하우징(220)의 하중을 목 부분에서 지지하고 귀에는 출력부(270) 및 이어패드(230)만 끼워지게 되므로 상기와 같은 불편함을 최소화 할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

100, 200 : 스마트 귀마개 111, 211 : 연결부
112 : 행거 120, 220 : 하우징
130, 230 : 이어패드 140 : 마이크로폰
141 : 수집관 142 : 전측판
143 : 후측판 144 : 회로부
150 : 오디오 필터 160 : 증폭부
170, 270 : 출력부 171 : 다이어프램
172 : 아마추어 173 : 코일
174 : 영구자석 175 : 본체
180 : 제어부 181, 281 : 스위치
182 : 타이머 183 : 통신부
184 : 송신모드 스위치 190 : 전원 공급부
191 : PCB 240 : 마이크로폰
241 : 멤브레인 242 : 코일
243 : 제 1 영구자석 244 : 제 2 영구자석
245 : 탄성연결부 246 : 본체
610 : 관리자 단말 620 : 제1 그룹
630 : 제2 그룹 640 : 서버

Claims (10)

1. 사용자의 양 귀에 착용가능한 스마트 귀마개에 있어서,
   외부 음성과 외부 소음을 포함한 외부 소리 또는 상기 사용자의 음성을 수신하여 오디오 신호로 출력하는 마이크로폰;
   상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 사람의 음성 주파수 범위를 포함하는 미리 설정된 주파수 대역을 선택하여 출력하는 오디오 필터;
   상기 선택 출력된 오디오 신호를 증폭하는 증폭부;
   상기 증폭부에 의해 증폭된 오디오 신호를 출력하는 출력부;
   주변의 가스를 감지하는 가스 감지 센서;
   상기 가스 감지 센서에서 감지된 결과를 기 설정된 값과 비교하여 위험 상황인지 여부를 판단하는 제어부; 및
   상기 제어부의 판단 결과에 따라 외부로 위험 신호를 출력하는 위험 경고부를 포함하는
   가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가스 감지 센서는 공기 중 산소의 농도를 감지하고,
   상기 제어부는 상기 산소의 농도가 기 설정된 값보다 낮다고 판단되는 경우 위험 상황으로 판단하는
   가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가스 감지 센서는 공기 중 유해가스 및 폭발가스 중 하나 이상의 농도를 감지하고,
   상기 제어부는 상기 농도가 기 설정된 값보다 낮다고 판단되는 경우 위험 상황으로 판단하는
   가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 기 설정된 값은 사람이 인지할 수 있는 한계값 보다 낮거나 높은
   가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
5. 제1항에 있어서,
   상기 위험 경고부는 시각적인 위험 신호를 출력하는 발광 수단 및 청각적인 위험 신호를 출력하는 스피커 중 하나 이상을 포함하는
   가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 위험 상황 판단 시, 상기 출력부를 통해 착용자에게 위험 상황을 알리는
   가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
7. 제1항에 있어서,
   적어도 하나의 다른 사용자의 스마트 귀마개 또는 서버 중 적어도 하나와 통신하기 위한 통신부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 위험 상황 판단 결과를 상기 통신부를 통해 상기 다른 사용자의 스마트 귀마개 또는 상기 서버에 전달하고, 상기 통신부를 통해 전달되는 가스 감지에 따른 위험 상황을 상기 위험 경고부 또는 상기 출력부를 통해 출력하는
   가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
8. 제7항에 따른 하나 이상의 스마트 귀마개;
   알림 메시지를 생성하는 관리자 단말; 및
   상기 관리자 단말로부터 상기 알림 메시지를 수신하여, 상기 알림 메시지와 연관된 음성 신호를 상기 하나 이상의 스마트 귀마개 중 미리 결정된 스마트 귀마개로 송신하는 서버를 포함하고,
   서버는 어느 하나의 스마트 귀마개로부터 전달되는 가스 감지에 따른 위험 신호를 적어도 다른 하나의 다른 스마트 귀마개로 전달하는
   가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 관리자 단말은,
   상기 스마트 귀마개 중 어느 하나이거나, 독립적으로 제공되는 관리자용 PC 또는 모바일 단말기 중 하나인 것인,
   가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템.
10. 제8항에 있어서,
    상기 서버로부터 음성 신호를 수신받는 미리 결정된 스마트 귀마개는 상기 관리자 단말에 의해 입력받은 정보에 기초하는 것인,
    가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템.

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