KR20190106933A - 지능형 공기 청정기, 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법 및 제어 장치 - Google Patents
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Abstract
지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법은, 상기 공기 청정기로부터, 상기 공기 청정기가 위치하는 실내의 먼지농도 데이터를 수신하는 경우, 상기 수신된 먼지농도 데이터를 입력값으로 갖는 학습 모델의 출력값에 기초하여 실내 먼지농도의 추이(progress)를 예측하고, 예측된 추이와 기상청 서버로부터 수신된 외부 먼지농도 데이터를 비교함으로써, 실내 환기의 필요성 여부를 판단할 수 있다. 이로 인해, 실내 먼지농도의 변화를 예측하고, 적절한 환기시점을 추천할 수 있다. 본 발명의 지능형 공기 청정기, 이를 이용한 실내 공기질을 제어하는 방법은, 인공 지능(Artificail Intelligenfce) 모듈, 5G 서비스와 관련된 장치 등과 연계될 수 있다.
Description
본 발명은 지능형 공기 청정기, 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법 및 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 실내먼지 농도의 추이를 예측함으로써, 적절한 환기시점을 추천해줄 수 있는 지능형 공기 청정기, 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법 및 제어 장치 에 관한 것이다.
공기청정기는 공기 중의 미세먼지 또는 유해물질을 제거하고 공기를 정화시키는 기능을 갖는다. 이러한 공기 청정기는 에너지 소모를 최소화 하면서도, 공기 내의 오염물질을 효과적으로 제어하는 것이 요구된다.
한편, 실내에서 요리, 장시간 청소 등과 같이 오염된 정도가 아주 심할 경우, 실내에서 공기 청정기를 구동시키는 것 보다는, 환기가 더 효율적인 방안이될 수 있다.
나아가, 실내의 메시먼지 농도를 제거하기 위해 지속적으로 공기 청정기를 구동시키는 경우, 필터 수명에도 상당한 영향을 줄 수 있는 점을 고려할 때, 실내에서 공기 청정기를 구동함에 있어서 외부 공기질의 상태를 적극적으로 반영할 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 실내먼지 농도의 추이를 예측함으로써, 적절한 환기시점을 추천해줄 수 있는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 예측된 실내먼지 농도와 외부 공기 오염도를 비교함으로써, 적절한 환기 시점을 추천할 수 있는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 딥러닝 모델을 적용하여 입력 데이터의 량을 최소화할 수 있고, 최소화된 입력 데이터에 기초하여 실내먼지 농도의 추이를 예측함으로써, 공기 청정기를 이용한 공기 정화 대신 환기를 추천함으로써, 공기 청정기의 필터 수명을 효율적으로 관리할 수 있는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 실내먼지 농도의 추이와 실시간 외부 미세 먼지 농도를 비교하여 공기 청정기 또는 사용자 단말에 환기 알람을 제공함으로써, 공기 청정기를 효율적으로 관리할 수 있는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 양상에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법은, 상기 공기 청정기로부터, 상기 공기 청정기가 위치하는 실내의 먼지농도 데이터를 수신하는 단계; 상기 수신된 먼지농도 데이터를 입력값으로 갖는 학습 모델의 출력값에 기초하여 실내 먼지농도의 추이(progress)를 예측하는 단계; 외부 서버로부터 실외 먼지농도 데이터를 수신하는 단계; 상기 예측된 실내 먼지농도의 추이와, 상기 실외 먼지농도 데이터를 비교하여 환기가 필요한지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 환기가 필요한지 여부에 따라 상기 공기 청정기 또는 상기 공기 청정기와 연계된 모바일 단말기로 알람을 출력하도록 제어하는 단계;를 포함하고, 상기 수신된 먼지농도 데이터는, 미리 정해진 주기에 따라 센싱된 데이터 중 미리 정해진 기준값을 초과하는 데이터를 포함한다.
상기 공기 청청기로부터 실내의 먼지농도 데이터를 수신하는 단계는, 상기 공기 청정기에서 미리 정해진 주기로 센싱된 데이터가 PM 2.5 예보 기준으로 나쁨 상태인 데이터가 일정 비율 이상인 데이터들을 수신할 수 있다.
실내 먼지농도의 추이(progress)를 예측하는 단계는, N번 연속하여 센싱된 상기 먼지농도 데이터가 미리 정해진 기준값을 초과하는지 판단하는 단계; 및 N개의 먼지농도 데이터를 딥러닝 모델의 입력값으로 정의하고, 상기 딥러닝 모델의 출력값을 통해 상기 실내 먼지농도의 추이를 예측하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 실내 먼지농도의 추이를 예측한 결과, 상기 N개의 먼지농도가 센싱된 시점 이후부터 센싱되는 추가 N개의 먼지농도의 추이가 상승할 것으로 예측된 경우, 기상청 서버로 상기 외부 먼지농도 데이터를 요청하는 단계; 상기 딥러닝 모델의 입력 데이터의 평균값이, 상기 기상청 서버로부터 수신된 상기 외부 먼지농도 데이터 보다 큰 경우, 상기 환기가 필요한 것으로 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 실내 먼지농도의 추이(progress)는, 상기 지능형 공기 청정기로부터 수신된 먼지농도 데이터의 개수와 동일한 개수의 먼지농도의 패턴이 상승 패턴, 하락 패턴 또는 현 상태를 유지 중 어느 하나로 예측될 수 있다.
상기 환기가 필요한지 여부를 판단하는 단계는, 상기 실내 먼지농도의 추이가 상기 상승 패턴 또는 현 상태 유지로 판단된 경우, 상기 환기가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
상기 환기가 필요한지 여부를 판단하는 단계는, 상기 실내 먼지농도의 추이가 상기 상승 패턴으로 예측되고, 상기 외부 서버로부터 수신된 외부 먼지농도가 상기 실내 먼지농도 보다 큰 경우, 상기 환기가 불필요한 것으로 판단하는 단계; 상기 공기 청정기가 지속적으로 구동되도록 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 환기가 필요한지 여부를 판단하는 단계는, 환기 시점을 예측하는 단계;를 더 포함하되, 상기 실내 먼지농도 추이가 상기 하락 패턴으로 예측되되, 상기 하락 패턴의 특정 시점에 상기 외부 먼지농도가 상기 실내 먼지농도 보다 더 낮을 것으로 예측되는 경우, 상기 환기가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
상기 알람을 출력하도록 제어하는 단계는, 상기 실내 먼지농도의 상태와 환기 추천 여부를 음향으로 출력하도록 제어할 수 있다.
상기 실내의 먼지 농도 데이터를 수신하는 단계는, 상기 공기 청정기의 전원이 오프된 상태에서 상기 공기 청정기가 대기 모드인 상태에서 센싱부를 통해 센싱된 상기 실내의 먼지 농도 데이터를 수신하는 단계;를 더 포함하고, 상기 환기가 필요한 것으로 판단된 경우, 상기 공기 청정기가 활성화되도록 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 환기가 필요한지 여부를 판단하는 단계는, 상기 실내에 거주하는 거주자의 특성을 고려하여 환기 추천 기준을 적응적으로 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어장치는, 무선 통신부; 딥러닝 학습 모델을 저장하는 저장부; 및 상기 공기 청정기로부터 수신된 실내 먼지농도 데이터와, 기상청 서버로부터 수신된 외부 먼지농도 데이터에 기초하여 상기 공기 청정기가 위치하는 공간의 환기 여부를 결정하는 프로세서;를 포함하고, 상기 수신된 먼지농도 데이터는, 미리 정해진 주기에 따라 센싱된 데이터 중 미리 정해진 기준값을 초과하는 데이터이며, 상기 프로세서는, 상기 수신된 먼지농도 데이터를 입력값으로 갖는 상기 딥러닝 학습 모델의 출력값에 기초하여 실내 먼지농도의 추이(progress)를 예측하고, 상기 환기가 필요한지 여부에 따라 상기 공기 청정기 또는 상기 공기 청정기와 연계된 모바일 단말기로 알람을 출력하도록 제어한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 시스템은, 실내의 먼지농도 데이터를 획득하는 지능형 공기 청정기; 및 상기 공기 청정기로부터 상기 실내의 먼지농도 데이터를 수신하는 클라우드 서버;를 포함하고, 상기 수신된 먼지농도 데이터는, 미리 정해진 주기에 따라 상기 공기 청정기에서 센싱된 데이터 중 미리 정해진 기준값을 초과하는 데이터이고, 상기 클라우드 서버는, 상기 수신된 먼지농도 데이터를 입력값으로 갖는 딥러닝 모델의 출력값에 기초하여 실내 먼지농도의 추이(progress)를 예측하고, 외부 서버로부터 실외 먼지농도 데이터를 수신하고, 상기 예측된 실내 먼지농도의 추이와, 상기 실외 먼지농도 데이터를 비교하여 환기가 필요한지 여부를 판단하고, 상기 환기가 필요한지 여부에 따라 상기 공기 청정기 또는 상기 공기 청정기와 연계된 모바일 단말기로 알람을 출력한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 컴퓨팅 디바이스의 하나 이상의 프로세서에서 실행하도록 구성된 컴퓨터 실행 가능한 컴포넌트가 저장된 비 일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능한 매체(computer-executable component)로서, 상기 컴퓨터 실행 가능한 컴포넌트는, 공기 청정기로부터, 상기 공기 청정기가 위치하는 실내의 먼지농도 데이터를 수신하고, 상기 수신된 먼지농도 데이터를 입력값으로 갖는 학습 모델의 출력값에 기초하여 실내 먼지농도의 추이(progress)를 예측하고, 외부 서버로부터 실외 먼지농도 데이터를 수신하고, 상기 예측된 실내 먼지도의 추이와, 상기 실외 먼지농도 데이터를 비교하여 환기가 필요한지 여부를 판단하고, 상기 환기가 필요한지 여부에 따라 상기 공기 청정기 또는 상기 공기 청정기와 연계된 모바일 단말기로 알람을 출력하도록 제어하되, 상기 수신된 먼지농도 데이터는, 미리 정해진 주기에 따라 센싱된 데이터 중 미리 정해진 기준값을 초과하는 데이터를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의하면, 실내먼지 농도의 추이를 예측함으로써, 적절한 환기시점을 추천해줄 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 예측된 실내먼지 농도와 외부 공기 오염도를 비교함으로써, 적절한 환기 시점을 추천할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 딥러닝 모델을 적용하여 입력 데이터의 량을 최소화할 수 있고, 최소화된 입력 데이터에 기초하여 실내먼지 농도의 추이를 예측함으로써, 공기 청정기를 이용한 공기 정화 대신 환기를 추천함으로써, 공기 청정기의 필터 수명을 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 실내먼지 농도의 추이와 실시간 외부 미세 먼지 농도를 비교하여 공기 청정기 또는 사용자 단말에 환기 알람을 제공함으로써, 공기 청정기를 효율적으로 관리할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 3은 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크의 기본동작의 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법이 구현되는 개략적인 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에들에 적용될 수 있는 AI 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어장치의 예시적인 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법을 구현하기 위한 데이터 흐름을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법을 수행하기 위한 클라우드 서버의 구체적인 동작을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 딥러닝 모델을 학습하는 기준을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 데이터 클러스터링을 통해 딥러닝 모델 학습에 이용되는 실내 공기질 패턴의 다양한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라, 입력 인자와 결과 인자를 통해 딥러닝 모델의 학습 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라, 학습된 딥러닝 모델을 적용하여 환기 필요성을 판단하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 지능형 공기청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법을 적용한 테스트 결과를 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 3은 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크의 기본동작의 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법이 구현되는 개략적인 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에들에 적용될 수 있는 AI 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어장치의 예시적인 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법을 구현하기 위한 데이터 흐름을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법을 수행하기 위한 클라우드 서버의 구체적인 동작을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 딥러닝 모델을 학습하는 기준을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 데이터 클러스터링을 통해 딥러닝 모델 학습에 이용되는 실내 공기질 패턴의 다양한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라, 입력 인자와 결과 인자를 통해 딥러닝 모델의 학습 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라, 학습된 딥러닝 모델을 적용하여 환기 필요성을 판단하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 지능형 공기청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법을 적용한 테스트 결과를 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
이하, AI 프로세싱된 정보를 필요로 하는 장치 및/또는 AI 프로세서가 필요로 하는 5G 통신(5th generation mobile communication)을 단락 A 내지 단락 G를 통해 설명하기로 한다.
A. UE 및 5G 네트워크 블록도 예시
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 1을 참조하면, AI 모듈을 포함하는 장치(AI 장치)를 제1 통신 장치로 정의(도 1의 910)하고, 프로세서(911)가 AI 상세 동작을 수행할 수 있다.
AI 장치와 통신하는 다른 장치(AI 서버)를 포함하는 5G 네트워크를 제2 통신 장치(도 1의 920)하고, 프로세서(921)가 AI 상세 동작을 수행할 수 있다.
5G 네트워크가 제 1 통신 장치로, AI 장치가 제 2 통신 장치로 표현될 수도 있다.
예를 들어, 상기 제 1 통신 장치 또는 상기 제 2 통신 장치는 기지국, 네트워크 노드, 전송 단말, 수신 단말, 무선 장치, 무선 통신 장치, 차량, 자율주행 기능을 탑재한 차량, 커넥티드카(Connected Car), 드론(Unmanned Aerial Vehicle, UAV), AI(Artificial Intelligence) 모듈, 로봇, AR(Augmented Reality) 장치, VR(Virtual Reality) 장치, MR(Mixed Reality) 장치, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, IoT 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, 5G 서비스와 관련된 장치 또는 그 이외 4차 산업 혁명 분야와 관련된 장치일 수 있다.
예를 들어, 단말 또는 UE(User Equipment)는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털 방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, HMD는 머리에 착용하는 형태의 디스플레이 장치일 수 있다. 예를 들어, HMD는 VR, AR 또는 MR을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 드론은 사람이 타지 않고 무선 컨트롤 신호에 의해 비행하는 비행체일 수 있다. 예를 들어, VR 장치는 가상 세계의 객체 또는 배경 등을 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, AR 장치는 현실 세계의 객체 또는 배경 등에 가상 세계의 객체 또는 배경을 연결하여 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, MR 장치는 현실 세계의 객체 또는 배경 등에 가상 세계의 객체 또는 배경을 융합하여 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 장치는 홀로그래피라는 두 개의 레이저 광이 만나서 발생하는 빛의 간섭현상을 활용하여, 입체 정보를 기록 및 재생하여 360도 입체 영상을 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공공 안전 장치는 영상 중계 장치 또는 사용자의 인체에 착용 가능한 영상 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, MTC 장치 및 IoT 장치는 사람의 직접적인 개입이나 또는 조작이 필요하지 않는 장치일 수 있다. 예를 들어, MTC 장치 및 IoT 장치는 스마트 미터, 벤딩 머신, 온도계, 스마트 전구, 도어락 또는 각종 센서 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 질병을 진단, 치료, 경감, 처치 또는 예방할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 상해 또는 장애를 진단, 치료, 경감 또는 보정할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 구조 또는 기능을 검사, 대체 또는 변형할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 임신을 조절할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 진료용 장치, 수술용 장치, (체외) 진단용 장치, 보청기 또는 시술용 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보안 장치는 발생할 우려가 있는 위험을 방지하고, 안전을 유지하기 위하여 설치한 장치일 수 있다. 예를 들어, 보안 장치는 카메라, CCTV, 녹화기(recorder) 또는 블랙박스 등일 수 있다. 예를 들어, 핀테크 장치는 모바일 결제 등 금융 서비스를 제공할 수 있는 장치일 수 있다.
도 1을 참고하면, 제 1 통신 장치(910)와 제 2 통신 장치(920)은 프로세서(processor, 911,921), 메모리(memory, 914,924), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 915,925), Tx 프로세서(912,922), Rx 프로세서(913,923), 안테나(916,926)를 포함한다. Tx/Rx 모듈은 트랜시버라고도 한다. 각각의 Tx/Rx 모듈(915)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 전송한다. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치에서 제 2 통신 장치로의 통신)에서, 전송(TX) 프로세서(912)는 L1 계층(즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 수신(RX) 프로세서는 L1(즉, 물리 계층)의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다.
UL(제 2 통신 장치에서 제 1 통신 장치로의 통신)은 제 2 통신 장치(920)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 제 1 통신 장치(910)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(925)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(923)에 제공한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 통신 장치는 차량이 될 수 있으며, 상기 제2 통신 장치는 5G 네트워크가 될 수 있다.
B. 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법
도 2는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 2를 참고하면, UE는 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 BS와 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다(S201). 이를 위해, UE는 BS로부터 1차 동기 채널(primary synchronization channel, P-SCH) 및 2차 동기 채널(secondary synchronization channel, S-SCH)을 수신하여 BS와 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. LTE 시스템과 NR 시스템에서 P-SCH와 S-SCH는 각각 1차 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)와 2차 동기 신호(secondary synchronization signal, SSS)로 불린다. 초기 셀 탐색 후, UE는 BS로부터 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, PBCH)를 수신하여 셀 내 브로드캐스트 정보를 획득할 수 있다. 한편, UE는 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(downlink reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다. 초기 셀 탐색을 마친 UE는 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink shared Channel, PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S202).
한편, BS에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 UE는 BS에 대해 임의 접속 과정(random access procedure, RACH)을 수행할 수 있다(단계 S203 내지 단계 S206). 이를 위해, UE는 물리 임의 접속 채널(physical random access Channel, PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로서 전송하고(S203 및 S205), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 임의 접속 응답(random access response, RAR) 메시지를 수신할 수 있다(S204 및 S206). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 과정(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 과정을 수행한 UE는 이후 일반적인 상향링크/하향링크 신호 전송 과정으로서 PDCCH/PDSCH 수신(S207) 및 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared Channel, PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 전송(S208)을 수행할 수 있다. 특히 UE는 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)를 수신한다. UE는 해당 탐색 공간 설정(configuration)들에 따라 서빙 셀 상의 하나 이상의 제어 요소 세트(control element set, CORESET)들에 설정된 모니터링 기회(occasion)들에서 PDCCH 후보(candidate)들의 세트를 모니터링한다. UE가 모니터할 PDCCH 후보들의 세트는 탐색 공간 세트들의 면에서 정의되며, 탐색 공간 세트는 공통 탐색 공간 세트 또는 UE-특정 탐색 공간 세트일 수 있다. CORESET은 1~3개 OFDM 심볼들의 시간 지속기간을 갖는 (물리) 자원 블록들의 세트로 구성된다. 네트워크는 UE가 복수의 CORESET들을 갖도록 설정할 수 있다. UE는 하나 이상의 탐색 공간 세트들 내 PDCCH 후보들을 모니터링한다. 여기서 모니터링이라 함은 탐색 공간 내 PDCCH 후보(들)에 대한 디코딩 시도하는 것을 의미한다. UE가 탐색 공간 내 PDCCH 후보들 중 하나에 대한 디코딩에 성공하면, 상기 UE는 해당 PDCCH 후보에서 PDCCH를 검출했다고 판단하고, 상기 검출된 PDCCH 내 DCI를 기반으로 PDSCH 수신 혹은 PUSCH 전송을 수행한다. PDCCH는 PDSCH 상의 DL 전송들 및 PUSCH 상의 UL 전송들을 스케줄링하는 데 사용될 수 있다. 여기서 PDCCH 상의 DCI는 하향링크 공유 채널과 관련된, 변조(modulation) 및 코딩 포맷과 자원 할당(resource allocation) 정보를 적어도 포함하는 하향링크 배정(assignment)(즉, downlink grant; DL grant), 또는 상향링크 공유 채널과 관련된, 변조 및 코딩 포맷과 자원 할당 정보를 포함하는 상향링크 그랜트(uplink grant; UL grant)를 포함한다.
도 2를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 초기 접속(Initial Access, IA) 절차에 대해 추가적으로 살펴본다.
UE는 SSB에 기반하여 셀 탐색(search), 시스템 정보 획득, 초기 접속을 위한 빔 정렬, DL 측정 등을 수행할 수 있다. SSB는 SS/PBCH(Synchronization Signal/Physical Broadcast channel) 블록과 혼용된다.
SSB는 PSS, SSS와 PBCH로 구성된다. SSB는 4개의 연속된 OFDM 심볼들에 구성되며, OFDM 심볼별로 PSS, PBCH, SSS/PBCH 또는 PBCH가 전송된다. PSS와 SSS는 각각 1개의 OFDM 심볼과 127개의 부반송파들로 구성되고, PBCH는 3개의 OFDM 심볼과 576개의 부반송파들로 구성된다.
셀 탐색은 UE가 셀의 시간/주파수 동기를 획득하고, 상기 셀의 셀 ID(Identifier)(예, Physical layer Cell ID, PCI)를 검출하는 과정을 의미한다. PSS는 셀 ID 그룹 내에서 셀 ID를 검출하는데 사용되고, SSS는 셀 ID 그룹을 검출하는데 사용된다. PBCH는 SSB (시간) 인덱스 검출 및 하프-프레임 검출에 사용된다.
336개의 셀 ID 그룹이 존재하고, 셀 ID 그룹 별로 3개의 셀 ID가 존재한다. 총 1008개의 셀 ID가 존재한다. 셀의 셀 ID가 속한 셀 ID 그룹에 관한 정보는 상기 셀의 SSS를 통해 제공/획득되며, 상기 셀 ID 내 336개 셀들 중 상기 셀 ID에 관한 정보는 PSS를 통해 제공/획득된다
SSB는 SSB 주기(periodicity)에 맞춰 주기적으로 전송된다. 초기 셀 탐색 시에 UE가 가정하는 SSB 기본 주기는 20ms로 정의된다. 셀 접속 후, SSB 주기는 네트워크(예, BS)에 의해 {5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms} 중 하나로 설정될 수 있다.
다음으로, 시스템 정보 (system information; SI) 획득에 대해 살펴본다.
SI는 마스터 정보 블록(master information block, MIB)와 복수의 시스템 정보 블록(system information block, SIB)들로 나눠진다. MIB 외의 SI는 RMSI(Remaining Minimum System Information)으로 지칭될 수 있다. MIB는 SIB1(SystemInformationBlock1)을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH의 모니터링을 위한 정보/파라미터를 포함하며 SSB의 PBCH를 통해 BS에 의해 전송된다. SIB1은 나머지 SIB들(이하, SIBx, x는 2 이상의 정수)의 가용성(availability) 및 스케줄링(예, 전송 주기, SI-윈도우 크기)과 관련된 정보를 포함한다. SIBx는 SI 메시지에 포함되며 PDSCH를 통해 전송된다. 각각의 SI 메시지는 주기적으로 발생하는 시간 윈도우(즉, SI-윈도우) 내에서 전송된다.
도 2를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 임의 접속(Random Access, RA) 과정에 대해 추가적으로 살펴본다.
임의 접속 과정은 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 임의 접속 과정은 네트워크 초기 접속, 핸드오버, UE-트리거드(triggered) UL 데이터 전송에 사용될 수 있다. UE는 임의 접속 과정을 통해 UL 동기와 UL 전송 자원을 획득할 수 있다. 임의 접속 과정은 경쟁 기반(contention-based) 임의 접속 과정과 경쟁 프리(contention free) 임의 접속 과정으로 구분된다. 경쟁 기반의 임의 접속 과정에 대한 구체적인 절차는 아래와 같다.
UE가 UL에서 임의 접속 과정의 Msg1로서 임의 접속 프리앰블을 PRACH를 통해 전송할 수 있다. 서로 다른 두 길이를 가지는 임의 접속 프리앰블 시퀀스들이 지원된다. 긴 시퀀스 길이 839는 1.25 및 5 kHz의 부반송파 간격(subcarrier spacing)에 대해 적용되며, 짧은 시퀀스 길이 139는 15, 30, 60 및 120 kHz의 부반송파 간격에 대해 적용된다.
BS가 UE로부터 임의 접속 프리앰블을 수신하면, BS는 임의 접속 응답(random access response, RAR) 메시지(Msg2)를 상기 UE에게 전송한다. RAR을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH는 임의 접속(random access, RA) 무선 네트워크 임시 식별자(radio network temporary identifier, RNTI)(RA-RNTI)로 CRC 마스킹되어 전송된다. RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출한 UE는 상기 PDCCH가 나르는 DCI가 스케줄링하는 PDSCH로부터 RAR을 수신할 수 있다. UE는 자신이 전송한 프리앰블, 즉, Msg1에 대한 임의 접속 응답 정보가 상기 RAR 내에 있는지 확인한다. 자신이 전송한 Msg1에 대한 임의 접속 정보가 존재하는지 여부는 상기 UE가 전송한 프리앰블에 대한 임의 접속 프리앰블 ID가 존재하는지 여부에 의해 판단될 수 있다. Msg1에 대한 응답이 없으면, UE는 전력 램핑(power ramping)을 수행하면서 RACH 프리앰블을 소정의 횟수 이내에서 재전송할 수 있다. UE는 가장 최근의 경로 손실 및 전력 램핑 카운터를 기반으로 프리앰블의 재전송에 대한 PRACH 전송 전력을 계산한다.
상기 UE는 임의 접속 응답 정보를 기반으로 상향링크 공유 채널 상에서 UL 전송을 임의 접속 과정의 Msg3로서 전송할 수 있다. Msg3은 RRC 연결 요청 및 UE 식별자를 포함할 수 있다. Msg3에 대한 응답으로서, 네트워크는 Msg4를 전송할 수 있으며, 이는 DL 상에서의 경쟁 해결 메시지로 취급될 수 있다. Msg4를 수신함으로써, UE는 RRC 연결된 상태에 진입할 수 있다.
C. 5G 통신 시스템의 빔 관리(Beam Management, BM) 절차
BM 과정은 (1) SSB 또는 CSI-RS를 이용하는 DL BM 과정과, (2) SRS(sounding reference signal)을 이용하는 UL BM 과정으로 구분될 수 있다. 또한, 각 BM 과정은 Tx 빔을 결정하기 위한 Tx 빔 스위핑과 Rx 빔을 결정하기 위한 Rx 빔 스위핑을 포함할 수 있다.
SSB를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
SSB를 이용한 빔 보고(beam report)에 대한 설정은 RRC_CONNECTED에서 채널 상태 정보(channel state information, CSI)/빔 설정 시에 수행된다.
- UE는 BM을 위해 사용되는 SSB 자원들에 대한 CSI-SSB-ResourceSetList를 포함하는 CSI-ResourceConfig IE를 BS로부터 수신한다. RRC 파라미터 csi-SSB-ResourceSetList는 하나의 자원 세트에서 빔 관리 및 보고을 위해 사용되는 SSB 자원들의 리스트를 나타낸다. 여기서, SSB 자원 세트는 {SSBx1, SSBx2, SSBx3, SSBx4, ?}으로 설정될 수 있다. SSB 인덱스는 0부터 63까지 정의될 수 있다.
- UE는 상기 CSI-SSB-ResourceSetList에 기초하여 SSB 자원들 상의 신호들을 상기 BS로부터 수신한다.
- SSBRI 및 참조 신호 수신 전력(reference signal received power, RSRP)에 대한 보고와 관련된 CSI-RS reportConfig가 설정된 경우, 상기 UE는 최선(best) SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 BS에게 보고한다. 예를 들어, 상기 CSI-RS reportConfig IE의 reportQuantity가 'ssb-Index-RSRP'로 설정된 경우, UE는 BS으로 최선 SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 보고한다.
UE는 SSB와 동일한 OFDM 심볼(들)에 CSI-RS 자원이 설정되고, 'QCL-TypeD'가 적용 가능한 경우, 상기 UE는 CSI-RS와 SSB가 'QCL-TypeD' 관점에서 유사 동일 위치된(quasi co-located, QCL) 것으로 가정할 수 있다. 여기서, QCL-TypeD는 공간(spatial) Rx 파라미터 관점에서 안테나 포트들 간에 QCL되어 있음을 의미할 수 있다. UE가 QCL-TypeD 관계에 있는 복수의 DL 안테나 포트들의 신호들을 수신 시에는 동일한 수신 빔을 적용해도 무방하다.
다음으로, CSI-RS를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
CSI-RS를 이용한 UE의 Rx 빔 결정(또는 정제(refinement)) 과정과 BS의 Tx 빔 스위핑 과정에 대해 차례대로 살펴본다. UE의 Rx 빔 결정 과정은 반복 파라미터가 'ON'으로 설정되며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정은 반복 파라미터가 'OFF'로 설정된다.
먼저, UE의 Rx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'repetition'에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 세팅되어 있다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원(들) 상에서의 신호들을 BS의 동일 Tx 빔(또는 DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 서로 다른 OFDM 심볼에서 반복 수신한다.
- UE는 자신의 Rx 빔을 결정한다.
- UE는 CSI 보고를 생략한다. 즉, UE는 상가 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 설정된 경우, CSI 보고를 생략할 수 있다.
다음으로, BS의 Tx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'repetition'에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'OFF'로 세팅되어 있으며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정과 관련된다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'OFF'로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원들 상에서의 신호들을 BS의 서로 다른 Tx 빔(DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 수신한다.
- UE는 최상의(best) 빔을 선택(또는 결정)한다.
- UE는 선택된 빔에 대한 ID(예, CRI) 및 관련 품질 정보(예, RSRP)를 BS으로 보고한다. 즉, UE는 CSI-RS가 BM을 위해 전송되는 경우 CRI와 이에 대한 RSRP를 BS으로 보고한다.
다음으로, SRS를 이용한 UL BM 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'beam management'로 설정된 (RRC 파라미터) 용도 파라미터를 포함하는 RRC 시그널링(예, SRS-Config IE)를 BS로부터 수신한다. SRS-Config IE는 SRS 전송 설정을 위해 사용된다. SRS-Config IE는 SRS-Resources의 리스트와 SRS-ResourceSet들의 리스트를 포함한다. 각 SRS 자원 세트는 SRS-resource들의 세트를 의미한다.
- UE는 상기 SRS-Config IE에 포함된 SRS-SpatialRelation Info에 기초하여 전송할 SRS 자원에 대한 Tx 빔포밍을 결정한다. 여기서, SRS-SpatialRelation Info는 SRS 자원별로 설정되고, SRS 자원별로 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용할지를 나타낸다.
- 만약 SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되면 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용하여 전송한다. 하지만, SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되지 않으면, 상기 UE는 임의로 Tx 빔포밍을 결정하여 결정된 Tx 빔포밍을 통해 SRS를 전송한다.
다음으로, 빔 실패 복구(beam failure recovery, BFR) 과정에 대해 살펴본다.
빔포밍된 시스템에서, RLF(Radio Link Failure)는 UE의 회전(rotation), 이동(movement) 또는 빔포밍 블로키지(blockage)로 인해 자주 발생할 수 있다. 따라서, 잦은 RLF가 발생하는 것을 방지하기 위해 BFR이 NR에서 지원된다. BFR은 무선 링크 실패 복구 과정과 유사하고, UE가 새로운 후보 빔(들)을 아는 경우에 지원될 수 있다. 빔 실패 검출을 위해, BS는 UE에게 빔 실패 검출 참조 신호들을 설정하고, 상기 UE는 상기 UE의 물리 계층으로부터의 빔 실패 지시(indication)들의 횟수가 BS의 RRC 시그널링에 의해 설정된 기간(period) 내에 RRC 시그널링에 의해 설정된 임계치(threshold)에 이르면(reach), 빔 실패를 선언(declare)한다. 빔 실패가 검출된 후, 상기 UE는 PCell 상의 임의 접속 과정을 개시(initiate)함으로써 빔 실패 복구를 트리거하고; 적절한(suitable) 빔을 선택하여 빔 실패 복구를 수행한다(BS가 어떤(certain) 빔들에 대해 전용 임의 접속 자원들을 제공한 경우, 이들이 상기 UE에 의해 우선화된다). 상기 임의 접속 절차의 완료(completion) 시, 빔 실패 복구가 완료된 것으로 간주된다.
D. URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication)
NR에서 정의하는 URLLC 전송은 (1) 상대적으로 낮은 트래픽 크기, (2) 상대적으로 낮은 도착 레이트(low arrival rate), (3) 극도의 낮은 레이턴시 요구사항(requirement)(예, 0.5, 1ms), (4) 상대적으로 짧은 전송 지속기간(duration)(예, 2 OFDM symbols), (5) 긴급한 서비스/메시지 등에 대한 전송을 의미할 수 있다. UL의 경우, 보다 엄격(stringent)한 레이턴시 요구 사항(latency requirement)을 만족시키기 위해 특정 타입의 트래픽(예컨대, URLLC)에 대한 전송이 앞서서 스케줄링된 다른 전송(예컨대, eMBB)과 다중화(multiplexing)되어야 할 필요가 있다. 이와 관련하여 한 가지 방안으로, 앞서 스케줄링 받은 UE에게 특정 자원에 대해서 프리엠션(preemption)될 것이라는 정보를 주고, 해당 자원을 URLLC UE가 UL 전송에 사용하도록 한다.
NR의 경우, eMBB와 URLLC 사이의 동적 자원 공유(sharing)이 지원된다. eMBB와 URLLC 서비스들은 비-중첩(non-overlapping) 시간/주파수 자원들 상에서 스케줄될 수 있으며, URLLC 전송은 진행 중인(ongoing) eMBB 트래픽에 대해 스케줄된 자원들에서 발생할 수 있다. eMBB UE는 해당 UE의 PDSCH 전송이 부분적으로 펑처링(puncturing)되었는지 여부를 알 수 없을 수 있고, 손상된 코딩된 비트(corrupted coded bit)들로 인해 UE는 PDSCH를 디코딩하지 못할 수 있다. 이 점을 고려하여, NR에서는 프리엠션 지시(preemption indication)을 제공한다. 상기 프리엠션 지시(preemption indication)는 중단된 전송 지시(interrupted transmission indication)으로 지칭될 수도 있다.
프리엠션 지시와 관련하여, UE는 BS로부터의 RRC 시그널링을 통해 DownlinkPreemption IE를 수신한다. UE가 DownlinkPreemption IE를 제공받으면, DCI 포맷 2_1을 운반(convey)하는 PDCCH의 모니터링을 위해 상기 UE는 DownlinkPreemption IE 내 파라미터 int-RNTI에 의해 제공된 INT-RNTI를 가지고 설정된다. 상기 UE는 추가적으로 servingCellID에 의해 제공되는 서빙 셀 인덱스들의 세트를 포함하는 INT-ConfigurationPerServing Cell에 의해 서빙 셀들의 세트와 positionInDCI에 의해 DCI 포맷 2_1 내 필드들을 위한 위치들의 해당 세트를 가지고 설정되고, dci-PayloadSize에 의해 DCI 포맷 2_1을 위한 정보 페이로드 크기를 가지고 설졍되며, timeFrequencySect에 의한 시간-주파수 자원들의 지시 입도(granularity)를 가지고 설정된다.
상기 UE는 상기 DownlinkPreemption IE에 기초하여 DCI 포맷 2_1을 상기 BS로부터 수신한다.
UE가 서빙 셀들의 설정된 세트 내 서빙 셀에 대한 DCI 포맷 2_1을 검출하면, 상기 UE는 상기 DCI 포맷 2_1이 속한 모니터링 기간의 바로 앞(last) 모니터링 기간의 PRB들의 세트 및 심볼들의 세트 중 상기 DCI 포맷 2_1에 의해 지시되는 PRB들 및 심볼들 내에는 상기 UE로의 아무런 전송도 없다고 가정할 수 있다. 예를 들어, UE는 프리엠션에 의해 지시된 시간-주파수 자원 내 신호는 자신에게 스케줄링된 DL 전송이 아니라고 보고 나머지 자원 영역에서 수신된 신호들을 기반으로 데이터를 디코딩한다.
E. mMTC (massive MTC)
mMTC(massive Machine Type Communication)은 많은 수의 UE와 동시에 통신하는 초연결 서비스를 지원하기 위한 5G의 시나리오 중 하나이다. 이 환경에서, UE는 굉장히 낮은 전송 속도와 이동성을 가지고 간헐적으로 통신하게 된다. 따라서, mMTC는 UE를 얼마나 낮은 비용으로 오랫동안 구동할 수 있는지를 주요 목표로 하고 있다. mMTC 기술과 관련하여 3GPP에서는 MTC와 NB(NarrowBand)-IoT를 다루고 있다.
mMTC 기술은 PDCCH, PUCCH, PDSCH(physical downlink shared channel), PUSCH 등의 반복 전송, 주파수 호핑(hopping), 리튜닝(retuning), 가드 구간(guard period) 등의 특징을 가진다.
즉, 특정 정보를 포함하는 PUSCH(또는 PUCCH(특히, long PUCCH) 또는 PRACH) 및 특정 정보에 대한 응답을 포함하는 PDSCH(또는 PDCCH)가 반복 전송된다. 반복 전송은 주파수 호핑(frequency hopping)을 통해 수행되며, 반복 전송을 위해, 제 1 주파수 자원에서 제 2 주파수 자원으로 가드 구간(guard period)에서 (RF) 리튜닝(retuning)이 수행되고, 특정 정보 및 특정 정보에 대한 응답은 협대역(narrowband)(ex. 6 RB (resource block) or 1 RB)를 통해 송/수신될 수 있다.
F. 5G 통신을 이용한 AI 기본 동작
도 3은 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크의 기본동작의 일 예를 나타낸다.
UE는 특정 정보 전송을 5G 네트워크로 전송한다(S1).그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 특정 정보에 대한 5G 프로세싱을 수행한다(S2).여기서, 5G 프로세싱은 AI 프로세싱을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 AI 프로세싱 결과를 포함하는 응답을 상기 UE로 전송한다(S3).
G. 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크 간의 응용 동작
이하, 도 1 및 도 2와 앞서 살핀 무선 통신 기술(BM 절차, URLLC, Mmtc 등)을 참고하여 5G 통신을 이용한 AI 동작에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 eMBB 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 3의 S1 단계 및 S3 단계와 같이, UE가 5G 네트워크와 신호, 정보 등을 송/수신하기 위해, UE는 도 3의 S1 단계 이전에 5G 네트워크와 초기 접속(initial access) 절차 및 임의 접속(random access) 절차를 수행한다.
보다 구체적으로, UE는 DL 동기 및 시스템 정보를 획득하기 위해 SSB에 기초하여 5G 네트워크와 초기 접속 절차를 수행한다. 상기 초기 접속 절차 과정에서 빔 관리(beam management, BM) 과정, 빔 실패 복구(beam failure recovery) 과정이 추가될 수 있으며, UE가 5G 네트워크로부터 신호를 수신하는 과정에서 QCL(quasi-co location) 관계가 추가될 수 있다.
또한, UE는 UL 동기 획득 및/또는 UL 전송을 위해 5G 네트워크와 임의 접속 절차를 수행한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 UE로 특정 정보의 전송을 스케쥴링하기 위한 UL grant를 전송할 수 있다. 따라서, 상기 UE는 상기 UL grant에 기초하여 상기 5G 네트워크로 특정 정보를 전송한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 UE로 상기 특정 정보에 대한 5G 프로세싱 결과의 전송을 스케쥴링하기 위한 DL grant를 전송한다. 따라서, 상기 5G 네트워크는 상기 DL grant에 기초하여 상기 UE로 AI 프로세싱 결과를 포함하는 응답을 전송할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 URLLC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, UE가 5G 네트워크와 초기 접속 절차 및/또는 임의 접속 절차를 수행한 후, UE는 5G 네트워크로부터 DownlinkPreemption IE를 수신할 수 있다. 그리고, UE는 DownlinkPreemption IE에 기초하여 프리엠션 지시(pre-emption indication)을 포함하는 DCI 포맷 2_1을 5G 네트워크로부터 수신한다. 그리고, UE는 프리엠션 지시(pre-emption indication)에 의해 지시된 자원(PRB 및/또는 OFDM 심볼)에서 eMBB data의 수신을 수행(또는 기대 또는 가정)하지 않는다. 이후, UE는 특정 정보를 전송할 필요가 있는 경우 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 mMTC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 3의 단계들 중 mMTC 기술의 적용으로 달라지는 부분 위주로 설명하기로 한다.
도 3의 S1 단계에서, UE는 특정 정보를 5G 네트워크로 전송하기 위해 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신한다. 여기서, 상기 UL grant는 상기 특정 정보의 전송에 대한 반복 횟수에 대한 정보를 포함하고, 상기 특정 정보는 상기 반복 횟수에 대한 정보에 기초하여 반복하여 전송될 수 있다. 즉, 상기 UE는 상기 UL grant에 기초하여 특정 정보를 5G 네트워크로 전송한다. 그리고, 특정 정보의 반복 전송은 주파수 호핑을 통해 수행되고, 첫 번째 특정 정보의 전송은 제 1 주파수 자원에서, 두 번째 특정 정보의 전송은 제 2 주파수 자원에서 전송될 수 있다. 상기 특정 정보는 6RB(Resource Block) 또는 1RB(Resource Block)의 협대역(narrowband)을 통해 전송될 수 있다.
앞서 살핀 5G 통신 기술은 후술할 본 발명에서 제안하는 방법들과 결합되어 적용될 수 있으며, 또는 본 발명에서 제안하는 방법들의 기술적 특징을 구체화하거나 명확하게 하는데 보충될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법이 구현되는 개략적인 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법이 구현되는 시스템은 지능형 공기 청정기(10), 클라우드 서버(20), 기상청 서버(30) 및/또는 사용자 단말(40)을 포함할 수 있다.
지능형 공기 청정기(10)는 클라우드 서버(20)와 데이터 통신을 수행함으로써, 지능형 공기 청정기(10)에서 센싱된 먼지 농도 데이터를 클라우드 서버(20)로 전송할 수 있다.
클라우드 서버(20)는 지능형 공기 청정기(10)로부터 수집된 다양한 실내 먼지 농도 데이터에 기초하여 AI 프로세싱을 수행할 수 있다. 상기 클라우드 서버(20)는 상기 AI 프로세싱을 수행하기 위한 AI 시스템, AI 모듈, AI 장치를 포함하고, 각각은 적어도 하나의 학습 모델을 포함할 수 있다. 클라우드 서버(20)는 지능형 공기 청정기(10)로부터 수신된 먼지 농도 데이터에 대한 AI 프로세싱 결과를 지능형 공기 청정기(10)로 전송하고나, AI 프로세싱 결과에 다른 지능형 공기 정청기(10)의 제어 신호를 전송할 수 있다.
기상청 서버(30)(KMA(Korea Meteorological Administration) server)는 위치 기반의 대기 오염 정보를 제공할 클라우드 서버(20)로 전송할 수 있다. 상기 위치 기반의 대기 오염 정보는, 관측지점, 관측 시점, 예보(공기질 좋음, 보통, 나쁨, 매우 나쁨 등)를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기상청 서버가 위치 기반으로 실시간 관측한 공기질 정보를 클라우드 서버(20)에 제공하면, 클라우드 서버(20)는 실내 공기 청정기를 통해 수집한 먼지 농도 데이터와, 상기 공기 청정기가 위치하는 지점의 외부 공기 오염도 정보에 기초하여 지능형 공기 청정기(10)를 계속하여 구동시킬지, 아니면 공기 청정기의 구동을 종료하도록하거나, 공기 청정기의 구동과 동시에 환기를 추천하는 등의 서비스를 제공할 수 있다.
한편, 클라우드 서버(20)는 전술한 환기 추천 서비스를 사용자 단말(40)로 전송함으로써 사용자가 능동적으로 환기 여부를 선택할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에들에 적용될 수 있는 AI 장치의 블록도이다.
도 5을 살펴보면, AI 장치(20)는 AI 프로세싱을 수행할 수 있는 AI 모듈을 포함하는 전자 기기 또는 AI 모듈을 포함하는 서버 등을 포함할 수 있다. 또한, AI 장치(20)는 공기청정기의 적어도 일부의 구성으로 포함되어 AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행하도록 구비될 수도 있다.
AI 프로세싱은 공기청정기의 제어부(140)와 관련된 모든 동작들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공기청정기는 공기청정도 또는 습도 정보를 AI 프로세싱 하여 처리/판단, 제어 신호 생성 동작을 수행할 수 있다.
AI 장치(20)는 AI 프로세싱 결과를 직접 이용하는 클라이언트 디바이스이거나, AI 프로세싱 결과를 다른 기기에 제공하는 클라우드 환경의 디바이스일 수도 있다. AI 장치(20)는 신경망을 학습할 수 있는 컴퓨팅 장치로서, 서버, 데스크탑 PC, 노트북 PC, 태블릿 PC 등과 같은 다양한 전자 장치로 구현될 수 있다.
AI 장치(20)는 AI 프로세서(21), 메모리(25) 및/또는 통신부(27)를 포함할 수 있다.
AI 프로세서(21)는 메모리(25)에 저장된 프로그램을 이용하여 신경망을 학습할 수 있다. 특히, AI 프로세서(21)는 공기청정기의 관련 데이터를 인식하기 위한 신경망을 학습할 수 있다. 여기서, 공기청정기의 관련 데이터를 인식하기 위한 신경망은 인간의 뇌 구조를 컴퓨터 상에서 모의하도록 설계될 수 있으며, 인간의 신경망의 뉴런(neuron)을 모의하는, 가중치를 갖는 복수의 네트워크 노드들을 포함할 수 있다. 복수의 네트워크 모드들은 뉴런이 시냅스(synapse)를 통해 신호를 주고 받는 뉴런의 시냅틱 활동을 모의하도록 각각 연결 관계에 따라 데이터를 주고 받을 수 있다. 여기서 신경망은 신경망 모델에서 발전한 딥러닝 모델을 포함할 수 있다. 딥 러닝 모델에서 복수의 네트워크 노드들은 서로 다른 레이어에 위치하면서 컨볼루션(convolution) 연결 관계에 따라 데이터를 주고 받을 수 있다. 신경망 모델의 예는 심층 신경망(DNN, deep neural networks), 합성곱 신경망(CNN, convolutional deep neural networks), 순환 신경망(RNN, Recurrent Boltzmann Machine), 제한 볼츠만 머신(RBM, Restricted Boltzmann Machine), 심층 신뢰 신경망(DBN, deep belief networks), 심층 Q-네트워크(Deep Q-Network)와 같은 다양한 딥 러닝 기법들을 포함하며, 컴퓨터비젼, 음성인식, 자연어처리, 음성/신호처리 등의 분야에 적용될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 기능을 수행하는 프로세서는 범용 프로세서(예를 들어, CPU)일 수 있으나, 인공지능 학습을 위한 AI 전용 프로세서(예를 들어, GPU)일 수 있다.
메모리(25)는 AI 장치(20)의 동작에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(25)는 비 휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 플래시 메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SDD) 등으로 구현할 수 있다. 메모리(25)는 AI 프로세서(21)에 의해 액세스되며, AI 프로세서(21)에 의한 데이터의 독취/기록/수정/삭제/갱신 등이 수행될 수 있다. 또한, 메모리(25)는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분류/인식을 위한 학습 알고리즘을 통해 생성된 신경망 모델(예를 들어, 딥 러닝 모델(26))을 저장할 수 있다.
한편, AI 프로세서(21)는 데이터 분류/인식을 위한 신경망을 학습하는 데이터 학습부(22)를 포함할 수 있다. 데이터 학습부(22)는 데이터 분류/인식을 판단하기 위하여 어떤 학습 데이터를 이용할지, 학습 데이터를 이용하여 데이터를 어떻게 분류하고 인식할지에 관한 기준을 학습할 수 있다. 데이터 학습부(22)는 학습에 이용될 학습 데이터를 획득하고, 획득된 학습데이터를 딥러닝 모델에 적용함으로써, 딥러닝 모델을 학습할 수 있다.
데이터 학습부(22)는 적어도 하나의 하드웨어 칩 형태로 제작되어 AI 장치(20)에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 데이터 학습부(22)는 인공지능(AI)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 범용 프로세서(CPU) 또는 그래픽 전용 프로세서(GPU)의 일부로 제작되어 AI 장치(20)에 탑재될 수도 있다. 또한, 데이터 학습부(22)는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈(또는 인스트럭션(instruction)을 포함하는 프로그램 모듈)로 구현되는 경우, 소프트웨어 모듈은 컴퓨터로 읽을 수 있는 판독 가능한 비일시적 판독 가능 기록 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 소프트웨어 모듈은 OS(Operating System)에 의해 제공되거나, 애플리케이션에 의해 제공될 수 있다.
데이터 학습부(22)는 학습 데이터 획득부(23) 및 모델 학습부(24)를 포함할 수 있다.
학습 데이터 획득부(23)는 데이터를 분류하고 인식하기 위한 신경망 모델에 필요한 학습 데이터를 획득할 수 있다.
모델 학습부(24)는 획득된 학습 데이터를 이용하여, 신경망 모델이 소정의 데이터를 어떻게 분류할지에 관한 판단 기준을 가지도록 학습할 수 있다. 이 때 모델 학습부(24)는 학습 데이터 중 적어도 일부를 판단 기준으로 이용하는 지도 학습(supervised learning)을 통하여, 신경망 모델을 학습시킬 수 있다. 또는 모델 학습부(24)는 지도 없이 학습 데이터를 이용하여 스스로 학습함으로써, 판단 기준을 발견하는 비지도 학습(unsupervised learning)을 통해 신경망 모델을 학습시킬 수 있다. 또한, 모델 학습부(24)는 학습에 따른 상황 판단의 결과가 올바른지에 대한 피드백을 이용하여 강화 학습(reinforcement learning)을 통하여, 신경망 모델을 학습시킬 수 있다. 또한, 모델 학습부(24)는 오류 역전파법(error back-propagation) 또는 경사 하강법(gradient decent)을 포함하는 학습 알고리즘을 이용하여 신경망 모델을 학습시킬 수 있다.
신경망 모델이 학습되면, 모델 학습부(24)는 학습된 신경망 모델을 메모리에 저장할 수 있다. 모델 학습부(24)는 학습된 신경망 모델을 AI 장치(20)와 유선 또는 무선 네트워크로 연결된 서버의 메모리에 저장할 수도 있다.
데이터 학습부(22)는 인식 모델의 분석 결과를 향상시키거나, 인식 모델의 생성에 필요한 리소스 또는 시간을 절약하기 위해 학습 데이터 전처리부(미도시) 및 학습 데이터 선택부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
학습 데이터 전처리부는 획득된 데이터가 상황 판단을 위한 학습에 이용될 수 있도록, 획득된 데이터를 전처리할 수 있다. 예를 들어, 학습 데이터 전처리부는, 모델 학습부(24)가 이미지 인식을 위한 학습을 위하여 획득된 학습 데이터를 이용할 수 있도록, 획득된 데이터를 기 설정된 포맷으로 가공할 수 있다.
또한, 학습 데이터 선택부는, 학습 데이터 획득부(23)에서 획득된 학습 데이터 또는 전처리부에서 전처리된 학습 데이터 중 학습에 필요한 데이터를 선택할 수 있다. 선택된 학습 데이터는 모델 학습부(24)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 학습 데이터 선택부는,
또한, 데이터 학습부(22)는 신경망 모델의 분석 결과를 향상시키기 위하여 모델 평가부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
모델 평가부는, 신경망 모델에 평가 데이터를 입력하고, 평가 데이터로부터 출력되는 분석 결과가 소정 기준을 만족하지 못하는 경우, 모델 학습부(22)로 하여금 다시 학습하도록 할 수 있다. 이 경우, 평가 데이터는 인식 모델을 평가하기 위한 기 정의된 데이터일 수 있다. 일 예로, 모델 평가부는 평가 데이터에 대한 학습된 인식 모델의 분석 결과 중, 분석 결과가 정확하지 않은 평가 데이터의 개수 또는 비율이 미리 설정되 임계치를 초과하는 경우, 소정 기준을 만족하지 못한 것으로 평가할 수 있다.
통신부(27)는 AI 프로세서(21)에 의한 AI 프로세싱 결과를 외부 전자 기기로 전송할 수 있다. 예를 들어, 외부 전자 기기는 블루투스 장치, 자율주행 차량, 로봇, 드론, AR 기기, 모바일 기기, 가전 기기 등을 포함할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 AI 장치(20)는 AI 프로세서(21)와 메모리(25), 통신부(27) 등으로 기능적으로 구분하여 설명하였지만, 전술한 구성요소들이 하나의 모듈로 통합되어 AI 모듈로 호칭될 수도 있음을 밝혀둔다.
도 6은 본 발명의 일 시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어장치의 예시적인 블록도이다.
도 6을 참조하면, 지능형 공기 청정기(10)는 AI 프로세싱이 필요한 데이터를 통신부를 통해 AI 장치(20)로 전송할 수 있고, 딥러닝 모델(26)을 포함하는 AI 장치(20)는 상기 딥러닝 모델(26)을 이용한 AI 프로세싱 결과를 지능형 공기 청정기(10)로 전송할 수 있다. AI 장치(20)는 도 5에 설명한 내용을 참조할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기(10)는, 각종 데이터를 센싱하는 하나 이상의 센서를 포함하는 센서부(115), 및, 전반적인 동작을 제어하는 제어부(140), 및, 상기 제어부(140)의 제어에 따라 본체 내부에 구비되는 실내팬, 열교환기, 밸브, 풍향 조절 수단 등의 동작을 제어하는 구동부(180)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기(10)는, 하나 이상의 필터를 포함하는 정화유닛(미도시)을 포함하고, 센서부(115)는 운전 중에 실내의 공기질을 측정하는 공기질 센서를 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 제어부(140)는, 상기 운전 중에 상기 공기질 센서에서 측정된 데이터와 운전시간에 기초하여 필터 오염도를 산출하고, 산출된 필터 오염도를 기저장된 필터 오염도와 합산하며, 합산된 필터 오염도가 필터 교체 기준을 만족하는 경우에, 필터 교체 알림 정보를 출력하도록 제어할 수 있다. 정화 유닛은, 복수의 필터가 적층된 필터부를 포함하여 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 이 경우에, 필터 교체 기준은 복수의 필터별로 각각 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기(10)는, 사용자의 음성 명령을 수신하는 오디오 입력부(120), 각종 데이터를 저장하는 메모리(150), 다른 전자기기와 무선 통신하는 통신부(170), 소정 정보를 영상으로 표시하는 디스플레이(192), 소정 정보를 오디오로 출력하는 오디오 출력부(191) 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
오디오 입력부(120)는, 외부의 오디오 신호, 사용자 음성 명령을 입력받을 수 있다. 이를 위해, 오디오 입력부(120)는, 하나 이상의 마이크(MIC)를 구비할 수 있다. 또한, 사용자의 음성 명령을 더 정확히 수신하기 위하여 오디오 입력부(120)는 복수의 마이크(121, 122)를 구비할 수 있다. 복수의 마이크(121, 122)는, 서로 다른 위치에 이격되어 배치될 수 있고, 외부의 오디오 신호를 획득하여 전기적인 신호로 처리할 수 있다.
상기 마이크(121, 122)는 센터 패널 어셈블리(10B)의 내측면에 부착되어 마이크 홀에 접촉하거나 인접하게 배치될 수 있다.
도 5에서는 오디오 입력부(120)가 제1 마이크(121)와 제2 마이크(122)의 2개의 마이크를 구비하는 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
오디오 입력부(120)는 아날로그 소리를 디지털 데이터로 변환하는 처리부를 포함하거나 처리부에 연결되어 사용자 입력 음성 명령을 제어부(140) 또는 소정 서버에서 인식할 수 있도록 데이터화할 수 있다.
한편, 오디오 입력부(120)는 사용자의 음성 명령을 입력받는 과정에서 발생하는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 사용될 수 있다.
또한, 오디오 입력부(120)는 각 마이크(121, 122)에서 수신되는 오디오 신호에서 노이즈를 제거하는 필터, 필터에서 출력되는 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기 등 오디오 신호 처리를 위한 구성들을 포함할 수 있다.
메모리(150)는 지능형 공기 청정기(10)의 동작에 필요한 각종 정보들을 기록하는 것으로, 휘발성 또는 비휘발성 기록 매체를 포함할 수 있다. 기록 매체는 마이크로 프로세서(micro processor)에 의해 읽힐 수 있는 데이터를 저장한 것으로, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등을 포함할 수 있다.
메모리(150)에는 공기청정기 운전에 사용되는 제어 데이터가 저장될 수 있다.
또한, 메모리(150)에는 공기청정기의 운전 시간, 센서부(115)에서 감지되는 데이터, 공기 오염도, 필터 오염도 등의 산출 및 판별에 필요한 데이터가 저장될 수 있다.
실시예에 따라서는, 메모리(150)에는 사용자가 입력한 음성 명령의 음원 파일이 저장될 수 있고, 저장된 음원 파일은 통신부(170)을 통하여 음성 인식 서버 시스템으로 전송될 수 있다. 또한, 상기 저장된 음원 파일은 기설정된 시간 경과 또는 기설정된 동작 수행 후에 삭제될 수 있다.
한편, 메모리(150)에는 음성 인식을 위한 데이터가 저장될 수 있고, 제어부(140)는 오디오 입력부(120)를 통하여 수신되는 사용자의 음성 입력 신호를 처리하고 음성 인식 과정을 수행할 수 있다.
또는, 실시예에 따라서는, 지능형 공기 청정기(10)는 음성 인식 모듈(미도시)을 포함하고, 음성 인식 모듈이 호출어 인식 등 간단한 음성 인식을 수행할 수 있다.
또한, 음성 신호의 호출어 포함 여부를 판별하기 위한 호출어 판단 알고리즘이 메모리(150)에 저장될 수 있다.
상기 제어부(140) 및 음성 인식 모듈은 상기 호출어 판단 알고리즘에 기초하여 상기 음성 신호의 상기 호출어 포함 여부를 판별할 수 있다.
한편, 간단한 음성 인식은 지능형 공기 청정기(10)가 수행하고, 자연어 처리 등 고차원의 음성 인식은 음성 인식 서버 시스템에서 수행될 수 있다.
예를 들어, 기설정된 호출어를 포함하는 웨이크 업(wake up) 음성 신호가 수신되는 경우에, 지능형 공기 청정기(10)는 음성 명령어를 수신하기 위한 상태로 전환될 수 있다. 이 경우에, 지능형 공기 청정기(10)는 호출어 음성 입력 여부까지의 음성 인식 과정만 수행하고, 이후의 사용자 음성 입력에 대한 음성 인식은 음성 인식 서버 시스템을 통하여 수행할 수 있다.
지능형 공기 청정기(10)의 시스템 자원에는 한계가 있으므로, 복잡한 자연어 인식 및 처리는 음성 인식 서버 시스템을 통하여 수행될 수 있다.
또는, 호출어 음성 입력 여부의 판단은 지능형 공기 청정기(10)와 음성 인식 서버 시스템에서 이중으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 호출어 음성 입력 판단의 오인식을 줄이고, 인식률을 높일 수 있다.
메모리(150)에는 제한적인 데이터가 저장될 수 있다. 예를 들어, 메모리(150)에는 기설정된 호출어를 포함하는 웨이크 업(wake up) 음성 신호를 인식하기 위한 데이터가 저장될 수 있다. 이 경우에, 제어부(140)는 오디오 입력부(120)를 통하여 수신되는 사용자의 음성 입력 신호로부터 기설정된 호출어를 포함하는 웨이크 업(wake up) 음성 신호를 인식할 수 있다.
한편, 호출어는 제조사에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, "LG 휘센"이 호출어로 설정될 수 있다. 또한, 호출어는 사용자에 의해 설정 변경이 가능하다.
제어부(140)는, 웨이크 업(wake up) 음성 신호의 인식 이후에 입력되는 사용자의 음성 명령을, 통신부(170)를 통하여, 음성 인식 서버 시스템에 송신하도록 제어할 수 있다.
통신부(170)는, 하나 이상의 통신 모듈을 구비하여, 다른 전자기기와, 소정 통신 방식에 따라 무선 통신을 수행하여, 각종 신호를 주고 받을 수 있다.
여기서, 소정 통신 방식은, 와이파이(Wi-Fi) 통신 방식일 수 있다. 이에 대응하여, 지능형 공기 청정기(10)가 구비하는 통신 모듈은 와이파이 통신 모듈일 수 있으나, 본 발명은 통신 방식에 한정되지 않는다.
또는, 지능형 공기 청정기(10)는 다른 종류의 통신 모듈을 구비하거나 복수의 통신 모듈을 구비할 수 있다. 예를 들어, 지능형 공기 청정기(10)는 NFC 모듈, 지그비(zigbee) 통신 모듈, 블루투스(Bluetooth?) 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.
지능형 공기 청정기(10)는 와이파이(wi-fi) 통신 모듈 등을 통해 음성 인식 서버 시스템에 포함되는 서버 또는 외부의 소정 서버, 사용자의 휴대 단말기 등과 연결 가능하고, 원격 모니터링, 원격 제어 등 스마트 기능을 지원할 수 있다.
사용자는 휴대 단말기를 통하여 지능형 공기 청정기(10)에 관한 정보를 확인하거나 지능형 공기 청정기(10)를 제어할 수 있다.
또한, 통신부(170)는 액세스 포인트(access point: AP) 장치와 통신하고, 액세스 포인트 장치를 통하여 무선 인터넷 네트워크에 접속하여 다른 기기들과 통신할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 통신부(170)를 통해 지능형 공기 청정기(10)의 상태 정보, 사용자의 음성 명령 등을 음성 인식 서버 시스템 등으로 전송할 수 있다.
한편, 통신부(170)를 통하여 제어 신호가 수신되면, 제어부(140)는 수신되는 제어 신호에 따라 동작하도록 지능형 공기 청정기(10)를 제어할 수 있다.
디스플레이(192)는 사용자의 명령 입력에 대응하는 정보, 사용자의 명령 입력에 대응하는 처리 결과, 동작모드, 동작상태, 에러상태, 필터 교체 정보 등을 영상으로 표시할 수 있다.
실시예에 따라서는, 디스플레이(192)는, 터치패드와 상호 레이어 구조를 이루어 터치스크린으로 구성될 수 있다. 이 경우에, 디스플레이(192)는 출력 장치 이외에 사용자의 터치에 의한 정보의 입력이 가능한 입력 장치로도 사용될 수 있다.
또한, 오디오 출력부(191)는, 제어부(140)의 제어에 따라 경고음, 동작모드, 동작상태, 에러상태 등의 알림 메시지, 사용자의 명령 입력에 대응하는 정보, 사용자의 명령 입력에 대응하는 처리 결과 등을 오디오로 출력할 수 있다. 한편, 오디오 출력부(191)는, 제어부(140)로부터의 전기 신호를 오디오 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 이를 위해, 스피커 등을 구비할 수 있다.
제어부(140)는 음성 인식 과정 및 지능형 공기 청정기(10) 제어 과정의 각 단계에 대응하여 소정 정보를 시각적/청각적 수단으로 사용자에게 제공하도록 오디오 출력부(191) 및 디스플레이(192)를 제어할 수 있다.
구동부(180)는 실내팬에 연결된 모터의 회전을 제어함으로써, 실내로 토출되는 공기의 양을 제어한다. 또한, 구동부(180)는 열교환기가 공급되는 냉매를 증발 또는 응축시켜 주변의 공기를 열 교환하도록 그 구동을 제어한다.
구동부(180)는 제어부(140)의 제어명령에 대응하여, 실내로 토출되는 공기의 방향을 조절하는 장치로, 토출구 개방 시 토출되는 공기가 상하좌우로 변경되도록 한다. 상기 구동부(180)는, 상기 제어부(140)의 제어에 따라 베인을 구동하는 베인 구동부, 팬을 구동하는 팬 구동부 등을 포함할 수 있다.
한편, 구동부(180)는, 모터 구동부를 포함할 수 있고, 모터를 구동하기 위해, 인버터 등을 포함할 수 있다.
한편, 지능형 공기 청정기(10)는 사용자 입력을 위한 조작부(130), 지능형 공기 청정기(10) 주변 소정 범위를 촬영할 수 있는 카메라(110)를 더 포함할 수 있다.
조작부(130)는, 복수의 조작 버튼을 구비하여, 입력되는 버튼에 대응하는 신호를 제어부(140)로 전달할 수 있다.
카메라(110)는 지능형 공기 청정기(10) 주변, 외부 환경 등을 촬영하는 것으로, 이러한 카메라는 촬영 효율을 위해 각 부위별로 여러 개가 설치될 수도 있다.
예를 들어, 카메라(110)는 적어도 하나의 광학렌즈와, 광학렌즈를 통과한 광에 의해 상이 맺히는 다수개의 광 다이오드(photodiode, 예를 들어, pixel)를 포함하여 구성된 이미지 센서(예를 들어, CMOS image sensor)와, 광 다이오드들로부터 출력된 신호를 바탕으로 영상을 구성하는 디지털 신호 처리기(DSP: Digital Signal Processor)를 포함할 수 있다. 디지털 신호 처리기는 정지영상은 물론이고, 정지영상으로 구성된 프레임들로 이루어진 동영상을 생성하는 것도 가능하다.
실시예에 따라서는, 카메라(110)를 통하여 획득되는 영상에 기초하여 재실자의 존재 여부, 위치 정보를 판별할 수 있다.
한편, 카메라(110)가 촬영하여 획득된 영상은 메모리(150)에 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기(10)는, 하나 이상의 센서를 구비하는 센서부(115)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 센서부(115)는, 실내외의 온도를 센싱하는 하나 이상의 온도 센서와 습도를 센싱하는 습도 센서, 먼지량 등 공기질을 센싱하는 공기질 센서 등을 구비할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는, 센서부(115)는, 재실자의 존재 여부 및/또는 위치를 센싱하는 인체 감지 센서를 더 포함할 수 있다.
센서부(115)는, 지능형 공기 청정기(10)가 설치된 실내 환경의 온도, 습도 데이터를 센싱할 수 있다. 또한, 센서부(115)는, 지능형 공기 청정기(10)가 설치된 실내 환경의 이산화탄소의 양, 미세먼지의 양 등 공기질을 센싱할 수 있다.
센서부(115)는, 온도, 습도, 공기질에 대한 데이터를 지속적으로 수집할 수 있다. 또는, 센서부(115)는, 온도, 습도, 공기질에 대한 데이터를 기설정된 일정 시간 주기로 수집할 수 있다.
또한, 제어부(140)는, 센서부(115)에서 감지되는 데이터에 기초하여, 지능형 공기 청정기(10)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(140)는, 운전 중에 상기 센서부(115)의 공기질 센서에서 측정된 데이터와 운전시간에 기초하여 필터 오염도를 산출하고, 산출된 필터 오염도를 기저장된 필터 오염도와 합산하며, 합산된 필터 오염도가 필터 교체 기준을 만족하는 경우에, 필터 교체 알림 정보를 출력하도록 제어할 수 있다. 필터 교체 여부를 판단하기 위하여 단순히 운전시간만 카운팅(counting)하는 것은 사용환경에 따라 달라지는 오염정도를 반영하지 못한다. 따라서, 공기질 센서에서 측정된 데이터와 운전시간을 모두 반영하여 운전시의 공기 오염도에 따른 가중치를 운전시간에 반영함으로써, 필터 교체 주기를 더욱 정확하게 판별할 수 있다.
또한, 상기 제어부(140)는, 상기 운전시간 중의 풍량과 상기 운전시간에 기초하여 유입 공기량을 판별하고, 상기 운전 중에 상기 공기질 센서에서 측정된 데이터에 기초하여 공기오염도를 판별하며, 상기 유입 공기량과 상기 공기오염도에 기초하여 상기 필터 오염도를 산출할 수 있다.
필터의 오염도 점검을 위한 전용 장치의 추가 없이도 사용자에게 실내 공기질 정보를 제공하기 위해 구비되는 공기질 센서를 이용하여, 사용시간, 풍량, 공기 상태 정보를 기반으로 필터 교체 시기를 예측할 수 있다.
한편, 종래에는 공기 청정기의 사용환경과 관계없이 실내 공기의 오염도가 미리 정해진 기준치를 초과하는 경우, 실외 공기의 오염도와 관계없이 공기 청정기를 구동함으로써, 필터 수명을 짧게만드는 요인이 되었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 실내 공기질이 외부 공기질 보다 나쁜 경우에는 공기 청정기를 가동하기 보다는 환기를 유도함으로써, 필터 수명 또한 효율적으로 관리할 수 있다.
한편, 오디오 출력부(191)는, 상기 제어부(140)의 제어에 따라, 클라우드 서버(20)의 환기 추천에 응답하여, 환기 추천 정보를 음성으로 안내하는 음성 안내 메시지를 출력할 수 있다. 음성 안내 메시지로 환기 추천 정보를 알림으로써, 실시간 외부 공기 오염도를 반영하여 공기 청정기를 효율적으로 관리할 수 있다.
한편, 디스플레이(192)는, 상기 환기 추천 정보를 표시할 수 있다.
실시예에 따라서는, 카메라(110) 또는 센서부(115)에서 획득되는 데이터에 기초하여, 소정 공간 내에 사용자의 존재 여부, 사용자의 위치 정보를 판별할 수 있다. 또한, 제어부(140)는, 카메라(110) 또는 센서부(115)를 통하여 사용자의 접근 여부를 판별할 수 있다. 이 경우에, 제어부(140)는, 사용자의 접근이 감지되면, 환기 추천 정보를 오디오 출력부(191) 및/또는 디스플레이(192)가 출력하도록 제어할 수 있다.
실시예에 따라서, 제어부(140)는, 통신부(170)를 통하여 환기 추천 정보를 다른 전자기기로 전송하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 지능형 공기 청정기(10)는 소정 서버, 사용자의 휴대 단말기 등으로 상기 환기 추천 정보를 전송함으로써, 사용자가 다른 기기로 지능형 공기 청정기(10)가 무리하게 지속적으로 구동되는 것을 방지하고, 환기를 통해 공기 청정기를 효율적으로 관리할 수 있게 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법을 구현하기 위한 데이터 흐름을 도시한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법은 지능형 공기 청정기(10), 5G 네트워크, 기상청 서버와의 데이터 통신을 통해 구현될 수 있다. 여기서 5G 네트워크는 본 발명에서 클라우드 서버(20)를 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해 상기 5G 네트워크를 클라우드 서버(20)로 호칭하여 설명한다. 또한, 본 문서에서 공기 청정기(10)는 지능형 공기 청정기(10)를 의미할 수 있다.
도 7을 참조하면, 클라우드 서버(20)는 지능형 공기 청정기(10)의 모드를 인공지능 모드로 설정되도록 하는 제어 신호를 공기 청정기(10)로 전송할 수 있다(S700).
상기 인공지능 모드와 구분되는 개념으로서 공기 청정기(10)가 일반 모드로 동작하는 경우, 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 환기 추천 서비스를 제공하지 않을 수 있음은 물론이다. 다만, 상기 일반 모드에서도 상기 환기 추천 서비스는 제공하되, 알람만 제공하며, 상기 일반 모드에서는 상기 알람을 제공받으면 출력부를 통해 환기 추천 서비스를 출력을 수행하고 공기 청정기(10)의 구동은 지속적으로 수행될 수 있다. 그러나, 인공지능 모드에서는 상기 환기 추천 서비스를 제공받는 경우, 공기 청정기는 자동으로 구동이 종료되며, 홈 네트워크 서비스와 연결된 창호 시스템을 통해 창문을 오픈하도록 제어하는 동작을 수행할 수 있다.
인공 지능 모드가 설정되면, 지능형 공기 청정기(10)는 센싱부를 통해 먼지 농도 데이터를 센싱할 수 있다(S710).
인공지능 모드에서, 상기 지능형 공기 청정기(10)는 센싱된 먼지농도 데이터가 미리 정해진 시간 동안 센싱된 먼지 데이터의 농도가 기준값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(S720). 예를 들어, 지능형 공기 청정기(10)는 5분 동안 PM 2.5 데이터의 평균값을 저장할 수 있다. 저장된 데이터가 공기질 나쁨 기준으로 6개 이상 발생한 경우, 먼지 데이터를 클라우드 서버(20)로 전송할 수 있다(S730).
공기 청정기(10)는 전술한 기준에 따라, PM 2.5 미세먼지 농도가 나쁨 기준으로 6번 발생하는 시점마다, 먼지농도 데이터를 클라우드 서버(20)로 전송할 수 있다. 여기서 PM-2.5 (Particulate Matter Less than 2.5㎛)는 입자의 크기가 2.5㎛ 이하인 먼지를 말한다. 이것을 초미세먼지라고 한다. 입자의 크기가 작을수록 건강에 미치는 영향이 크다는 결과에 따라 선진국에서 미세입자에 대한 기준을 90년대 후반부터 도입하기 시작했다. 대한민국은 연평균 25㎍/㎥, 24시간 평균 50㎍/㎥의 기준을 발표하였으며, 미국은 연평균 15㎍/㎥, 24시간 평균 35㎍/㎥의 기준을 설정하였다.이것을 초미세먼지라고 한다.
한편, 클라우드 서버(20)는 공기 청정기(10)로부터 수집한 먼지농도 데이터를 기준으로 공기 청정기(10)가 위치하는 지점의 외부 공기 오염도를 참조하여 환기 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해 클라우드 서버(20)는 기상청 서버(도 4의 30)로부터 외부 먼지 농도를 수신할 수 있다(S740).
클라우드 서버(20)는 공기 청정기(10)로부터 수집한 실내 공기 오염도와 기상청 데이터를 비교하여 환기의 필요성을 판단할 수 있다(S750).
또한, 클라우드 서버(20)는 공기 청정기(10)로 환기 추천 알람 메시지를 전송할 수 있다. 공기 청정기(10)는 수신된 환기 추천 알람 메시지를 디스플레이부에 출력하거나, 음향 출력부를 통해 출력할 수 있다. 또한, 클라우드 서버(20)는 사용자 단말기로 상기 추천 알람 메시지를 전송할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법의 흐름도이다. 도 8은 클라우드 서버(20)에서의 동작을 설명하며, 클라우드 서버(20)의 프로세서를 통해 상기 동작이 구현될 수 있다.
도 8을 참조하면, 클라우드 서버(20)의 프로세서는 공기 청정기가 수집한 실내 먼지농도 데이터를 수신할 수 있다(S800).
여기서, 상기 수신된 먼지 농도 데이터는, 미리 정해진 주기에 따라 센싱된 데이터 중 미리 정해진 기준값을 초과하는 데이터일 수 있다. 전술한 바와 같이, 공기 청정기(10)는 센싱되는 먼지농도 데이터를 저장하되 PM 2.5 데이터의 평균값을 저장할 수 있다. 또한, 공기 청정기(10)는 PM 2.5 데이터 기준으로 실내 미세먼지 농도가 나쁨 기준값이 6개 이상 발생하는 경우에, 클라우드 서버(20)로 실내먼지 농도 데이터를 전송할 수 있다.
프로세서는, 공기 청정기로부터 수신된 먼지 농도 데이터를 학습 모델에 적용하여 실내 먼지 농도의 추이(progress)를 예측할 수 있다(S810).
프로세서는, 클라우드 서버(20)의 메모리에 저장된 딥러닝 모델의 입력값으로 상기 수신된 먼지 농도 데이터를 적용할 수 있다. 상기 딥러닝 모델의 출력값은, 공기 청정기로부터 수신한 먼지농도 데이터가 수집된 시점 이후에 실내 공기질의 추이를 예측할 수 있다. 여기서 '실내 먼지 농도의추이'라 함은 시간의 변화에 따른 실내 공기질의 변화를 의미할 수 있다. 보다 구체적으로는, 실내 공기질이 더 나빠지는지, 좋아지는지에 대한 경향성을 의미할 수 있다.
프로세서는, 상기 공기 청정기로부터 수집된 먼지 농도 데이터를 인공지능 학습 모델에 적용함으로써, 상기 경향성을 예측할 수 있다. 상기 경향성 예측에 이용되는 인공지능 학습 모델은 전술한 딥러닝 모델에 한정되지 않으며, 전술한 MLP, CNN, RNN 등의 딥러닝 알고리즘이 다양하게 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 프로세서는 기상청 서버로부터 실외 먼지농도 데이터를 수신할 수 있다(S820).
프로세서는, 실내 먼지농도 추이를 예측한 결과값과 및 실외 먼지농도 데이터에 기초하여 환기 필요성 여부를 판단할 수 있다(S830).
예를 들어, 프로세서는, 예측된 실내 먼지농도 추이가 점점 좋아지는 패턴인 것으로 판단한 경우, 환기 필요성이 없음으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서는 예측된 실내 먼지농도 추이가 더 나빠지는 경향성으로 판단한 경우, 기상청 데이터와 비교할 수 있다. 실내 먼지농도가 외부 먼지 농도보다 큰 경우에는 더 이상의 공기 청정기 구동을 종료하고 환기의 필요성이 있음으로 판단할 수 있다. 그러나, 실내 먼지 농도가 외부 먼지 농도보다 작은 경우에는 환기의 필요성이 없음으로 판단할 수 있다.
프로세서는, 상기 환기의 필요성 여부 판단 결과에 따라 환기 필요성이 존재하는 경우, 공기 청정기 또는 사용자 단말로 환기 알람 메시지를 전송할 수 있다(S840).
이하, 도 9를 참조하면, 클라우드 서버(20)에서 환기 필요성을 판단하는 보다 구체적인 동작을 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법을 수행하기 위한 클라우드 서버의 구체적인 동작을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 9에서 5G 네트워크의 동작은 클라우드 서버, 보다 구체적으로는 클라우드 서버의 프로세서의 동작으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 프로세서는, 공기 청정기(10)로부터 수신한 실내 먼지농도 데이터를 AI 프로세싱에 이용하기 위하여 데이터를 준비하는 과정을 수행할 수 있다(S900).
전술한 바와 같이, 클라우드 서버(20)는, 공기 청정기(10)의 센서가 측정한 먼지 농도가 N번 이상 연속적으로 미리 설정한 기준값 이상인 경우, 그 데이터를 수신한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 공기 청정기로부터 먼지농도 데이터를 수신하는 주기는 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다. 이에 따라 AI 프로세싱은, N번 연속적으로 먼지 데이터의 농도가 기준값을 초과하는 경우인지를 먼저 판단할 수 있다(S910).
프로세서는, N개의 먼지 데이터를 DNN 모델의 입력값으로 적용하고(S920), DNN 모델의 출력을 통해 실내 먼지 농도 추이를 예측할 수 있다(S930).
만약 일정 시간 동안 N 번 연속적으로 센싱된 먼지농도가 기준값 미만인 경우, 프로세서는 AI 프로세싱을 수행하지 않고, 공기 청정기로부터 수신되는 실내 먼지농도 데이터를 계속하여 준비할 수 있다(S910:N).
프로세서는 예측된 패턴이, 먼지농도가 상승하는 패턴으로 판단한 경우(S940:Y), 기상청 시스템과 연동되도록 제어할 수 있다(S950). 예를 들어, 프로세서는 기상청 서버로 외부 먼지 농도 데이터를 요청할 수 있다. 상기 요청에 응답하여 기상청 서버로부터 외부 먼지 농도를 수신할 수 있다(S960).
프로세서는, DNN 입력 데이터의 평균값이, 외부 먼지 농도보다 큰 경우(S970), 환기 필요성이 존재하는 것으로 결정한다(S980).
이하, 공기 청정기(10)에서 수신되는 먼지농도 데이터를 입력값으로 하는 딥러닝 모델을 학습시키는 기준에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 딥러닝 모델을 학습하는 기준을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 공기 청정기(10)는 예를 들어, 24시간 동안 수많은 실내 먼지농도 데이터를 수집할 수 있다. 그 중에서, 패턴 분석이 필요한 경우는 수집된 먼지농도가 미리 정해진 기준값을 초과하는 패턴에 대하여 분석이 수행될 필요가 있다.
도 10에 도시된 그래프 상에서, A 구간(1시간)의 경우, 1시간 동안 모든 구간에서 먼지 농도가 기준값 모다 높게 측정되는 예이며, B 구간(1시간)의 경우, 초반 30분 동안만 기준값 보다 높게 측정되며, 후반 30분 구간은 기준값 보다 낮게 측정되는 패턴을 예시한다. 종래에 먼지농도 데이터의 통계적 접근에 의하면 상기 A 구간과 B 구간의 먼지 농도의 추이를 예측하기 위해서는 각각 1시간 동안 먼지 농도 데이터를 수집하고 이를 관찰해야 한다.
그러나, 본 발명의 일 실시예들을 적용하는 경우, A 구간에서 초반 30분의 먼지농도 데이터의 패턴에 기초하여 후반 30분의 먼지농도 데이터의 경향성을 예측하도록 딥러닝 모델을 학습시킨다. 즉, A 구간의 초반 30분 데이터를 딥러닝 모델의 입력값으로 설정하고, 후반 30분 데이터를 상기 딥러닝 모델의 출력값으로 지도(supervised)하여 딥러닝 모델을 학습시킬 수 있다. 마찬가지로, B 구간의 초반 30분 데이터를 딥러닝 모델의 입력값으로 설정하고, 후반 30분 데이터를 딥러닝 모델의 출력값으로 지도(supervised)하여 딥러닝 모델을 학습시킬 수 있다.
학습된 딥러닝 모델에 의하면, A 구간의 경우, 초반 30분 동안 수집된 먼지농도 데이터에 의할 때 후반 30분 동안의 실내 먼지농도 추이가 기준값 보다 지속적으로 높게 측정될 것임을 예측할 수 있다. 마찬가지로, 학습된 딥러닝 모델에 의하면, B 구간의 경우 초반 30분 동안 수집된 먼지농도 데이터에 의할 때 후반 30분 동안의 실내먼지 농도의 추이가 기준값 보다 지속적으로 낮게 측정될 것임을 예측할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 공기 청정기를 이용하여 실내 공기질을 제어하는 방법을 적용하는 경우, 환기 추천을 위하여 수집 및 분석 대상의 먼지 농도 데이터를 50% 이상 줄일 수 있다. 나아가, 이와 같은 소요되는 데이터의 량은 줄어들면서 종래의 통계적 접근 방법에 의한 먼지농도의 추이의 예측과 동일 또는 그 이상의 정확성을 담보할 수 있는 효과가 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 데이터 클러스터링을 통해 딥러닝 모델 학습에 이용되는 실내 공기질 패턴의 다양한 예시를 설명하기 위한 도면이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라, 입력 인자와 결과 인자를 통해 딥러닝 모델의 학습 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 일정시간 미세먼지 농도가 나쁨 상태를 유지했다가 다시 좋아지는 공기질 패턴(환기 비추천)이 있을 수 있다. 또한, 미세먼지 농도가 시간대별로 비정형적 패턴을 보이거나, 지속적으로 안좋음 상태를 유지하거나, 나쁨 상태와 좋음 상태가 ?은 시간 동안 반복되는 패턴들(환기 추천)일 실시예에 의하면, 클라우드 서버의 AI 프로세서는, 도 11에 도시된 공기질 패턴을 환기 비추천 패턴과 환기 추천 패턴으로 분류할 수 있다.
도 12를 참조하면, 전술한 분류기준이 정의된 후 복수의 입력 인자들에 대하여 각각 딥러닝 모델의 출력이 "환기 추천"또는 "환기 비추천"의 값을 가지도록 딥러닝 모델을 학습시킬 수 있다.
도 12는 딥러닝(Deep Learning)에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
머신 러닝(Machine Learning)의 일종인 딥러닝(Deep Learning) 기술은 데이터를 기반으로 다단계로 깊은 수준까지 내려가 학습하는 것이다. 딥러닝(Deep learning)은 단계를 높여갈수록 복수의 데이터들로부터 핵심적인 데이터를 추출하는 머신 러닝(Machine Learning) 알고리즘의 집합을 나타낼 수 있다.
딥러닝 구조는 인공신경망(ANN)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 딥러닝 구조는 CNN(Convolutional NeuralNetwork), RNN(Recurrent Neural Network), DBN(Deep Belief Network) 등 심층신경망(DNN)으로 구성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 인공신경망(ANN)은 입력 레이어(Input Layer), 히든 레이어(Hiddent Layer), 및 출력 레이어(Output Layer)를 포함할 수 있다. 각 레이어는 복수의 노드들을 포함하고, 각 레이어는 다음 레이어와 연결된다. 인접한 레이어 사이의 노드들은 웨이트(weight)를 가지고 서로 연결될 수 있다.
컴퓨터(머신)는 투입된 입력 데이터로부터 일정한 패턴을 발견해 특징맵(Feature Map)을 형성한다. 컴퓨터(머신)는 하위레벨 특징부터, 중간레벨 특징, 상위레벨 특징까지 추출하여, 대상을 인식하고 그 결과를 출력할 수 있다.
인공신경망은 다음 순서의 레이어로 갈수록 더욱 상위레벨의 특징으로 추상화할 수 있다.
도 12를 참조하면, 각 노드들은 활성화 모델에 기초하여 동작할 수 있고, 활성화 모델에 따라 입력값에 대응하는 출력값이 결정될 수 있다.
임의의 노드, 예를 들어, 하위레벨 특징의 출력값은 해당 노드와 연결된 다음 레이어, 예를 들어, 중간레벨 특징의 노드로 입력될 수 있다. 다음 레이어의 노드, 예를 들어, 중간레벨 특징의 노드는 하위레벨 특징의 복수의 노드로부터 출력되는 값들을 입력받을 수 있다.
이때, 각 노드의 입력값은 이전 레이어의 노드의 출력값에 웨이트(weight)가 적용된 값일 수 있다. 웨이트(weight)는 노드간의 연결 강도를 의미할 수 있다.
또한, 딥러닝 과정은 적절한 웨이트(weight)를 찾아내는 과정으로도 볼 수 있다.
한편, 임의의 노드, 예를 들어, 중간레벨 특징의 출력값은 해당 노드와 연결된 다음 레이어, 예를 들어, 상위레벨 특징의 노드로 입력될 수 있다. 다음 레이어의 노드, 예를 들어, 상위레벨 특징의 노드는 중간레벨 특징의 복수의 노드로부터 출력되는 값들을 입력받을 수 있다.
인공신경망은 각 레벨에 대응하는 학습된 레이어(layer)를 이용하여, 각 레벨에 대응하는 특징 정보를 추출할수 있다. 인공신경망은 순차적으로 추상화하여, 가장 상위 레벨의 특징 정보를 활용하여 소정 대상을 인식할 수있다.
예를 들어, 딥러닝에 의한 얼굴인식 과정을 살펴보면, 컴퓨터는 입력 영상으로부터, 픽셀의 밝기에 따라 밝은픽셀과 어두운 픽셀을 구분하고, 테두리, 에지 등 단순한 형태를 구분한 후, 조금 더 복잡한 형태와 사물을 구분할 수 있다. 최종적으로 컴퓨터는 인간의 얼굴을 규정하는 형태를 파악할 수 있다.
본 발명에 따른 딥러닝 구조는 공지된 다양한 구조를 이용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 딥러닝 구조는 CNN(Convolutional Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network), DBN(Deep Belief Network) 등일 수 있다.
RNN(Recurrent Neural Network)은, 자연어 처리 등에 많이 이용되고 있으며, 시간의 흐름에 따라 변하는 시계열데이터(Time-series data) 처리에 효과적인 구조로 매 순간마다 레이어를 쌓아올려 인공신경망 구조를 구성할수 있다. DBN(Deep Belief Network)은 딥러닝 기법인 RBM(Restricted Boltzman Machine)을 다층으로 쌓아 구성되는 딥러닝 구조이다. RBM(Restricted Boltzman Machine) 학습을 반복하여, 일정 수의 레이어가 되면 해당 개수의 레이어를 가지는 DBN(Deep Belief Network)를 구성할 수 있다. CNN(Convolutional Neural Network)은 사람이 물체를 인식할 때 물체의 기본적인 특징들을 추출한 다음 뇌 속에서 복잡한 계산을 거쳐 그 결과를 기반으로 물체를 인식한다는 가정을 기반으로 만들어진 사람의 뇌 기능을 모사한 모델이다.
한편, 인공신경망의 학습은 주어진 입력에 대하여 원하는 출력이 나오도록 노드간 연결선의 웨이트(weight)를 조정(필요한 경우 바이어스(bias) 값도 조정)함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 인공신경망은 학습에 의해 웨이트(weight) 값을 지속적으로 업데이트시킬 수 있다. 또한, 인공신경망의 학습에는 역전파(Back Propagation) 등의 방법이 사용될 수 있다.
또한, 실시 예에 따라서는, AI 장치에는 상기 심층신경망(DNN) 구조를 이루는 웨이트(weight), 바이어스(bias)들이 저장될 수 있다. 또는, 실시 예에 따라서는, 상기 심층신경망 구조를 이루는 웨이트, 바이어스들은 상기 패턴 인식 모듈의 임베디드 메모리(embedded memory)에 저장될 수 있다.
계속해서 도 12를 참조하면, 클라우드 서버에서 AI 프로세서는, 도 12에 도시된 입력 인자에 기초하여 특정 출력(환기 추천 또는 환기 비추천)이 출력되도록 딥러닝 모델에 적용되는 웨이트 값들을 업데이트할 수 있다.
또한, 도 12를 참조하면, 훈련된 딥러닝 학습 모델에 입력 인자(예를 들어, D1 내지 D6)를 입력하는 경우, 환기 추천 또는 환기 비추천 결과값을 도출할 수도 있다.
상기 입력 인자의 예로서, D1은 PM 2.5 기준으로 1~5분 동안의 먼지 농도 데이터의 평균값일 수 있다. D2는 D1은 PM 2.5 기준으로 6~10분 동안의 먼지 농도 데이터의 평균값일 수 있다. D3~D6도 마찬가지로 정의될 수 있다. 상기 입력 인자는 예시적인 사항으로 설명하였으나, 기 학습된 딥러닝 모델에 어떠한 입력 인자를 적용하더라고 기 학습된 딥러닝 모델의 먼지 농도 패턴 예측은 유사한 신뢰도 범위 내에서 유사한 결과값을 출력할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라, 학습된 딥러닝 모델을 적용하여 환기 필요성을 판단하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 클라우드 서버(20)의 AI 프로세서는 공기 청정기(10)로부터 수신한 실내 먼지농도 데이터를 딥러닝 모델의 입력값으로 설정할 수 있다. 상기 입력값들은 5분 단위의 PM 2.5 평균값일 수 있으며, 각각의 입력값들은 서로 다른 먼지 농도 평균값을 가질 수 있다.
도 12 및 도 13을 함께 참조하여 설명하면, 클라우드 서버(20)의 AI 프로세서는, 입력 레이터에 입력된 데이터에 제1 웨이트(Weight_1)가 부여되며, 제1 바이어스(bias_1)가 합산되어 제1 히든 레이어로 전달할 수 있다(S1310).
AI 프로세서는, 제1 히든 레이터에 입력된 데이터에 제2 웨이트(Weight_2)가 부여되며, 제2 바이어스(bias_2)가 합산되어 제2 히든 레이어로 전달할 수 있다(S1320). 나머지 제3 히든레이어, 제4 히든 레이어도 동일한 패턴의 학습 연산(S1330, S1340, S1350)이 수행될 수 있다. 딥러닝 모델에서 입력 레이어부터 히든 레이어를 거쳐서 출력 레이어로 출력되는 일련의 과정은 딥러닝 모델을 제어하는 별도의 프로세서 또는 별도의 프로그램에 의해 구현될 수 있다.
딥러닝 네트워크 구조에 따라서 히든 레이어의 개수와 각각의 히든 레이어의 출력 개수가 서로 다를 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 히든 레이어는 20unit, 제2 히든 레이어는 16unit, 제3 히든 레이어는 10unit, 제4 히든 레이어는 4unit으로 정의되면, 마지막 출력 레이어는 1unit으로서, 환기가 필요한 경우 "1", 환기가 불필요한 경우"0"의 출력값을 가지도록 구성될 수 있다.
도 14 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 지능형 공기청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법을 적용한 테스트 결과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 14를 참조하면, 공기 정청기(10)가 30분간 수집된 데이터에 기초하여 50분간 환기를 추천하는 제1 테스트를 진행한 결과를 예시한다. 상기 제1 테스트 결과, 환기 추천 2979회, 환기 비추천 2089회가 이루어지도록 DNN 모델을 훈련시킨 후에, 테스트를 진행한 결과를 78.4%의 정확도로 구현될 수 있음을 나타낸다. 한편, 30분간 수집된 데이터에 기초하여 60분간 환기를 추천하는 제2 테스트를 진행한 결과 71.3%의 정확도의 DNN 모델을 구현할 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
Claims (16)
- 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법에 있어서,
상기 공기 청정기로부터, 상기 공기 청정기가 위치하는 실내의 먼지농도 데이터를 수신하는 단계;
상기 수신된 먼지농도 데이터를 입력값으로 갖는 학습 모델의 출력값에 기초하여 실내 먼지농도의 추이(progress)를 예측하는 단계;
외부 서버로부터 실외 먼지농도 데이터를 수신하는 단계;
상기 예측된 실내 먼지농도의 추이와, 상기 실외 먼지농도 데이터를 비교하여 환기가 필요한지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 환기가 필요한지 여부에 따라 상기 공기 청정기 또는 상기 공기 청정기와 연계된 모바일 단말기로 알람을 출력하도록 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 수신된 먼지농도 데이터는, 미리 정해진 주기에 따라 센싱된 데이터 중 미리 정해진 기준값을 초과하는 데이터인 것을 특징으로 하는
지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 공기 청청기로부터 실내의 먼지농도 데이터를 수신하는 단계는,
상기 공기 청정기에서 미리 정해진 주기로 센싱된 데이터가 PM 2.5 예보 기준으로 나쁨 상태인 데이터가 일정 비율 이상인 데이터들을 수신하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,
실내 먼지농도의 추이(progress)를 예측하는 단계는,
N번 연속하여 센싱된 상기 먼지농도 데이터가 미리 정해진 기준값을 초과하는지 판단하는 단계; 및
N개의 먼지농도 데이터를 딥러닝 모델의 입력값으로 정의하고, 상기 딥러닝 모델의 출력값을 통해 상기 실내 먼지농도의 추이를 예측하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 실내 먼지농도의 추이를 예측한 결과, 상기 N개의 먼지농도가 센싱된 시점 이후부터 센싱되는 추가 N개의 먼지농도의 추이가 상승할 것으로 예측된 경우,
기상청 서버로 상기 외부 먼지농도 데이터를 요청하는 단계;
상기 딥러닝 모델의 입력 데이터의 평균값이, 상기 기상청 서버로부터 수신된 상기 외부 먼지농도 데이터 보다 큰 경우, 상기 환기가 필요한 것으로 판단하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 실내 먼지농도의 추이(progress)는,
상기 지능형 공기 청정기로부터 수신된 먼지농도 데이터의 개수와 동일한 개수의 먼지농도의 패턴이 상승 패턴, 하락 패턴 또는 현 상태를 유지 중 어느 하나로 예측되는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 환기가 필요한지 여부를 판단하는 단계는,
상기 실내 먼지농도의 추이가 상기 상승 패턴 또는 현 상태 유지로 판단된 경우, 상기 환기가 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 환기가 필요한지 여부를 판단하는 단계는,
상기 실내 먼지농도의 추이가 상기 상승 패턴으로 예측되고, 상기 외부 서버로부터 수신된 외부 먼지농도가 상기 실내 먼지농도 보다 큰 경우, 상기 환기가 불필요한 것으로 판단하는 단계;
상기 공기 청정기가 지속적으로 구동되도록 제어하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 환기가 필요한지 여부를 판단하는 단계는,
환기 시점을 예측하는 단계;를 더 포함하되,
상기 실내 먼지농도 추이가 상기 하락 패턴으로 예측되되, 상기 하락 패턴의 특정 시점에 상기 외부 먼지농도가 상기 실내 먼지농도 보다 더 낮을 것으로 예측되는 경우, 상기 환기가 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 알람을 출력하도록 제어하는 단계는,
상기 실내 먼지농도의 상태와 환기 추천 여부를 음향으로 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 실내의 먼지 농도 데이터를 수신하는 단계는,
상기 공기 청정기의 전원이 오프된 상태에서 상기 공기 청정기가 대기 모드인 상태에서 센싱부를 통해 센싱된 상기 실내의 먼지 농도 데이터를 수신하는 단계;를 더 포함하고,
상기 환기가 필요한 것으로 판단된 경우, 상기 공기 청정기가 활성화되도록 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 환기가 필요한지 여부를 판단하는 단계는,
상기 실내에 거주하는 거주자의 특성을 고려하여 환기 추천 기준을 적응적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 방법.
- 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어장치에 있어서,
무선 통신부;
딥러닝 학습 모델을 저장하는 저장부; 및
상기 공기 청정기로부터 수신된 실내 먼지농도 데이터와, 기상청 서버로부터 수신된 외부 먼지농도 데이터에 기초하여 상기 공기 청정기가 위치하는 공간의 환기 여부를 결정하는 프로세서;를 포함하고,
상기 수신된 먼지농도 데이터는, 미리 정해진 주기에 따라 센싱된 데이터 중 미리 정해진 기준값을 초과하는 데이터이며,
상기 프로세서는,
상기 수신된 먼지농도 데이터를 입력값으로 갖는 상기 딥러닝 학습 모델의 출력값에 기초하여 실내 먼지농도의 추이(progress)를 예측하고,
상기 환기가 필요한지 여부에 따라 상기 공기 청정기 또는 상기 공기 청정기와 연계된 모바일 단말기로 알람을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 프로세서는,
N번 연속하여 센싱된 상기 먼지농도 데이터가 미리 정해진 기준값을 초과하는지 판단하고, N개의 먼지농도 데이터를 딥러닝 모델의 입력값으로 정의하고, 상기 딥러닝 모델의 출력값을 통해 상기 실내 먼지농도의 추이를 예측하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 실내 먼지농도의 추이를 예측한 결과, 상기 N개의 먼지농도가 센싱된 시점 이후부터 센싱되는 추가 N개의 먼지농도의 추이가 상승할 것으로 예측된 경우,
기상청 서버로 상기 외부 먼지농도 데이터를 요청하고, 상기 딥러닝 모델의 입력 데이터의 평균값이, 상기 기상청 서버로부터 수신된 상기 외부 먼지농도 데이터 보다 큰 경우, 상기 환기가 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 장치.
- 실내의 먼지농도 데이터를 획득하는 지능형 공기 청정기; 및
상기 공기 청정기로부터 상기 실내의 먼지농도 데이터를 클라우드 서버;를 포함하고,
상기 수신된 먼지농도 데이터는, 미리 정해진 주기에 따라 상기 공기 청정기에서 센싱된 데이터 중 미리 정해진 기준값을 초과하는 데이터이고,
상기 클라우드 서버는,
상기 수신된 먼지농도 데이터를 입력값으로 갖는 딥러닝 모델의 출력값에 기초하여 실내 먼지농도의 추이(progress)를 예측하고, 외부 서버로부터 실외 먼지농도 데이터를 수신하고, 상기 예측된 실내 먼지농도의 추이와, 상기 실외 먼지농도 데이터를 비교하여 환기가 필요한지 여부를 판단하고, 상기 환기가 필요한지 여부에 따라 상기 공기 청정기 또는 상기 공기 청정기와 연계된 모바일 단말기로 알람을 출력하는 것을 특징으로 하는 지능형 공기 청정기를 이용한 실내 공기질 제어 시스템.
- 컴퓨팅 디바이스의 하나 이상의 프로세서에서 실행하도록 구성된 컴퓨터 실행 가능한 컴포넌트가 저장된 비 일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능한 매체(computer-executable component)로서, 상기 컴퓨터 실행 가능한 컴포넌트는,
공기 청정기로부터, 상기 공기 청정기가 위치하는 실내의 먼지농도 데이터를 수신하고,
상기 수신된 먼지농도 데이터를 입력값으로 갖는 학습 모델의 출력값에 기초하여 실내 먼지농도의 추이(progress)를 예측하고,
외부 서버로부터 실외 먼지농도 데이터를 수신하고,
상기 예측된 실내 먼지농도의 추이와, 상기 실외 먼지농도 데이터를 비교하여 환기가 필요한지 여부를 판단하고,
상기 환기가 필요한지 여부에 따라 상기 공기 청정기 또는 상기 공기 청정기와 연계된 모바일 단말기로 알람을 출력하도록 제어하고,
상기 수신된 먼지농도 데이터는, 미리 정해진 주기에 따라 센싱된 데이터 중 미리 정해진 기준값을 초과하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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