KR20200092807A - smart window - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 소음 및 날씨에 따른 창문 자동개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 [0001] 실외 및 실내의 소음, 빗방울 침투, 강풍 등을 검출하여 창문의 개폐를 자동으로 제어하고, 학습된 음성명령이나 박수소리 등을 사용하여 창문의 개폐를 자동으로 제어하는 스마트 창문에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic opening and closing device for a window according to noise and weather, and more specifically, it detects noise of outdoor and indoor, raindrop penetration, strong wind, and the like to automatically control opening and closing of a window and learning voice commands. It relates to a smart window that automatically controls the opening and closing of the window using or applause.
최근 중국의 공장 난개발로 인해 국내로 유입되는 미세먼지가 눈에 띄게 증가하여 많은 사람이 미세먼지 차단을 원한다. 그러나 미세먼지의 농도는 시간에 따라 천차만별이므로 실시간으로 환경변화를 감지하는 지능적인 창문의 필요성이 생겼다.Due to the recent development of a factory in China, the amount of fine dust flowing into Korea has increased significantly, and many people want to block it. However, since the concentration of fine dust varies greatly with time, the necessity for an intelligent window to detect environmental changes in real time has arisen.
또한, 공기청정기를 가동시킨다 하더라도 실내의 이산화탄소(CO2)의 농도를 제어하지 못하고, 먼지가 실내에 있는 상태에서 공기청정기를 가동시킨다면, 실내 바닥에 있는 먼지를 공중으로 부유시켜 먼지를 흡입하게 되는 일이 생길 수 있으므로 환기에 대한 중요성이 강조되는 상황이다.In addition, even if the air purifier is operated, it is not possible to control the concentration of carbon dioxide (CO2) in the room, and if the air purifier is operated while the dust is indoors, the dust on the indoor floor is suspended in the air to inhale dust. This may happen, so the importance of ventilation is emphasized.
국내등록실용신안 제20-0469242호에는, "바깥 날씨에 따른 창문 자동 개폐 장치"가 개시되어 있다. 상기 문헌에서는 건물 외부의 날씨를 감지하여 자동으로 창문을 개폐하는 장치가 기재되어 있다.In the domestic registration utility model No. 20-0469242, "automatic window opening and closing device according to the weather outside" is disclosed. In the above document, an apparatus for automatically opening and closing a window by detecting weather outside a building is described.
한편, 상기와 같은 종래 기술에서는, 미세먼지를 제대로 감지하기에 어려움이 있고, 미세먼지를 차단하려는 목적으로 창문을 제어하는 것이 아니어서, 미세먼지 차단과는 연관성이 떨어진다.On the other hand, in the prior art as described above, it is difficult to properly detect fine dust, and since the window is not controlled for the purpose of blocking fine dust, it is inferior to the fine dust blocking.
따라서 주거공간에서 외부환경과 가장 밀접한 창문에 센서를 부착하여 미세먼지, 온도, 습도를 감지하고 주거지역의 기상청 날씨정보와 비교 분석하여 사람의 개입 없이 자동으로 창문을 개폐하는 스마트 창문을 개발하고자 한다.Therefore, by attaching a sensor to the window closest to the external environment in the residential space, we will develop a smart window that detects fine dust, temperature, and humidity, and compares and analyzes the weather information of the weather station in the residential area to automatically open and close the window without human intervention. .
본 발명의 실시 예에 따른 스마트 창문은 창문을 여닫을 수 있도록 하는 구동부(10) 및; 상기 구동부(10)를 제어하는 제어부(20)를 포함하고; 상기 제어부(20)는 인터넷으로부터 미세먼지농도 데이터를 수신하여, 미세먼지 농도가 소정의 값 이상인 경우에는 구동부(10)를 작동시켜 창문을 폐쇄하고, 미세먼지 농도가 소정의 값 미만인 경우에는 구동부(10)를 작동시켜 창문을 개방시키며; 상기 구동부(10)는, 창틀에 부착되는 구동모터(110)와, 상기 구동모터(110)의 회전축에 연결되는 피니언기어(120)와; 상기 피니언기어(120)와 연결되도록 창문틀에 부착되는 래크와(130)를 포함하여 구성되는 스마트 창문의 구성을 제공한다.The smart window according to an embodiment of the present invention includes a driving unit 10 to open and close the window; It includes a control unit 20 for controlling the drive unit 10; The control unit 20 receives the fine dust concentration data from the Internet, and when the fine dust concentration is higher than a predetermined value, operates the driving unit 10 to close the window, and when the fine dust concentration is less than the predetermined value, the driving unit ( 10) to open the window; The driving unit 10 includes a driving motor 110 attached to a window frame, and a pinion gear 120 connected to a rotation shaft of the driving motor 110; It provides a configuration of a smart window comprising a rack 130 attached to the window frame to be connected to the pinion gear 120.
한편, 자동 제어 창문이 포함되는 스마트 창문에 있어서, 상기 창문의 내측 및 외측에는, 온도센서(140) 및 습도센서(150)가 각각 구비되고; 상기 창문의 외측에는, 미세먼지센서(160)가 구비되고; 상기 창문틀의 일측과, 그에 대응하는 창틀의 일측에는 마그네틱센서가 구비되어; 상기 제어부(20)는 온도센서(140), 습도센서(150), 미세먼지센서(160) 및 마그네틱센서와 연결되어 센싱값에 따라 창문을 개폐하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in a smart window including an automatic control window, the inside and outside of the window, the temperature sensor 140 and the humidity sensor 150 are respectively provided; On the outside of the window, a fine dust sensor 160 is provided; A magnetic sensor is provided on one side of the window frame and on one side of the window frame corresponding thereto; The control unit 20 is characterized in that it is connected to the temperature sensor 140, the humidity sensor 150, the fine dust sensor 160 and the magnetic sensor to open and close the window according to the sensing value.
이때, 상기 제어부(20)는 통신부를 구비하여 건물 내부의 공기청정기 및 에어컨과 신호의 송수신이 가능하고, 상기 센싱값에 따라 공기청정기 및 에어컨에 제어신호를 송신하여, 공기청정기 및 에어컨을 실내 및 실외 환경요소에 따라 제어하는 것을 특징으로 한다.At this time, the control unit 20 is provided with a communication unit to transmit and receive signals to and from the air purifier and air conditioner inside the building, and transmits control signals to the air purifier and air conditioner according to the sensing value, thereby allowing the air purifier and air conditioner to be indoors and It is characterized by controlling according to the outdoor environmental factors.
본 발명에 따른 스마트 창문에 의할 때, 온습도 센서, 미세먼지 센서에서 얻은 디지털 신호를 아두이노 보드가 처리하여 DC모터를 사용해 창문을 개폐한다. 창문 개폐의 주요원리는 모터에 장착된 기어의 회전운동을 창문에 부착된 랙의 직선운동으로의 전환이다. 이때 마그네틱 센서 이용해 창문의 열림, 닫힘을 확인한다. 그리고 스마트 폰에서 블루투스 통신을 이용해 아두이노 보드에 디지털 신호를 보내주어 창문을 제어하는 것이 가능하다.When using the smart window according to the present invention, the digital signal obtained from the temperature and humidity sensor and the fine dust sensor is processed by the Arduino board to open and close the window using a DC motor. The main principle of window opening and closing is to convert the rotational motion of the gear mounted on the motor to the linear motion of the rack attached to the window. At this time, check the opening and closing of the window using a magnetic sensor. And it is possible to control the window by sending a digital signal to the Arduino board using Bluetooth communication from a smartphone.
한편, 자동 제어 창문이 포함되는 스마트 창문에 있어서, 상기 창문의 내측 및 외측에는, 온도센서(140) 및 습도센서(150)가 각각 구비되고; 상기 창문의 외측에는, 미세먼지센서(160)가 구비되고; 상기 창문틀의 일측과, 그에 대응하는 창틀의 일측에는 마그네틱센서가 구비되어; 상기 제어부(20)는 온도센서(140), 습도센서(150), 미세먼지센서(160) 및 마그네틱센서와 연결되어 센싱값에 따라 창문을 개폐하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in a smart window including an automatic control window, the inside and outside of the window, the temperature sensor 140 and the humidity sensor 150 are respectively provided; On the outside of the window, a fine dust sensor 160 is provided; A magnetic sensor is provided on one side of the window frame and on one side of the window frame corresponding thereto; The control unit 20 is characterized in that it is connected to the temperature sensor 140, the humidity sensor 150, the fine dust sensor 160 and the magnetic sensor to open and close the window according to the sensing value.
이때, 상기 제어부(20)는 통신부를 구비하여 건물 내부의 공기청정기 및 에어컨과 신호의 송수신이 가능하고, 상기 센싱값에 따라 공기청정기 및 에어컨에 제어신호를 송신하여, 공기청정기 및 에어컨을 실내 및 실외 환경요소에 따라 제어하는 것을 특징으로 한다.At this time, the control unit 20 is provided with a communication unit to transmit and receive signals to and from the air purifier and air conditioner inside the building, and transmits control signals to the air purifier and air conditioner according to the sensing value, thereby allowing the air purifier and air conditioner to be indoors and It is characterized by controlling according to the outdoor environmental factors.
상기와 같은 구성을 통해서, 미세먼지, 온도, 습도 센서로 창문의 주변 환경을 감지하고 주거지역의 기상청 날씨정보와 비교 분석하여 자동으로 창문을 개폐한다. 휴대폰 어플을 통해 실시간으로 센서 측정값을 확인하고 주거자가 원하는 목표 환경을 설정하는 것이 가능하다.Through the above-described configuration, the surrounding environment of the window is detected by the fine dust, temperature, and humidity sensors, and the window is automatically opened and closed by comparing and analyzing the weather information of the weather station in the residential area. It is possible to check sensor measurement values in real time through a mobile phone application and set the target environment desired by the dweller.
도 1 내지 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 창문의 전체구성 및 주요 구성을 나타낸 도면이다.1 to 4 are views showing the overall configuration and main configuration of a smart window according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with the accompanying drawings. However, it cannot be said that the spirit of the present invention is limited to the presented embodiments, and it is easy to facilitate other degenerative inventions or other embodiments included within the scope of the spirit of the present invention by adding, changing, or deleting another component. I can suggest.
도 1 내지 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 창문의 전체구성 및 주요 구성을 나타낸 도면이다.1 to 4 are views showing the overall configuration and main configuration of a smart window according to an embodiment of the present invention.
살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 창문은 창문을 여닫을 수 있도록 하는 구동부(10) 및; 상기 구동부(10)를 제어하는 제어부(20)를 포함하고; 상기 제어부(20)는 인터넷으로부터 미세먼지농도 데이터를 수신하여, 미세먼지 농도가 소정의 값 이상인 경우에는 구동부(10)를 작동시켜 창문을 폐쇄하고, 미세먼지 농도가 소정의 값 미만인 경우에는 구동부(10)를 작동시켜 창문을 개방시키며; 상기 구동부(10)는, 창틀에 부착되는 구동모터(110)와, 상기 구동모터(110)의 회전축에 연결되는 피니언기어(120)와; 상기 피니언기어(120)와 연결되도록 창문틀에 부착되는 래크와(130)를 포함하여 구성되는 스마트 창문의 구성을 제공한다.Looking at, the smart window according to an embodiment of the present invention the driving unit 10 to open and close the window and; A control unit 20 for controlling the driving unit 10; The control unit 20 receives the fine dust concentration data from the Internet, when the fine dust concentration is greater than or equal to a predetermined value, operates the driving unit 10 to close the window, and when the fine dust concentration is less than the predetermined value, the driving unit ( 10) to open the window; The driving unit 10 includes a driving motor 110 attached to a window frame, and a pinion gear 120 connected to a rotating shaft of the driving motor 110; It provides a configuration of a smart window comprising a rack 130 attached to the window frame to be connected to the pinion gear 120.
한편, 자동 제어 창문이 포함되는 스마트 창문에 있어서, 상기 창문의 내측 및 외측에는, 온도센서(140) 및 습도센서(150)가 각각 구비되고; 상기 창문의 외측에는, 미세먼지센서(160)가 구비되고; 상기 창문틀의 일측과, 그에 대응하는 창틀의 일측에는 마그네틱센서가 구비되어; 상기 제어부(20)는 온도센서(140), 습도센서(150), 미세먼지센서(160) 및 마그네틱센서와 연결되어 센싱값에 따라 창문을 개폐하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in a smart window including an automatic control window, the inside and outside of the window, the temperature sensor 140 and the humidity sensor 150 are respectively provided; On the outside of the window, a fine dust sensor 160 is provided; A magnetic sensor is provided on one side of the window frame and on one side of the window frame corresponding thereto; The control unit 20 is characterized in that it is connected to the temperature sensor 140, the humidity sensor 150, the fine dust sensor 160 and the magnetic sensor to open and close the window according to the sensing value.
이때, 상기 제어부(20)는 통신부를 구비하여 건물 내부의 공기청정기 및 에어컨과 신호의 송수신이 가능하고, 상기 센싱값에 따라 공기청정기 및 에어컨에 제어신호를 송신하여, 공기청정기 및 에어컨을 실내 및 실외 환경요소에 따라 제어하는 것을 특징으로 한다.At this time, the control unit 20 is provided with a communication unit to transmit and receive signals to and from the air purifier and air conditioner inside the building, and transmits control signals to the air purifier and air conditioner according to the sensing value, thereby allowing the air purifier and air conditioner to be indoors and It is characterized by controlling according to the outdoor environmental factors.
상기와 같은 구성을 통해서, 미세먼지, 온도, 습도 센서로 창문의 주변 환경을 감지하고 주거지역의 기상청 날씨정보와 비교 분석하여 자동으로 창문을 개폐한다. 휴대폰 어플을 통해 실시간으로 센서 측정값을 확인하고 주거자가 원하는 목표 환경을 설정하는 것이 가능하다.Through the above-described configuration, the surrounding environment of the window is detected by the fine dust, temperature, and humidity sensors, and the window is automatically opened and closed by comparing and analyzing the weather information of the weather station in the residential area. It is possible to check sensor measurement values in real time through a mobile phone application and set the target environment desired by the dweller.
그리고, 창문은 자동으로 개폐되지만 사용자의 선택에 따라서 필요시에 휴대폰 어플을 통하여 원격으로 창문을 강제 개폐하는 것 또한 가능하다.And, although the window is automatically opened and closed, it is also possible to forcibly open and close the window remotely through a mobile phone application if necessary according to the user's selection.
상기 본 발명에 따른 스마트 창문은 온습도 센서, 미세먼지 센서에서 얻은 디지털 신호를 아두이노 보드가 처리하여 DC모터를 사용해 창문을 개폐한다. 창문 개폐의 주요원리는 모터에 장착된 기어의 회전운동을 창문에 부착된 랙의 직선운동으로의 전환이다. 이때 마그네틱 센서 이용해 창문의 열림, 닫힘을 확인한다. 그리고 스마트 폰에서 블루투스 통신을 이용해 아두이노 보드에 디지털 신호를 보내주어 창문을 제어할 수도 있다.In the smart window according to the present invention, the digital signal obtained from the temperature and humidity sensor and the fine dust sensor is processed by the Arduino board to open and close the window using a DC motor. The main principle of window opening and closing is to convert the rotational motion of the gear mounted on the motor to the linear motion of the rack attached to the window. At this time, check the opening and closing of the window using a magnetic sensor. You can also control the window by sending a digital signal to the Arduino board using Bluetooth communication from your smartphone.
이는 도 5의 전체 시스템 구성도를 통해서 실시가능한 구성과 상호간의 기능 등을 확인할 수 있다.This can be confirmed through the overall system configuration diagram of FIG. 5 and possible functions and mutual functions.
상기의 구성을 통한 주요 기능을 살펴보면, 우선 미세먼지, 온도, 습도 센서를 이용하여 창문 주변의 환경을 측정한다. 다음으로, 기상청 날씨정보를 실시간으로 받아 센서 측정값과 비교 분석하여 창문 개폐 동작을 결정한다.Looking at the main functions through the above configuration, first, the environment around the window is measured using a fine dust, temperature, and humidity sensor. Next, it receives weather information from the Korea Meteorological Administration in real time and compares it with sensor measurements to determine the window opening and closing operation.
또한, 휴대폰 어플을 통해 센서 측정값을 실시간으로 확인하고 주거자가 원하는 목표환경을 설정한다. 상기와 같이 설정된 환경설정값을 통해서 사용자가 선택적으로 입력한 설정값에 따라서 혹은 휴대폰 어플을 통해 창문을 원격으로 개폐하는 것이 가능하다.In addition, the sensor measurement value is checked in real time through a mobile phone application and the target environment desired by the residential person is set. It is possible to remotely open and close the window according to the setting value selectively input by the user through the environment setting value set as described above or through a mobile phone application.
상기와 같은 구성을 이용한 동작원리는, 모터 축에 부착된 피니언 기어와 창문 틀에 부착된 래크 기어의 맞물림 결합하는 구성을 가진다.The operation principle using the above-described configuration has a configuration for engaging the pinion gear attached to the motor shaft and the rack gear attached to the window frame.
그리고, 상기 스마트 창문의 동작범위는 창문 양쪽 끝에 부착된 마그네틱 센서를 통해 결정된다. And, the operating range of the smart window is determined through magnetic sensors attached to both ends of the window.
즉, 창문과 센서, 모터를 제외한 모든 부품은 CAD프로그램(Creo)으로 설계하고 3D프린터로 제작하여 창문에 조립한다. 조립은 각 박스마다 지름 5mm의 구멍을 만들어 창문에 직접 나사로 결합한다. 3D프린터로 제작한 부품들은 모듈, 센서, 모터의 형상과 크기에 맞춰 제작하였고 형태의 변형이 없고 경량성을 고려하여 두께는 25mm로 설계한 것을 일 실시예로 하여 구현한다.In other words, all parts except windows, sensors, and motors are designed with a CAD program (Creo) and manufactured with 3D printers and assembled on windows. The assembly is made with a 5 mm diameter hole in each box and screwed directly to the window. The parts produced by the 3D printer are manufactured according to the shape and size of the module, sensor, and motor. There is no deformation of the shape and the thickness is 25mm in consideration of lightness.
본 발명의 실시 예에 따른 스마트 창문에 부착된 스위치 또는 스마트폰 앱을 통해 창문을 여닫는 자동계폐 모드와 미세먼지, 온습도 센서를 통해 얻은 데이터를 활용해 창문 스스로 상황에 맞게 여닫는 지능 개폐 모드로 구성되어 있다.It is composed of an automatic opening/closing mode that opens and closes a window through a switch or a smartphone app attached to a smart window according to an embodiment of the present invention, and an intelligent opening/closing mode that opens and closes the window according to the situation by utilizing data obtained through fine dust and temperature and humidity sensors have.
특히 지능개폐의 경우 기존에 각각 따로 운영되던 실내외부 환경을 감지하는 부분과 창문을 자동으로 개폐하는 부분을 통합한 구성을 가지고 있다.In particular, in the case of intelligent opening and closing, it has a structure that integrates the part that senses the indoor and outdoor environment, which has been operated separately, and the part that automatically opens and closes the windows.
또한, 퍼지논리와 블루투스 통신기술을 활용하여 가정에 있는 공기청정기의 작동 출력을 조절하여 실내환경을 효율적으로 제어할 수 있는 구성을 가지고 있다.In addition, it has a configuration that can efficiently control the indoor environment by adjusting the operating output of the air cleaner in the home by using fuzzy logic and Bluetooth communication technology.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 창문을 통해 창문이 가지는 기능의 확대와 IoT 기술의 적용 가능성을 기대한다. 기존 가정에서 사용하는 각종 가전제품에 IoT기술이 적용된다면 센서 등에서 얻은 데이터를 공유하여 에어컨, 공기청정기를 함께 동작하여 더욱 효율적으로 실내 환경을 관리하는 것이 가능하다.On the other hand, through the smart window according to an embodiment of the present invention is expected to expand the functions of the window and the application of IoT technology. If IoT technology is applied to various household appliances used in existing homes, it is possible to manage the indoor environment more efficiently by sharing data obtained from sensors, etc., and operating air conditioners and air purifiers together.
또한, 이러한 기술은 농업 및 축산업 분야와 공장시설에서 작업공간의 쾌적한 환경을 사람의 관여 없이 일정하게 유지하기 위해 활용하는 것 또한 가능하다.In addition, it is also possible to utilize these technologies to maintain a comfortable environment of the work space in the agricultural and livestock industry and factory facilities without human intervention.
10. 구동부
110. 구동모터
120. 피니언기어
130. 래크와
140. 온도센서
150. 습도센서
160. 미세먼지센서
20. 제어부10. Driving unit 110. Driving motor
120. Pinion Gear 130. Racwa
140. Temperature sensor 150. Humidity sensor
160. Fine dust sensor 20. Control unit
Claims (3)
상기 구동부(10)를 제어하는 제어부(20)를 포함하고;
상기 제어부(20)는 인터넷으로부터 미세먼지농도 데이터를 수신하여, 미세먼지 농도가 소정의 값 이상인 경우에는 구동부(10)를 작동시켜 창문을 폐쇄하고, 미세먼지 농도가 소정의 값 미만인 경우에는 구동부(10)를 작동시켜 창문을 개방시키며;
상기 구동부(10)는,
창틀에 부착되는 구동모터(110)와,
상기 구동모터(110)의 회전축에 연결되는 피니언기어(120)와;
상기 피니언기어(120)와 연결되도록 창문틀에 부착되는 래크와(130)를 포함하여 구성되는 스마트 창문.
A driving unit 10 to open and close the window;
A control unit 20 for controlling the driving unit 10;
The control unit 20 receives the fine dust concentration data from the Internet, and when the fine dust concentration is higher than a predetermined value, operates the driving unit 10 to close the window, and when the fine dust concentration is less than the predetermined value, the driving unit ( 10) to open the window;
The driving unit 10,
Driving motor 110 attached to the window frame,
A pinion gear 120 connected to the rotation shaft of the drive motor 110;
A smart window comprising a rack 130 attached to a window frame to be connected to the pinion gear 120.
상기 창문의 내측 및 외측에는, 온도센서(140) 및 습도센서(150)가 각각 구비되고;
상기 창문의 외측에는, 미세먼지센서(160)가 구비되고;
상기 창문틀의 일측과, 그에 대응하는 창틀의 일측에는 마그네틱센서가 구비되어;
상기 제어부(20)는 온도센서(140), 습도센서(150), 미세먼지센서(160) 및 마그네틱센서와 연결되어 센싱값에 따라 창문을 개폐하는 것을 특징으로 하는 스마트 창문.
In the smart window including the automatic control window of claim 1,
Inside and outside the window, a temperature sensor 140 and a humidity sensor 150 are provided, respectively;
On the outside of the window, a fine dust sensor 160 is provided;
A magnetic sensor is provided on one side of the window frame and on one side of the window frame corresponding thereto;
The control unit 20 is connected to the temperature sensor 140, the humidity sensor 150, the fine dust sensor 160 and the magnetic sensor, a smart window characterized in that to open and close the window according to the sensing value.
상기 제어부(20)는 통신부를 구비하여 건물 내부의 공기청정기 및 에어컨과 신호의 송수신이 가능하고,
상기 센싱값에 따라 공기청정기 및 에어컨에 제어신호를 송신하여, 공기청정기 및 에어컨을 실내 및 실외 환경요소에 따라 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 창문.
According to claim 2,
The control unit 20 is provided with a communication unit to transmit and receive signals to and from the air purifier and air conditioner inside the building
A smart window characterized in that by transmitting a control signal to the air purifier and the air conditioner according to the sensing value, the air purifier and the air conditioner are controlled according to indoor and outdoor environmental factors.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2019
- 2019-01-25 KR KR1020190010187A patent/KR20200092807A/en unknown
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