11조 - ACE window

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 내·외부 환경변수 센싱과 무선 통신을 통한 창문 제어 시스템

영문 : The adaptive control system for opening and closing window through wireless communications

과제 팀명

문기창호

지도교수

강인혜 교수님

개발기간

2018년 9월 ~ 2018년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학과 20154300** 조**(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학과 20154300** 김**

서울시립대학교 기계정보공학과 20154300** 이**

서울시립대학교 기계정보공학과 20134300** 장**

서울시립대학교 기계정보공학과 20138600** 문**

서론

개발 과제의 개요

내·외부 환경변수 센싱과 무선 통신을 통한 창문 제어 시스템

개발 과제 요약

본 프로젝트는 미세먼지를 감지해 창문 개폐를 제어하는 시스템을 개발하는 것을 목표로 한다.

최근 들어 미세먼지로 인한 대기오염 문제는 더욱 심각해졌고, 사회적 이슈로 확대되고 있는 상황이다. 이에 따라 본 제품은 기존 미닫이 형식의 창문에 적용할 수 있는 창문 개폐 제어장치로, 먼저 센서를 통해 내·외부 미세먼지 수치를 측정한 후 측정한 데이터를 기반으로 특정 수치 이상의 미세먼지 감지 시 창문의 개폐여부를 판단하고, 사용자에게 알려 개폐를 결정하게 하거나, 자동으로 창문 개폐를 수행하는 시스템이다.

개발 과제의 목표와 효과

본 프로젝트는 미세먼지나 환경 유해물질 같은 대기오염 인자로 인해 실내가 오염되는 것을 방지해 실내 대기환경을 개선하는 것을 목표로 한다.

관련 기술의 현황

기술 로드맵

특허조사

(1) 스마트 창호 특허 등록번호(일자) : 1018076880000 (2017.12.05.), 특허청

특허의 내용 : 본 발명은 종래의 볼 스크류를 사용한 스마트 창호가 갖는 소음 및 진동, 구동효율감소 및 유지관리의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건물 벽면 개구부에 설치되는 창틀(10), 상기 창틀을 따라 이동이 가능하게 설치되는 창문(20), 상기 창문을 이동시키도록 구비된 양방향 구동부(30), 상기 창틀의 실내 측에 설치되어 실내의 습도를 감지하는 센서(40), 및 상기 센서에서 측정된 습도 값에 따라 상기 창문을 개폐시키도록 상기 양방향 구동부를 제어하는 제어부(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

- ◇ 특허에 대한 평가 : 중앙에 창문과 붙어있는 부품(32)를 모터에 연결한 와이어 또는 벨트를 감으면서 끌어당기므로 창문을 개폐하는 방식이다.

창문 양 끝에 모터를 고정시키는데 간단한 설치가 어렵고, 창문 겉 부분에 부착되는 부품이 많아 가정용으로 사용하기에 심미성이 떨어지는 문제가 있다.

또한 부품(32)의 자유도를 제한해서 병진운동을 하도록 하기위해 레일역할을 하는 별도의 부품이 필요하다.

(2) 먼지센서를 적용한 스마트 윈도우 장치 및 제어방법 특허 등록번호 (일자) : 1020160072870 (2016.06.24.), 특허청

특허의 내용 :

본 발명은 기존 스마트 윈도우에 미세 먼지센서를 부착하여 측정되는 미세 먼지농도를 기반으로 바이오 필터를 작동시켜 미세먼지의 실내유입을 차단하기 위한 스마트 윈도우 장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것으로서, 먼지센서를 적용한 스마트 윈도우 장치의 특징은 건물 내부를 외부와 차단시키기 위해 창이나 출입구 등의 개구부(開口部)에 설치되는 윈도우와, 상기 윈도우 상측에 고정되어 일 측에는 구동부와 연동되어 회전 구동되는 구동폴리가 설치되며, 타측에는 타이밍벨트에 의해 상기 구동폴리와 구동 연결되는 종동폴리가 회전가능하게 설치되고, 상기 타이밍벨트의 소정 부위에 윈도우가 고정되어 타이밍벨트의 움직임을 통해 상기 윈도우를 슬라이딩시키는 레일부와, 구동모터의 회전력을 이용하여 상기 레일부를 구동시키는 구동부와, 실외 미세먼지 농도정보를 측정 및 수신하여 실외 미세먼지 농도를 검출하는 미세먼지 검출부와, 상기 미세먼지 검출부를 통해 감지된 실외 미세먼지 농도가 미리 설정된 농도보다 초과하는 경우 개방되는 윈도우의 위치에서 실외 미세먼지의 실내유입을 차단하는 바이오 필터를 포함하여 구성되는데 있다.

◇ 특허에 대한 평가 :

미세 먼지의 농도를 기반으로 창문을 개폐하는 제어 방식을 취한다는 점에 있어서는 우리 프로젝트 제품의 목적과 일치한다.

하지만 이 특허 또한 창문 겉 부분에 제품을 장착해야 한다는 점에서 창문 외관의 디자인을 해치게 되고, 위 특허 같은 경우는 창문 상부에 설치해야하기 때문에 커튼이 있는 창문의 경우 설치가 불가능할 수 있다는 문제점이 있다.

(3) 애플리케이션을 이용한 스마트 창호 제어 시스템 특허등록 번호 (일자) : 1020170022288 (2017.03.02.), 특허청

    본 발명은 창짝의 자동개폐, 자연환기, 창유리의 채광조절, 강제개폐 알림 등 다양한 기능이 구비되어 주거 환경을 개선할 수 있으며, 상기 다양한 기능을 해당 애플리케이션이 설치된 스마트폰 등의 단말기를 이용하여 장소에 구애받지 않고 실시간으로 제어할 수 있는 애플리케이션을 이용한 스마트 창호 제어시스템에 관한 것이다.

    이를 실현하기 위한 본 발명은, 한 쌍의 창짝(20) 중 어느 하나의 창짝(21)에 설치되는 구동모듈의 동력을 이용하여 상기 창짝(21)을 슬라이딩 개폐시켜주는 자동개폐부(100); 상기 창짝(20)에 설치되어 실내 공기를 환기시켜주는 환기장치와, 실내 공기 중에 포함된 이산화탄소 농도를 측정해주는 이산화탄소 센서(210)를 포함하는 자연환기부(200); 상기 창짝(20)의 유리에 설치되며, 상기 유리의 광투과율 제어 시 투명 또는 불투명 상태로 전환되는 매직글라스(Magic glass)를 포함하는 빛조절부(300); 상기 창호에 설치되어 창짝(21)의 개폐 여부를 실시간으로 감지해주는 감지센서(410)를 포함하는 개폐알림부(400); 및 상기 제 구성요소(100, 200, 300, 400)를 해당 애플리케이션이 설치된 사용자의 무선 통신 단말기(510)를 이용하여 선택적으로 제어해줌과 아울러, 상기 무선 통신 단말기(510) 상에 상기 제 구성요소의 상태를 실시간으로 표시해주는 제어부(500);를 포함한다.

◇ 특허에 대한 평가 : 모든 면에서 뛰어난 성능을 보이지만 기존 창문에 설치하는 방식이아니라 창문자체가 제조할 때부터 본 기능을 수행하도록 만들어진 시스템으로 기존창문에 적용하는 시스템은 아니다.

(4) 창문 자동 개폐장치 특허등록 번호 (일자) : 1011246810000 (2012.02.29.), 특허청

본 발명은 실내의 온도나 산소농도를 감지하여 기설정된 온도 또는 산소농도의 범위에서 벗어날 경우 자동으로 창문이 개방되게 할 뿐만 아니라 창문의 개폐가 수동으로도 이루어질 수 있도록 한 창문 자동 개폐장치에 관한 것이다. 본 발명은 창틀에 미닫이 방식으로 개폐되게 설치되는 창문에 있어서, 창틀에 고정 설치되는 한편 전원을 인가받아 정역 구동되는 정역 구동모터; 정역 구동모터의 회전력을 전달받아 회전구동되는 축의 형태로 외주에는 일정 피치 간격의 수나사가 형성된 리드 스크루; 리드 스크루와 나사체결되게 내주에 암나사가 형성되는 한편 리드 스크루의 회전시 위치가 이동되게 설치되는 가동 블록; 가동 블록에 일단이 접속되는 한편 다른 일단은 창문에 접속되어 가동 블록의 이동시 창문이 이동되게 설치되는 작동 로드; 실내의 온도를 측정하는 온도 센서; 및 희망 온도의 설정이 가능하며 온도 센서에서 측정된 측정값과 기설정된 설정값을 비교한 후 정역 구동모터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성이 이루어진다.

◇ 특허에 대한 평가:

본 특허는 모터(110)의 회전을 이용해 리드스크루(120)를 회전시키므로 부품(130)이 병진운동을 하면서 창문을 개폐한다. 볼트와 너트를 결합시킬 때 너트가 회전하면서 병진운동 하는 원리를 이용해 창문을 개폐하는 방식이다.

일단 창문 겉에 부착되므로 외관상 보기에 번잡스러운 문제가 있고, 리드스크루(120)의 길이만큼만 창을 열 수 있고, 길이의 조절이 불가능하기 때문에 다양한 창문의 길이에 대해서 개폐 길이에 제한이 있다.

특허전략

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적 및 사회적 파급효과

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

조립도

내용

조립순서

내용

부품도

내용

제어부 및 회로설계

내용

소프트웨어 설계

내용

자재소요서

내용

결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

내용

포스터

내용

특허출원번호 통지서

내용

개발사업비 내역서

내용

완료 작품의 평가

내용

향후평가

내용

부록

참고문헌 및 참고사이트

내용

소프트웨어 프로그램 소스

내용