KR20190097659A - 스마트 폰 무선전력충전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선전력충전 앱이 저장된 스마트 폰으로서, 공진주파수에 의한 공진방식을 기반으로 수 m 내에 존재하는 무선전력 송신기로부터 전송되는 무선전력이 수신되면 무선전력을 이용한 배터리 충전동작을 끊고 광고노출 후 무선전력을 통한 배터리 충전을 개시하도록 구현함으로써, 광고 시청 시 무료로 스마트 폰을 충전할 수 있어 사용자의 편의증진은 물론이고 운영자 입장에서는 광고를 통한 새로운 수익원 창출을 기대할 수 있다.

Description

스마트 폰 무선전력충전 시스템{SYSTEM FOR CHARGING SMART PHONE EQUIPPED WITH APP FOR WIRELESS ELECTRIC POWER CHARGE}

본 발명은 공진주파수에 의한 공진방식을 기반으로 수 m 내에 존재하는 무선전력 송신기로부터 전송되는 무선전력이 수신되면 무선전력을 이용한 배터리 충전동작을 끊고 광고노출 후 무선전력을 통한 배터리 충전을 개시하는 스마트 폰 무선전력충전 시스템에 관한 것이다.

무선전력전송(Wireless Power Transmission: WPT) 기술이란 무선으로 전기 에너지를 전력원에서 원하는 기기로 전달하는 기술을 의미한다. 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기모터나 변압기가 사용되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 무선면도기도 전자기유도 원리로 충전된다. 무선전력전송기술은 전송방식에 따라 원거리 전송, 비접촉식 전송, 근거리 전송으로 분류될 수 있다.

원거리 전송은 전자기파를 이용하여 원거리에서 수 GHz의 고주파수를 수 km에서 수백 km까지 전송한다. 위성에서 태양에너지로 전력을 생성하고 이를 지상에 무선으로 에너지를 전달하는 기술이나 렉타나(rectenna)를 이용하여 지상에서 무인 비행기에 에너지를 공급하는 기술 등이 여기에 속한다.

비접촉식 전송은 전송거리가 수 mm 내외로 단지 전선으로 연결되지 않았다는 것뿐, 전력공급원과 기기가 거의 밀착되는 형태이다. 대부분 전자기유도(inductive coupling) 현상을 이용하며 에너지 전송 효율이 뛰어나다. 현재 가장 실용화가 많이 이루어져 있는 방식으로 다양한 기기에 응용이 되고 있다.

근거리 전송은 전송거리가 수 m에서 10m 내외로, 안테나를 활용하여 전력을 전송한다. 근거리 전송기술은 전자기방사에 기반하고 비교적 작은 출력을 전달하는 방식이다. 그러나 전자기방사의 특징인 전방향성 특성으로 인해 전송 효율이 매우 떨어져서 상대적으로 고전력을 요구하는 기기의 경우 효용성이 떨어지며, 송신부의 출력을 높이게 되면, 인체에 해를 끼치게 되는 환경적 요인이 발생한다. 그러므로 광범위한 사용을 위한 무선전력전송 방법으로 적합하지 않았다.

미국의 매사추세츠 공과대학(MIT) 물리학과 마린 솔자식(Marine Solijacic)교수연구팀은 미국 국방연구소(군사 나노기술 연구기관), 국가 과학재단(National Science Foundation) 및 자원부(Dept. of Energy)에 의해 지원된 무선전력전송 연구를 수행하여 2007년 Science지를 통해 기존의 무선 에너지 전송과는 다른 새로운 개념의 전송기술을 발표하였다. 발표한 새로운 방식의 무선전송기술은 기존의 전자기유도 보다 먼 거리에서, 전자기방사 보다는 더 높은 효율로 에너지를 전달할 수 있다.

이 기술은 두 매체가 같은 주파수로 공진할 경우에 전자파가 근거리 전자장을 통해 한 매체에서 다른 매체로 이동하는 감쇄파 결합(evanescent wave coupling)에 기반을 두고 있다. 실제로, 구리선으로 감은 직경 60cm의 송전 코일에 10MHz의 주파수를 발생시켜 송신 코일로부터 2m 떨어진 직경 60cm의 수전 코일에 무선으로 에너지를 공급해 60와트의 전구를 켜는 데 성공했다.

애플사는 한국 특허청에 미국특허출원 61/416,701을 우선권 주장 기초출원으로 하는 한국특허출원을 하여 등록특허 제10-1480658호(특허명: 로컬 컴퓨팅 환경에서 무선 전력 이용)를 획득하였다. 이 등록특허는 가정에 있는 PC, TV 전원에 USB를 연결하면 1m 내에 있는 복수의 애플기기(아이폰, 아이패드, 아이팟, 아이맥 등)를 한꺼번에 선 없이 충전할 수 있는 기술이다. 이 특허에서 애플은 원거리에서 배터리를 충전할 수 있도록 근거리 자기 공명(NFMR: Near Field Magnetic Resonance)이라는 기술을 활용하였는데, 이 방식은 서로 다른 기기에 코일을 내장하고 있는 같은 MHz 대역의 공진 주파수를 맞추는 것이다. 예를 들어 스마트 폰의 공진 주파수가 10MHz라면 전기를 공급하는 전원의 공진 주파수도 10MHz로 맞추는 것으로, 한꺼번에 여러 기기를 충전할 수 있다.

무선전력전송 기술에 있어 가장 핵심적이며, 우선적으로 연구 중인 요소는 크게 3 가지이다.

1. 공진체 소형화 기술(공진코일의 소형화와 동시에 높은 Q 값의 공진 코일 구조를 최적화 하는 연구)

2. 기존 주파수에 간섭방지 기술(간섭 제어기술, 차폐기술, EMI 설계기술, 비 복사 공진코일 기술 등),

3. 효율 높은 송수신 모듈기술(높은 효율의 송신부 기술, 전력제어기술, RF/DC 정류기술, DC 컨버터 기술 등)

이러한 3가지 무선전력전송 기술의 핵심적 요소들은 기업, 대학, 및 연구기관에서 지속적으로 연구중에 있으며, 몇 년 내에 상용화 단계까지 발전할 것으로 예상된다.

한국공개특허 제10-2015-0019227호는 휴대 단말기를 비롯한 사용자 기기에서 무선 충전 중 무선 충전 전자파에 의한 인체영향을 감소시키고, 오작동을 줄이며, 나아가 사용자 편리성을 높일 수 있는 무선 충전 제어 방법 및 장치를 개시하고 있다. 무선 충전 모드에서 무선 충전 간접 연관 이벤트인 경우, 해당 이벤트에 해당하는 무선 충전 동작을 결정하고, 결정된 무선 충전 동작 조건에 따라 무선충전을 제어하는 동작을 수행하는 기술을 개시한다. 여기서, 무선 충전 간접 연관 이벤트는 통화 이벤트, 사용자 입력 이벤트, 온도 변화 이벤트를 포함하며, 무선 충전 동작은 무선 충전을 중단, 충전 대기, 충전 전류 감소/증가를 포함한다.

애플 등록특허는 PC, TV 전원이 무선전력 송신기로 동작하도록 구현하였다. 그러나, 무선전력 송신기는 사람들이 많이 이용하는 백화점, 은행, 병원, 식당, 커피숍, 경기장, 게임방, 학교, 회사 건물 내에 설치되어 스마트 폰의 배터리를 충전시키는데 사용될 것이다. 무선전력 송신기를 설치하고 관리하고 운영하는 업체, 예컨대 이동통신 사업자들은 설치 및 관리 비용을 회수할 수 있는 방안이 필요할 것으로 판단된다. 한편, 무선전력 송신기를 설치하여 사용자에게 무선전력 충전 서비스를 제공하는 서비스 업체, 예컨대 백화점, 은행, 병원, 식당, 커피숍, 경기장, 게임방, 학교, 회사 건물 관리자들은 무선전력 송신기가 소비하는 전력에 따른 전기 비용을 회수할 수 있는 방안이 필요할 것으로 판단된다.

한국등록특허 제 10-1480658호(등록일 2015.01.02) 한국공개특허 제10-2015-0019227호(공개일 2015.02.25)

본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 사용자들은 무료로 무선전력 충전 서비스를 이용할 수 있고, 이동통신 사업자를 포함한 무선전력 충전 서비스를 제공하는 서비스 업체들은 운영비를 지속적으로 회수할 수 있는 스마트 폰 무선전력충전 시스템을 제공한다.

본 발명은 이동통신 사업자를 포함한 무선전력 충전 서비스를 제공하는 서비스 업체에서 제공하는 서비스를 무료로 이용할 수 있는 쿠폰을 제공하는 스마트 폰 무선전력충전 시스템을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스마트 폰 무선전력충전 시스템은, 무선전력 송신기의 식별정보와 그에 대응하는 광고 정보를 저장하며, 무선전력 송신기의 식별정보를 포함하는 무료충전용광고 요청정보가 입력되면 무선전력 송신기의 식별정보에 대응하는 광고 정보를 스마트 폰으로 전송하는 운영서버와; 상기 운영서버와 인터넷 망을 통해 연결되고 무선전력충전 앱이 저장되며, 무선전력 송신기와 공진주파수에 의한 공진방식을 기반으로 하여 무선전력 충전을 수행하되 무선전력을 이용한 배터리 충전동작을 끊고 광고노출하고 광고 노출 종료 이벤트가 발생하면 무선전력을 이용하여 배터리를 충전하는 스마트 폰을 포함한다.

본 발명에 따른 무선전력충전 앱이 저장된 스마트 폰은 무선전력 송신기로부터 통신용 전력과 충전용 전력을 수신하는 공진기와, 공진기에서 수신된 교류 전압을 정류하는 정류기와, 상기 정류부에서 출력되는 전압의 레벨을 충전부의 용량에 맞게 조정하는 컨버터와, 무선전력 충전이벤트가 발생하면 무선전력충전 앱을 구동하며 무선전력충전 앱에 의해 공진기의 임피던스가 무선전력 송신기의 임피던스와 불일치되도록 제어한 후 무선전력충전 앱에서 제공하는 광고 정보를 표시부로 출력하고, 광고 노출 종료 이벤트가 발생하면 상기 공진기의 임피던스와 무선전력 송신기의 임피던스가 일치되도록 제어하고, 상기 무선전력 송신기의 식별정보와 함께 광고 노출 횟수, 클릭 수, 광고 노출 시간, 또는 광고 노출 시간대 중 어느 하나를 포함하는 광고 정보를 생성하여 이를 상기 운영서버로 전송하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 무선전력충전 앱이 저장된 스마트 폰은 무선전력 송신기로부터 통신용 전력과 충전용 전력을 수신하는 공진기와, 공진기에서 수신된 교류 전압을 정류하는 정류기와, 상기 정류부에서 출력되는 전압의 레벨을 충전부의 용량에 맞게 조정하는 컨버터와, 일 접점이 컨버터에 연결되고 타 접점이 충전부에 연결되며 스위칭 제어신호에 따라 온(ON) 또는 오프(OFF)되는 스위칭부와,

무선전력 충전이벤트가 발생하면 무선전력충전 앱을 구동하며 상기 무선전력충전 앱에 의해 상기 스위칭부로 오프(OFF) 제어신호를 출력하고 무선전력충전 앱에서 제공하는 광고 정보를 표시부로 출력하고, 광고 노출 종료 이벤트가 발생하면 상기 스위칭부로 온(ON) 제어신호를 출력하고, 무선전력 송신기의 식별정보와 함께 광고 노출 횟수, 클릭 수, 광고 노출 시간, 또는 광고 노출 시간대 중 어느 하나를 포함하는 광고 정보를 생성하여 이를 운영서버로 전송하는 제어부를 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 무선전력충전 앱이 저장된 스마트 폰은, 공진주파수에 의한 공진방식을 기반으로 수 m 내에 존재하는 무선전력 송신기로부터 전송되는 무선전력이 수신되면 무선전력을 이용한 배터리 충전동작을 끊고 광고 노출 후 무선전력을 통한 배터리 충전을 개시하도록 구현함으로써, 광고 시청 시 무료로 스마트 폰을 충전할 수 있어 사용자의 편의증진은 물론이고 운영자 입장에서는 광고를 통한 새로운 수익원 창출을 기대할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 무선전력충전 앱이 저장된 스마트 폰은, 광고 노출 및 클릭을 통해 무료로 스마트 폰을 충전 후 이동통신 사업자를 포함한 무선전력 충전 서비스를 제공하는 서비스 업체에서 제공하는 서비스를 무료로 이용할 수 있는 쿠폰을 제공함으로써, 서비스 업체의 고객유치 수단으로 활용할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 스마트 폰 무선전력충전 시스템을 설명하는 예시도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 스마트 폰의 주요 구성의 예시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 스마트 폰의 무선전력 수신부 구성의 예시도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 스마트 폰에서 무료충전을 위한 광고화면을 설명하기 위한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서에서, 광고는 광고노출에 대한 정액제 과금방식을 적용한 CPM(Cost Per Mile) 광고, 광고클릭을 통해 광고수수료를 지급하는 CPC(Cost Per Click) 광고 또는 광고가 실제로 노출된 Query에따라 광고비가 책정되는 CPQ(Click Per Query)광고를 포함한다.

본 명세서에서"앱"이란 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램을 의미한다."무선전력충전 앱"은 컴퓨터용 또는 스마트 폰용으로 구현될 수 있다. 컴퓨터용 무선전력충전 앱은 스마트 폰에서 구현하기 어려운 다양한 기능을 제공하도록 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 스마트 폰 무선전력충전 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 인터넷망으로 연결되는 운영서버(110)와 앱 서버(120)와 무선전력 송신기(140)와 스마트 폰(160)을 포함한다. 인터넷망은 유선 또는 무선 인터넷망을 포함한다.

운영서버(110)는 광고주 식별정보, 광고 정보, 및 스마트 폰(160)에서 표시되는 광고 정보의 노출 횟수 또는 클릭 횟수를 포함하는 광고 카운트 정보를 스마트폰(160)으로부터 입력받아 저장한다. 운영자는 운영서버(110)와 통신 가능한 통신장치 예컨대 노트북, 태블릿 PC를 이용해서 운영서버(110)에 저장된 정보를 삭제, 변경, 추가, 파일 복사, 파일 송수신 등을 할 수 있다.

운영서버(110)는 무선전력 송신기(140)의 식별정보와 그에 대응하는 광고 정보를 저장한다. 운영서버(110)는 무선전력 송신기(140)의 식별정보를 포함하는 무료충전용광고 요청정보가 입력되면 무선전력 송신기(140)의 식별정보에 대응하는 광고 정보를 스마트 폰들(160-1, 160-2)으로 전송한다.

앱 서버(120)는 예를 들어 음악, 영화, 도서 등 기존에 인터넷을 통해 제공되던 멀티미디어 컨텐츠를 표시부가 상대적으로 작은 스마트 폰에서 표시할 수 있도록 하는 앱을 저장한다. 앱 서버(120)는 스마트 폰들(160-1, 160-2)에서 다운로드 요청이 있는 경우 무선전력충전 앱을 제공한다.

무선전력 송신기(140)는 공진주파수에 의한 공진방식을 통해 스마트 폰(160)으로 무선 전력을 공급한다. 공진주파수에 의한 공진방식은 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 공진에 의하여 에너지의 무선 전송 효율을 극대화시키는 방법이다. 이를 위하여 무선전력 송신기(140)와 스마트 폰(160) 사이의 공진 주파수를 맞추어 공진 채널을 형성하고 이를 통하여 무선 전력을 송신한다.

무선전력 송신기(140)는 스마트 폰들(160-1, 160-2)과의 무선 통신을 통해 스마트 폰의 식별정보, 종류, 위치, 충전상태 등을 포함하는 장치 정보를 수신하고, 이와 같은 장치 정보를 바탕으로 스마트 폰들(160-1, 160-2)로 무선 전력을 전송한다.

무선전력 송신기(140)는 스마트 폰들(160-1, 160-2)의 위치 정보, 충전 상태 정보, 무선충전영역 진입 순서를 근거로 충전 우선 순위를 결정할 수 있한다. 예를 들면, 무선전력 송신기(140)는 스마트 폰들(160-1, 160-2)의 수신 신호 세기를 근거로 파악된 스마트 폰들(160-1, 160-2)의 위치정보 또는 스마트 폰들(160-1, 160-2)로부터 전송된 위치정보를 근거로 자신과 가까운 순 또는 먼 순으로 스마트 폰들(160-1, 160-2)을 정렬하고, 상위에 정렬된 순으로 충전 우선 순위를 결정할 수 있다. 또한, 무선전력 송신기(140)는 근거리 통신을 통해 스마트 폰들(160-1, 160-2)의 충전상태를 확인할 수 있으므로, 충전량이 적은 순 또는 많은 순으로 스마트 폰들(160-1, 160-2)을 정렬하고, 상위에 정렬된 순으로 충전 우선 순위를 결정할 수 있다. 또한, 무선전력 송신기(140)는 무선충전영역에 진입한 순서대로 스마트 폰들(160-1, 160-2)의 충전 우선 순위를 결정할 수 있다. 무선전력 송신기(140)는 관리자가 설정한 순서대로 충전 우선 순위를 설정할 수도 있다. 여기에서는 하나의 조건에 따라 충전 우선 순위를 결정하는 것으로 설명하였으나, 무선 충전 장치들의 위치 정보, 충전 상태 정보, 무선충전영역 진입 순서，무선 충전 장치의 종류 중 두가지 이상의 조건 조합에 의해 충전 우선 순위를 결정할 수도 있다.

상기와 같이 충전 우선 순위가 결정되면, 무선전력 송신기(140)는 충전 우선 순위에 따라 시분할로 개별적으로 무선전력전송을 수행하는 시분할전력전송모드 또는 충전 우선 순위가 상위에 정렬된 일정 개수의 스마트 폰들(160-1, 160-2)에 무선전력전송을 동시에 수행하는 동시전력전송모드로 스마트 폰들(160-1, 160-2)에 전력을 공급할 수 있다. 시분할전력전송모드는 무선충전영역에 존재하는 스마트 폰들(160-1, 160-2)에게 우선순위를 두고 할당된 시간을 나누어 무선전력전송을 각각의 스마트 폰들(160-1, 160-2)마다 개별적으로 주어진 시간 동안에 송신하는 모드이다. 이는 각각의 스마트 폰들(160-1, 160-2)마다 할당된 시간 동안에만 무선전력전송 서비스가 제공되며, 모든 스마트 폰들(160-1, 160-2)에게 서비스를 마치면 종료가 된다. 동시전력전송모드는 무선충전영역에 존재하는 스마트 폰들(160-1, 160-2)에게 동시에 무선전력을 전송하는 모드이다. 즉, 시분할 전력전송모드는 시간 스케쥴링을 통해 다수의 스마트 폰들(160-1, 160-2)이 무선전력자원을 나누어 쓰는 방법이고, 동시전력 전송모드는 능동적인 매칭 조절을 통해 동시에 여러 개의 스마트 폰들(160-1, 160-2)에 전력을 전송하는 방법이다.

무선전력 송신기(140)는 고정형 또는 이동형으로 구현될 수 있으며, 고정형으로 구현될 경우 실내에서는 천장이나 테이블 등의 가구 등에 설치될 수 있고, 실외에서는 버스 정류장이나 지하철역 등에 설치될 수 있으며, 무선전력 송신기(140)는 차량이나 기차, 지하철과 같은 이동체의 내부에 설치될 수도 있다. 무선전력 송신기(140)는 이동형으로 구현되는 경우에는, 무선전력 송신기(140) 자체가 별도의 이동형 장치로 구현될 수도 있고, 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 디지털 기기의 일부로서 구현될 수도 있다.

무선전력충전 앱이 저장되는 스마트 폰은, 공진주파수에 의한 공진방식을 기반으로 수 m 내에 존재하는 무선전력 송신기(140)로부터 전송되는 무선전력이 수신되면 무선전력을 이용한 배터리 충전동작을 끊고 광고노출 후 무선전력을 통한 배터리를 충전하도록 구현된다. 무선전력충전 앱이 저장된 스마트 폰에서 노출하는 광고는 무선전력 송신기 식별정보와 대응하는 광고 정보 또는 스마트 폰 사용자 맞춤형 광고일 수 있다.

본 발명에 따른 무선전력충전 앱은, 무선전력 송신기 식별정보와 함께 광고 노출 횟수, 클릭 수, 광고 노출 시간, 또는 광고 노출 시간대 중 어느 하나를 포함하는 광고 정보를 생성하여 이를 인터넷 망에 연결된 운영서버(110)로 전송한다.

본 발명에 따른 스마트 폰은 도 2에 도시한 바와 같이, 크게 무선통신부(161), A/V(Audio/Video) 입력부(162), 사용자 입력부(163), 출력부(164), 메모리(165), 무선전력 수신부(166), 전원공급부(167), 및 제어부(168)를 포함할 수 있다.

무선통신부(161)는 이동통신모듈, 무선인터넷모듈, 근거리 통신모듈 및 위치 정보 모듈을 포함하여 구현될 수 있다. A/V(Audio/Video) 입력부(162)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 카메라모듈과 마이크를 포함한다. 사용자 입력부(163)는 사용자가 단말기의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(163)는 스마트폰(160)의 전면 또는 측면에 위치하는 버튼, 터치 센서로 구성될 수 있고, 키패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등을 더욱 포함하여 구성될 수 있다.

근거리 통신모듈은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신모듈은 블루투스 모듈, RFID(Radio Frequency Identification) 모듈, 적외선 통신(IrDA, infared Data Association) 모듈, UWB(Ultra Wideband) 모듈, ZigBee 모듈을 포함할 수 있다. 위치정보 모듈은 스마트폰(160)의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, GPS(Global Position System) 모듈을 포함한다.

출력부(164)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 표시부, 음향 출력모듈, 알람부, 및 햅틱모듈을 포함할 수 있다. 표시부는 예를 들어, 스마트폰(160)이 충전 모드인 경우에는 무선충전용광고 영상 또는 UI, GUI를 표시한다. 음향 출력 모듈은 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선통신부(161)는로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 알람부는 스마트폰(160)의 이벤트 예를 들어 무료 충전 시작, 무료충전 종료, 호 신호 수신, 메시지 수신, 키 신호 입력, 터치 입력 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 햅틱 모듈은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다.

메모리(165)는 제어부(168)의 처리 및 제어를 위한 프로그램과, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 전화번호부, 메시지, 오디오, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장한다. 메모리(165)는 무선전력 송신기(140)와 연동되는 무선전력충전 앱을 저장한다. 메모리(165)는 운영서버로부터 전송되는 광고 정보를 저장한다.

무선전력 수신부(166)는 무선전력 송신기(140)의 코일에서 발생하는 공명주파수에 커플링되어 전기를 생성하는 자기공명방식으로 구현된다. 무선전력 수신부(166)의 자세한 구성은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.

전원공급부(167)는 제어부(168)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원공급부(167)는 예를 들어 배터리, 연결포트, 전원공급제어부 및 충전모니터링부를 포함할 수 있다.

제어부(168)는 메모리(165)에 저장된 프로그램을 실행하여, 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(168)는 메모리(165)에 저장된 무선전력충전 앱을 실행하여 수 m 내에 존재하는 무선전력 송신기(140)로부터 전송되는 무선전력이 수신되면 무선전력을 이용한 배터리 충전동작을 끊고 광고노출 후 무선전력을 통한 배터리를 충전한다.

도 3에서, 제어부(168) 및 통신부(169)는 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 제어부(168) 및 통신부(169)는 공진기(1661)와 정류부(1662) 사이의 신호를 검출하여 수신 신호를 복조하거나, 정류부(1662)의 출력 신호를 검출하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 즉, 제어부(168) 및 통신부(169)는 인-밴드 통신을 통해 수신된 메시지를 복조할 수 있다. 또한, 제어부(168) 및 통신부(169)는 공진기(1661)의 임피던스를 조정함으로써, 무선전력 송신기(140)에 전송하는 신호를 변조할 수 있다.

제어부(168) 및 통신부(169)는 "장치의 종류", "장치 제조사 정보", "장치의 모델명", "장치의 배터리 타입", "장치의 공진기의 특성에 대한 정보", "장치의 사용 주파수 대역에 대한 정보", "장치의 소요되는 전력량", "장치 고유 식별자", 또는 "장치의 제품의 버전 또는 규격 정보"를 포함하는 메시지를 무선전력 송신기(140)로 전송할 수 있다.

제어부(168) 및 통신부(169)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 제어부(168) 및 통신부(169)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 제어부(168) 및 통신부(169)는 아웃-밴드 통신을 통해 무선전력 송신기(140)와 데이터를 송수신할 수 있다.

제어부(168) 및 통신부(169)는 무선전력 송신기(140)로부터 웨이크-업 요청 메시지를 수신하고, 공진기(1661)에 수신되는 전력의 양을 검출하고，공진기(1661)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보를 무선전력 송신기(140)로 전송할 수 있다. 이때, 공진기(1661)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보는, "정류부(1662)의 입력 전압 값 및 전류 값", "정류부(1662)의 출력 전압 값 및 전류 값" 또는 "DC/DC 컨버터(1663)의 출력 전압 값 및 전류 값"이다.

본 발명에 따른 스마트 폰의 무선전력 수신부(166)는 도 3에 도시한 바와 같이, 무선전력 송신기(140)의 코일에서 발생하는 공명주파수에 커플링되어 전기를 생성하는 자기공명방식으로 구현된다. 무선전력 송신기(140)는 일례로 AC/DC 컨버터(141), Power 검출부(142), 전력변환부(143), 공진기(144), 제어부(145) 및 통신부(146)를 포함하여 구현될 수 있다.

AC/DC 컨버터(141)는 전력공급부(P)로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 정류하여 DC 전압을 생성한다. AC/DC 컨버터(141)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나, 제어부(145)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다.

Power 검출부(142)는 AC/DC 컨버터(141)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 제어부(145)로 전달한다. 또한, Power 검출부(142)는 전력변환부(143)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수도 있다. 전력변환부(143)는 수 MHz~수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압을 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다.

공진기(144)는 적어도 하나 이상의 무선 충전 장치(예컨대, 스마트 폰, 태블릿 PC, 웨어러블 PC)에 전력을 무선으로 전송하고, 무선 충전 장치들과 자기장 통신을 수행한다. 공진기(144)는 전력 무선 전송 및 자기장 통신을 위한 상대적 저주파용 코일, 전력 무선 전송을 위한 상대적 고주파용 코일, 커패시터, 커패스턴스 조절 스위치, 저항 소자, 저항값 조절 스위치 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 상대적 저주파용 코일과 상대적 고주파용 코일은 상호간의 상대적 관점에서 정의된 용어로서, 상대적 저주파용 코일 및 상대적 고주파용 코일에서 생성되는 자기장이 무지향성을 갖도록 다수의 코일로 이루어진 입체 코일인 것임이 바람직하다.

제어부(145)는 공진기(144)에서 공진하는 주파수를 갖는 AC 전력을 출력하도록 AC/DC 컨버터(141)를 제어한다. 제어부(145)는 공진기(144)의 공진주파수를 충전이 필요한 무선 충전 장치(예컨대, 스마트 폰, 태블릿 PC, 웨어러블 PC)의 공진 주파수에 일치시켜서 공진 채널을 형성한다.

통신부(146)는 "인-밴드 통신"을 통해 무선 충전 장치(예컨대, 스마트 폰, 태블릿 PC, 웨어러블 PC)에 다양한 메시지를 전송할 수 있다. 통신부(146)는 공진기(144)를 통해 무선 충전 장치(예컨대, 스마트 폰, 태블릿 PC, 웨어러블 PC)들로부터 수신되는 장치 정보를 복조하여 제어부(145)로 전송하고, 제어부(145)로부터 입력되는 데이터를 변조하여 공진기(144)로 전송하도록 구현될 수 있다.

통신부(146)는 통신 채널을 이용하는 "아웃-밴드 통신"을 수행할 수도 있다. 통신부(146)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(146)는 "아웃-밴드 통신"을 통해 무선 충전 장치(예컨대, 스마트 폰, 태블릿 PC, 웨어러블 PC)와 데이터를 송수신 할 수 있다.

도 3에서, 스마트 폰의 무선전력 수신부(166)는 공진기(1661), 정류부(1662), DC/DC 컨버터(1663), 충전부(1664), 스위칭부(1665)를 포함하여 구현될 수 있다.

공진기(1661)는 무선전력 수신 및 자기장 통신을 위한 상대적 저주파용 코일, 무선전력 수신을 위한 상대적 고주파용 코일, 커패시터 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 공진기(1661)는 무선전력 송신기(140)로부터 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 수신한다. 또한, 공진기(1661)는 인-밴드 통신을 통해 무선전력 송신기(140)로부터 다양한 메시지를 수신할 수 있다.

정류부(1662)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 즉, 정류부(1662)는 공진기(1661)에 수신된 교류 전압을 정류한다. DC/DC 컨버터(1663)는 정류부(1662)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 충전부(1664)의 용량에 맞게 조정한다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(1663)는 정류부(1662)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10 볼트(Volt)로 조정할 수 있다. 충전부(1664)는 배터리를 포함할 수 있다. 충전부(1664)는 DC/DC 컨버터(1663)로부터 출력되는 DC 전압을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.

스위칭부(1665)는 제어부(168)의 제어에 따라 온/오프 된다. 스위칭부(1665)가 오프되는 경우, 무선전력 송신기(140)의 공진기(144)와 스마트 폰의 공진기(1661) 사이의 마그네틱 커플링이 제거될 수 있다.

제어부(168)는 메모리(165)에 저장된 무선전력충전 앱을 실행한다. 제어부(168)에서 실행되는 무선전력충전 앱은 수 m 내에 존재하는 무선전력 송신기(140)로부터 전송되는 충전용 무선전력이 수신되면 스위칭부(1665)를 오프시킨 후, 무선전력 송신기 식별정보와 대응하는 광고 정보 또는 스마트 폰 사용자 맞춤형 광고를 노출시킨다. 제어부(168)는 통신부(169)를 이용한 인-밴드 통신을 통해 무선전력 송신기(140)로 광고 노출중임을 알리는 메시지를 전송할 수 있다.

도 3에서 스마트 폰의 무선전력 수신부(166)가 스위칭부(1665)를 포함하는 것을 예시하였으나, 일 실시예에 따르면, 스마트 폰의 무선전력 수신부(166)는 스위칭부(1665)를 포함하지 않을 수 있다. 이러한 실시예의 경우, 제어부(168)는 무선전력충전이벤트가 발생하면 무선전력충전 앱을 구동하며 무선전력충전 앱에 의해 공진기(144)의 임피던스가 무선전력 송신기(140)의 임피던스와 불일치되도록 제어한 후 무선전력충전 앱에서 제공하는 광고 정보를 표시부로 출력하고, 광고 노출 종료 이벤트가 발생하면 공진기(144)의 임피던스와 무선전력 송신기(140)의 임피던스가 일치되도록 제어할 수 있다.

이하, 스마트폰(160)에서 무선전력 충전하는 방법을 도 3, 도 4 내지 도 7를 참조하여 설명한다.

제어부(168)는 무선전력 충전이벤트가 발생하면 무선전력충전 앱을 구동하여 무선전력충전 앱에서 제공하는 광고 정보를 제어부(168)에 연결된 표시부로 출력한다. 무선전력 충전이벤트는, 예를 들어 "인-밴드 통신"을 통해 무선전력 송신기로부터 송신되는"통신용 전력" 또는 "충전용 전력"이다. 도 3에서 제어부(168)는 스위칭부(1665)를 오프(OFF)시킨 후, 무선전력 송신기 식별정보와 대응하는 광고 정보 또는 스마트 폰 사용자 맞춤형 광고를 노출시킨다.

제어부(168)는 무선전력 송신기의 식별정보와 함께 광고 노출 횟수, 클릭 수, 광고 노출 시간, 또는 광고 노출 시간대 중 어느 하나를 포함하는 광고 정보를 생성하여 이를 운영서버로 전송한다.

도 4에서 참조부호 411은 광고노출에 대한 정액제 과금방식을 적용한 CPM(Cost Per Mile) 광고 이미지가 디스플레이되는 표시부분이고, 참조부호 412는 충전시작 아이콘이 디스플레이되는 표시부분이다.

제어부(168)는 광고를 노출하면서 스위칭부(1665)를 온(ON) 시켜서 배터리를 무선전력 충전하도록 구현될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제어부(168)는 광고 노출 종료 이벤트, 예를 들어, 광고 노출 시간이 종료되면, 스위칭부(1665)를 온(ON)시켜서 배터리를 무선전력 충전하도록 구현될 수 있다. 다른 예로, 광고 노출 종료 이벤트는 사용자가 충전시작 아이콘(412)을 눌렀음을 인식하는 신호일 수 있다.

도 5에서 참조부호 511은 광고노출에 대한 정액제 과금방식을 적용한 CPM(Cost Per Mile) 광고 이미지가 디스플레이되는 표시부분이고, 참조부호 512는 충전시작 아이콘이 디스플레이되는 표시부분이다. 제어부(168)는 광고 노출 종료 이벤트, 예를 들어, 광고 노출 시간이 종료되면, 스위칭부(1665)를 온(ON) 시켜서 배터리를 무선전력 충전한다. 다른 예로, 광고 노출 종료 이벤트는 사용자가 충전시작 아이콘(512)을 눌렀음을 인식하는 신호일 수 있다. 도 5에서 스마트폰 사용자가 충전 시작 아이콘(512)을 누르면, 제어부(168)는 충전시간(예를 들어, 5분) 동안 배터리를 무선전력 충전하도록 구현될 수 있다.

도 6에서 참조부호 611은 광고클릭을 통해 광고수수료를 지급하는 CPC(Cost Per Click) 광고 이미지가 디스플레이되는 표시부분이고, 참조부호 612는 충전시작 아이콘이 디스플레이되는 표시부분이다. 도 6에서 제어부(168)는 광고를 노출하면서 스위칭부(1665)를 온(ON) 시켜서 배터리를 무선전력 충전하도록 구현될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제어부(168)는 광고 노출 종료 이벤트, 예를 들어, 광고 노출 시간이 종료되면, 스위칭부(1665)를 온(ON) 시켜서 배터리를 무선전력 충전하도록 구현될 수 있다. 다른 예로, 광고 노출 종료 이벤트는 사용자가 충전시작 아이콘(612)을 눌렀음을 인식하는 신호일 수 있다.

도 7에서 참조부호 711은 광고가 실제로 노출된 Query에따라 광고비가 책정되는 CPQ(Click Per Query)광고 이미지가 디스플레이되는 표시부분이고, 참조부호 712는 질문이 디스플레이되는 표시부분이다. 도 7에서 제어부(168)는 광고를 노출하면서 스위칭부(1665)를 온(ON) 시켜서 배터리를 무선전력 충전하도록 구현될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제어부(168)는 광고 노출 종료 이벤트, 예를 들어, 광고 노출 시간이 종료되면, 스위칭부(1665)를 온(ON) 시켜서 배터리를 무선전력 충전하도록 구현될 수 있다. 도 7에서 스마트폰 사용자가 질문의 내용을 확인하고 답1(711a) 또는 답 2(711b)를 누르면, 제어부(168)는 정답(예컨대, 답 1)의 좌표값이 입력되면, 광고 카운트 정보를 생성한다.

본 발명에 따른 제어부(168)는 무선전력 충전 시 1회 충전으로 도 4 내지 도 7에 도시한 광고들이 적어도 3번 노출되도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 광고는 무선전력 충전이벤트가 발생 시, 두 번째 광고는 스위칭부(1665)를 온(ON) 시켜서 배터리를 무선전력 충전하는 시간에, 세 번째 광고는 무선전력 충전 종료이벤트 발생 시에 노출될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 제어부(168)는 적어도 3번 광고를 노출하는 경우, 사용자가 첫 번째 광고를 보고 충전시작 아이콘을 누르면, 두 번째 광고를 노출하고 사용자가 두 번째 광고를 보고 충전시작 이이콘을 누르면 스위칭부(1665)를 온(ON) 시켜서 배터리를 무선전력 충전하도록 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 무선전력충전 앱이 저장된 스마트 폰은 통신사와 제휴를 통해 충전 시 데이터 100MB를 제공하는 데이터 쿠폰을 스마트폰 사용자에게 제공하도록 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 무선전력충전 앱이 저장된 스마트 폰은 금융사와 제휴를 통해 충전 시 0.01%의 금리우대를 제공하는 금리우대 쿠폰을 스마트폰 사용자에게 제공하도록 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 무선전력충전 앱이 저장된 스마트 폰은 게임사와 제휴를 통해 충전 시 게임머니 1000원을 제공하는 게임머니 쿠폰을 스마트폰 사용자에게 제공하도록 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 무선전력충전 앱이 저장된 스마트 폰은, 무선전력 충전 종료 이벤트가 발생하면 무선전력충전 앱에서 제공하는 서비스 무료이용 쿠폰을 표시부로 출력한다. 서비스 무료이용 쿠폰은, 이동통신사업자가 제공하는 데이터 쿠폰, 은행에서 제공하는 금리우대 쿠폰, 또는 게임업체에서 제공하는 게임머니 쿠폰일 수 있다.

이 같이 본 발명에 따른 무선전력충전 앱이 저장된 스마트 폰은, 광고 노출 및 클릭을 통해 무료로 스마트폰을 충전 후 제휴사에서 제공하는 서비스를 무료로 이용할 수 있는 쿠폰을 제공함으로써, 제휴사 고객유치 수단으로 활용할 수 있다.

지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 무선전력 송신기의 식별정보와 그에 대응하는 광고 정보를 저장하며, 무선전력 송신기의 식별정보를 포함하는 무료충전용광고 요청정보가 입력되면 무선전력 송신기의 식별정보에 대응하는 광고 정보를 스마트 폰으로 전송하는 운영서버와;
   상기 운영서버와 인터넷 망을 통해 연결되고 무선전력충전 앱이 저장되며, 무선전력 송신기와 공진주파수에 의한 공진방식을 기반으로 하여 무선전력 충전을 수행하되 무선전력을 이용한 배터리 충전동작을 끊고 광고노출하고 광고 노출 종료 이벤트가 발생하면 무선전력을 이용하여 배터리를 충전하는 스마트 폰과;
   상기 스마트 폰과의 무선 통신을 통해 스마트 폰의 식별정보, 종류, 위치, 충전상태 등을 포함하는 장치 정보를 수신하고, 이와 같은 장치 정보를 바탕으로 스마트 폰으로 무선 전력을 전송하는 무선전력 송신기를 포함하는 스마트 폰 무선전력충전 시스템으로서,
   상기 스마트 폰은:
   상기 무선전력 송신기로부터 통신용 전력과 충전용 전력을 수신하는 공진기와;
   상기 공진기에서 수신된 교류 전압을 정류하는 정류기와;
   상기 정류부에서 출력되는 전압의 레벨을 충전부의 용량에 맞게 조정하는 컨버터와;
   무선전력 충전이벤트가 발생하면 무선전력충전 앱을 구동하며 상기 무선전력충전 앱에 의해 상기 공진기의 임피던스가 상기 무선전력 송신기의 임피던스와 불일치되도록 제어한 후 무선전력충전 앱에서 제공하는 광고 정보를 표시부로 출력하고, 광고 노출 종료 이벤트가 발생하면 상기 공진기의 임피던스와 상기 무선전력 송신기의 임피던스가 일치되도록 제어하고, 상기 무선전력 송신기의 식별정보와 함께 광고 노출 횟수, 클릭 수, 광고 노출 시간, 또는 광고 노출 시간대 중 어느 하나를 포함하는 광고 정보를 생성하여 이를 상기 운영서버로 전송하는 제어부를 포함하며,
   상기 무선전력충전 앱에서 제공하는 광고 정보는 무선전력 송신기 식별정보와 대응하는 광고 정보인,
   것을 특징으로 하는 스마트 폰 무선전력충전 시스템.
2. 무선전력 송신기의 식별정보와 그에 대응하는 광고 정보를 저장하며, 무선전력 송신기의 식별정보를 포함하는 무료충전용광고 요청정보가 입력되면 무선전력 송신기의 식별정보에 대응하는 광고 정보를 스마트 폰으로 전송하는 운영서버와;
   상기 운영서버와 인터넷 망을 통해 연결되고 무선전력충전 앱이 저장되며, 무선전력 송신기와 공진주파수에 의한 공진방식을 기반으로 하여 무선전력 충전을 수행하되 무선전력을 이용한 배터리 충전동작을 끊고 광고노출하고 광고 노출 종료 이벤트가 발생하면 무선전력을 이용하여 배터리를 충전하는 스마트 폰과;
   상기 스마트 폰과의 무선 통신을 통해 스마트 폰의 식별정보, 종류, 위치, 충전상태 등을 포함하는 장치 정보를 수신하고, 이와 같은 장치 정보를 바탕으로 스마트 폰으로 무선 전력을 전송하는 무선전력 송신기를 포함하는 스마트 폰 무선전력충전 시스템으로서,
   상기 스마트 폰은:
   상기 무선전력 송신기로부터 통신용 전력과 충전용 전력을 수신하는 공진기와;
   상기 공진기에서 수신된 교류 전압을 정류하는 정류기와;
   상기 정류부에서 출력되는 전압의 레벨을 충전부의 용량에 맞게 조정하는 컨버터와;
   일 접점이 상기 컨버터에 연결되고, 타 접점이 상기 충전부에 연결되며 스위칭 제어신호에 따라 온(ON) 또는 오프(OFF)되는 스위칭부와;
   무선전력 충전이벤트가 발생하면 무선전력충전 앱을 구동하며 상기 무선전력충전 앱에 의해 상기 스위칭부로 오프(OFF) 제어신호를 출력한 후 무선전력충전 앱에서 제공하는 광고 정보를 표시부로 출력하고, 광고 노출 종료 이벤트가 발생하면 상기 스위칭부로 온(ON) 제어신호를 출력하고, 상기 무선전력 송신기의 식별정보와 함께 광고 노출 횟수, 클릭 수，광고 노출 시간, 또는 광고 노출 시간대 중 어느 하나를 포함하는 광고 정보를 생성하여 이를 상기 운영서버로 전송하는 제어부를 포함하며,
   상기 무선전력충전 앱에서 제공하는 광고 정보는 무선전력 송신기 식별정보와 대응하는 광고 정보인,
   것을 특징으로 하는 스마트 폰 무선전력충전 시스템.
3. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
   상기 무선전력충전 앱에서 제공하는 광고 정보는 광고 이미지와 충전시작 아이콘을 포함하며,
   상기 광고 노출 종료 이벤트는 상기 충전시작 아이콘 누름신호인 것,
   을 특징으로 하는 스마트 폰 무선전력충전 시스템.
4. 청구항 3 에 있어서,
   상기 충전시작 아이콘은 충전시간 정보를 포함하는 것,
   을 특징으로 하는 스마트 폰 무선전력충전 시스템.
5. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
   상기 제어부는,
   무선전력 충전 종료이벤트가 발생하면 무선전력충전 앱에서 제공하는 서비스 무료이용 쿠폰을 표시부로 출력하는 것,
   을 특징으로 하는 스마트 폰 무선전력충전 시스템.
6. 청구항 5 에 있어서,
   상기 서비스 무료이용 쿠폰은, 이동통신사업자가 제공하는 데이터 쿠폰, 은행에서 제공하는 금리우대 쿠폰, 또는 게임업체에서 제공하는 게임머니 쿠폰 중 적어도 하나를 포함하는, 스마트 폰 무선전력충전 시스템.

Images