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2025년 6월 18일 (수) 07:38 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 진동벨 인증 좌석 시스템

영문 : Vibration Bell Authenticated Seating System

과제 팀명

SeeReal

지도교수

김현식 교수님

개발기간

2025년 3월 ~ 2025년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 20204500** 강*석(팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 20204500** 이*성

서울시립대학교 신소재공학과 20208600** 황*현

서울시립대학교 신소재공학과 20224500** 김*빈

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

본 과제는 카페에서 음료를 주문하지 않고 좌석을 무단으로 점유하는 문제를 해결하고자 한다. 이를 위해 진동벨에 RFID 태그 기능을 내장하고, 이 진동벨을 통해 의자와 테이블의 잠금을 해제하는 ‘잠금장치 책상 의자’ 시스템을 개발한다. 이 시스템은 평소에는 책상 다리의 전자석이 의자 다리의 철판과 강한 자기력으로 결합되어 의자를 쉽게 뺄 수 없도록 하며, 자기장 센서를 통해 무단으로 의자를 당길 경우 전자석의 작동 전압을 일시적으로 강화하여 무단 점유를 더욱 강력하게 방지한다.

주요 기술 요소로는 RFID 리더기, 전자석 기반 잠금장치, 아두이노 마이크로컨트롤러, 자기장 센서, 블루투스 모듈 등이 활용된다. 시스템에는 손님이 전자석의 자성을 해지하는 손님용 태그와 직원이 자성을 복구하는 직원용 태그 두 가지가 사용된다. 이 시스템을 통해 음료를 구매한 고객만 좌석을 사용할 수 있게 하여 공정한 좌석 이용, 카페 매출 증가, 그리고 고객 만족도 향상을 기대한다.

개발 과제의 배경

본 개발 과제의 배경은 카페에서 발생하는 무단 좌석 점유 문제에 있다. 일부 고객들이 음료를 주문하지 않고 좌석을 점유함으로써, 실제로 음료를 구매한 다른 고객들이 좌석을 이용하는 데 불편을 초래하는 문제가 발생하고 있다. 이로 인해 카페 매장은 피해를 겪는 상황이다.

개발 과제의 목표 및 내용

1. 이 과제의 주된 목표는 카페에서 음료를 주문하지 않고 좌석을 무단으로 점유하는 문제를 해결하는 것이다. 이를 통해 다음과 같은 구체적인 목표를 달성하고자 한다:

- 공정한 좌석 이용 환경 조성: 음료를 구매한 고객만이 좌석을 사용할 수 있도록 하여 정당한 좌석 점유를 보장한다.
- 카페 매출 증대: 무단 점유를 방지함으로써 새로운 고객들이 카페에 들어와 음료를 구매하고 좌석을 사용할 수 있도록 유도하여 카페의 매출 증가를 이끈다.
- 고객 만족도 향상: 음료를 구매한 고객들이 카페 내 좌석 이용을 원활하게 하여 고객 만족도를 높인다.

2. 개발 과제의 내용 과제 내용은 다음과 같은 핵심 시스템 개발 및 구현을 포함한다:

- RFID 태그 내장 진동벨 및 잠금장치 책상 의자 시스템 개발: 음료 주문 시 제공되는 진동벨에 RFID 태그 기능을 내장하고, 이 진동벨을 사용하여 의자와 테이블의 잠금을 해제하는 ‘잠금장치 책상 의자’ 시스템을 개발한다.

작동 원리:

- 평상시 상태: 책상 가운데 다리에 달린 전자석에 전류가 흘러 자성이 존재하며, 전자석이 의자 다리에 고정된 철판(SUS430 및 SS400 소재를 덧붙여 강화)과 강하게 결합되어 의자를 쉽게 뺄 수 없도록 한다. 두 개의 전자석은 30분 간격으로 교대로 작동하여 온도 상승을 최소화하며, 릴레이 모듈이 이를 제어한다. 평상시에는 5V 전압으로 전자석을 구동하여 전력 소모를 줄인다.

- 좌석 사용: 손님이 음료를 구매한 뒤 RFID 태그가 내장된 진동벨을 받아 책상에 있는 RFID 리더기에 태그한다. RFID 리더기에 호환되는 아두이노 우노 R3 호환 보드(마이크로컨트롤러)가 신호를 인식하고, 블루투스 모듈을 통해 전자석과 연결된 마이크로컨트롤러로 신호를 송신한다. 신호를 받은 마이크로컨트롤러는 배터리에서 전자석으로 가는 전류의 흐름을 차단하여 전자석이 자성을 잃게 하고, 의자를 사용할 수 있게 한다.

- 무단 점유 방지 및 전력 절감: 자기장 센서는 평소에는 전자석과 철판 사이의 자기력을 약하게 유지하다가, 진동벨을 태그하지 않은 사람이 의자를 당길 시 철판과 전자석의 거리가 증가하는 것을 감지한다. 이때 전자석의 작동 전압을 10초간 12V로 일시적으로 강화하여 자기력을 증대시켜 무단 점유를 더욱 강력하게 방지하고 전력 소모를 절감한다.

- 좌석 반납 및 재잠금: 손님이 좌석 사용을 마치고 일어나면, 직원이 테이블 청소 후 의자를 끝까지 밀어 넣는다. 이후 직원용 태그를 RFID 리더기에 태그하면 전자석에 다시 전류가 흘러 자성이 생기고, 의자와 책상이 강하게 결합되어 재잠금된다.

주요 사용 부품: RFID 리더기(RC522), 아두이노 우노R3 호환 보드, 12V 원형 전자석, 아두이노 4채널 5V 릴레이 모듈, 자기장 센서(MLX90393), HC-06 블루투스 모듈, 5V to 12V DC 전원 승압 케이블, SUS430 및 SS400 소재의 철판 등이 활용된다. 회로를 보호하고 미관을 개선하기 위해 RFID 리더기 회로는 아크릴 케이스로, 전자석 회로는 3D 프린팅 케이스로 제작하여 설치한다.

향상된 보안 및 무단 점유 방지 기능: 자기장 센서를 통해 무단으로 의자를 당기는 행위를 감지하고, 이때 전자석의 자기력을 일시적으로 강화(12V 전압 인가)하여 무단 점유를 더욱 강력하게 방지하는 지능적인 잠금 기능을 제공한다.

3) 회로 및 부품 보호: RFID 리더기 회로 케이스(아크릴 및 팰트지)와 전자석 회로 케이스(3D 프린팅)를 제작하여 내부 회로와 부품들을 외부 충격으로부터 보호하고, 시스템의 안정성을 높인다.

4) 효율적인 무선 통신 및 상태 표시: 블루투스 모듈을 활용하여 RFID 리더기 보드와 전자석 제어 보드 간의 무선 통신을 가능하게 하여 시스템 구축의 유연성을 확보한다. 또한, 다이오드의 불빛 변화를 통해 전자석의 자성 활성화(초록불: 자성 작용) 및 비활성화(빨간불: 자성 해지) 상태를 직관적으로 확인할 수 있게 하여 시스템 관리 편의성을 높인다.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

내용

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 향상된 보안 및 무단 점유 방지 기능: 자기장 센서를 통해 무단으로 의자를 당기는 행위를 감지하고, 이때 전자석의 자기력을 일시적으로 강화(12V 전압 인가)하여 무단 점유를 더욱 강력하게 방지하는 지능적인 잠금 기능을 제공한다.
-회로 및 부품 보호: RFID 리더기 회로 케이스(아크릴 및 팰트지)와 전자석 회로 케이스(3D 프린팅)를 제작하여 내부 회로와 부품들을 외부 충격으로부터 보호하고, 시스템의 안정성을 높인다.
+) 회로 및 부품 보호:
+RFID 리더기 회로 케이스(아크릴 및 팰트지)와 전자석 회로 케이스(3D 프린팅)를 제작하여 내부 회로와 부품들을 외부 충격으로부터 보호하고, 시스템의 안정성을 높인다.
-효율적인 무선 통신 및 상태 표시: 블루투스 모듈을 활용하여 RFID 리더기 보드와 전자석 제어 보드 간의 무선 통신을 가능하게 하여 시스템 구축의 유연성을 확보한다. 또한, 다이오드의 불빛 변화를 통해 전자석의 자성 활성화(초록불: 자성 작용) 및 비활성화(빨간불: 자성 해지) 상태를 직관적으로 확인할 수 있게 하여 시스템 관리 편의성을 높인다.
+) 효율적인 무선 통신 및 상태 표시:
+블루투스 모듈을 활용하여 RFID 리더기 보드와 전자석 제어 보드 간의 무선 통신을 가능하게 하여 시스템 구축의 유연성을 확보한다. 또한, 다이오드의 불빛 변화를 통해 전자석의 자성 활성화(초록불: 자성 작용) 및 비활성화(빨간불: 자성 해지) 상태를 직관적으로 확인할 수 있게 하여 시스템 관리 편의성을 높인다.
 ====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====