KR100621078B1 - 공기 품질을 개선하는 방법 및 공기 조화 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 품질을 개선하는 방법 및 공기 조화 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기 조화 시스템은, 적어도 하나 이상의 고정형 공기 조화 기기와, 소정의 관리 영역 내를 이동하며 공기 조화 기기와 연동하는 적어도 하나 이상의 이동형 보조 기기를 포함하는데,
공기 조화 기기는, 소정의 공기 품질 지표의 값을 적정한 범위로 개선시키는 공기 품질 개선 장치와, 주 대류를 일으킴으로써 상기 공기 품질 지표의 값이 개선된 공기를 상기 비정상 영역의 방향으로 전달하는 제1 강제 대류 장치와, 공기 품질 개선 장치 및 강제 대류 장치의 동작을 제어하여 비정상 영역에 대한 주 조치를 취하고, 보조 기기에 대하여 상기 비정상 영역에 대한 보조 조치를 취할 것을 명령하는 제어부를 포함하고,
이동형 보조 기기는, 상기 명령에 따라 상기 비정상 영역으로의 이동을 가능하게 하는 주행부와, 주 대류에 의하여 전달되는 공기를 상기 비정상 영역으로 보조 대류시키는 제2 강제 대류 장치를 포함한다.
공기 조화, 강제 대류, 적외선, 초음파, 공기 품질 맵, 엔코더

Description

공기 품질을 개선하는 방법 및 공기 조화 시스템{Method and air conditioning system for enhancing air quality}
도 1은 관리 영역 내에 주 기기만 존재하는 경우를 나타낸 개략도.
도 2는 관리 영역 내에 주 기기와 보조 기기가 연동하는 경우를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주 기기의 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 기기의 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 공기 센서부에 포함되는 공기 센서의 종류를 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 기기의 외형을 도시한 도면.
도 7은 보조 기기의 이동을 담당하는 주행부 구성의 일 실시예를 도시한 도면.
도 8은 보조 기기가 자신의 위치 및 지향 방향을 파악하기 위하여 측정하여야 하는 요소를 나타내는 도면.
도 9는 주 기기와 보조 기기 간 거리 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 10은 수학식 2에 따라 입사각을 계산하는 방법을 도시한 도면.
도 11은 수학식 3에 따라 입사각을 계산하는 방법을 도시한 도면.
도 12는 기준 신호를 이용하여 바퀴 회전 및 조향 각도와 변위와의 관계를 보정하는 방법의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 13은 측정된 공기 품질 지표의 측정값을 이용하여 관리 영역 전체에서 공기 품질 맵을 구성하는 일 실시예를 도시하는 도면.
도 14는 공기 품질 맵에서 비정상 영역을 표시된 예를 나타낸 도면.
(도면의 주요부분에 대한 부호 설명)
10 : 관리 영역 20, 21, 22, 23, 24 : 비정상 영역
100 : 주 기기 110 : 공기 품질 개선 장치
120 : 강제 대류 장치 130 : 데이터 송수신부
140 : 기준 신호 발신부 150 : 제어부
160 : 맵 관리부 170 : 사용자 인터페이스
210 : 공기 품질 개선 장치 220 : 강제 대류 장치
230 : 데이터 송수신부 240 : 기준 신호 수신부
250 : 제어부 260 : 공기 센서부
270 : 엔코더 280 : 주행부
290 : 위치 계산부
본 발명은 공기 품질을 개선하는 방법 및 공기 조화 시스템에 관한 것이다.
공기 조화란 거주자의 쾌적성 증대, 외부오염의 방지, 작업능률의 향상을 위하여 최적의 실내 공기 조건을 조성하는 것을 의미하는데, 이러한 공기 조화의 요소로는 온도(가열, 냉각), 습도(가습, 제습), 환기, 청정(여과, 필터링)의 4가지가 있다. 사용자들은 집안 전체의 공기가 청정하면서도 쾌적한 상태로 유지되는 상태, 즉 상기 4대 요소가 적절하기 유지되기를 원한다.
하지만, 한 대의 공기 조화 장치(예: 에어컨, 공기청정기 등)로는 집안 전체의 공기를 청정하면서도 쾌적하게 유지하기가 어렵다. 이는 여러 가지의 이유에 의하여 기인할 수 있는데, 대표적인 원인으로는 한 대의 공기 조화 장치가 갖는 용량 한계로 공기 대류에 대한 제약이 있을 수 있고, 집안 곳곳에 센서가 설치되지 않은 이상 집안 전체 공기 상황을 파악하는데 어려움이 있을 수 있기 때문이다.
이러한 대류의 제약을 극복하기 위하여, '삼성전자'에서 출시한 '네트워크 에어컨(network air-conditioner)' 제품은, 팬(fan)과 모터(motor)를 구비하고 대류를 발생시킬 수 있는 보조 기기와, 이와 연동하는 주 기기(주 에어컨이나 주 공기청정기 등)을 구비한다. 상기 보조 기기는 상기 주 기기에서 발생한 대류에너지가 약화되는 곳에서 다시 대류를 일으키게 된다. 이와 같이 부수적 대류를 일으키는 외에, 상기 보조 기기에는 온도 센서, 먼지 센서, 냄새 센서, 가스 센서 또는 풍량 센서가 설치되어 있어서, 그 위치에서의 공기 상황을 감시하고 주 기기에 알림으로써 필요시 주 기기가 풍량, 풍향, 또는 청정 기능을 조절할 수 있도록 한다.
그러나, 이 경우 상기의 보조 기기가 설치된 곳에서만 공기 상황을 감시 또는 감지할 수 있어서 집안 전체의 공기 상황을 파악하는 것은 불가능하다. 그리고, 사용자가 공기 조화가 필요한 공간을 발견하였다 하더라도 수동으로 상기 보조 기기를 이동시켜 동작시켜야 하는 불편함이 따르게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 고려하여 창안된 것으로, 고정형 공기 조화 기기와 이동형 기기를 사용하여 소정의 영역 전체에서 적절한 공기 조화 상태를 유지하는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 상기 고정형 기기와 상기 이동형 기기 간에 효율적인 연동을 통하여, 공기 상황 개선이 필요한 영역에 대하여 신속히 공기 조화 조치를 취할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이를 위하여 상기 이동형 기기의 현재 위치를 정확하게 식별하는 방법 및 시스템도 아울러 제공한다.
그리고, 본 발명은, 상기 영역 내에서 현재 공기 조화 상태를 표시하는 공기 품질 맵(Air Quality Map)을 작성하는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 적어도 하나 이상의 고정형 공기 조화 기기와, 소정의 관리 영역 내를 이동하며 상기 공기 조화 기기와 연동하여 상기 관리 영역 중 소정의 비정상 영역에 대하여 공기 품질 개선 작업을 수행하는 적어도 하 나 이상의 이동형 보조 기기를 포함하는 공기 조화 시스템에서,
상기 공기 조화 기기는, 소정의 공기 품질 지표의 값을 적정한 범위로 개선시키는 공기 품질 개선 장치; 주 대류를 일으킴으로써 상기 공기 품질 지표의 값 개선된 공기를 상기 비정상 영역의 방향으로 전달하는 제1 강제 대류 장치; 및 상기 공기 품질 개선 장치 및 상기 강제 대류 장치의 동작을 제어하여 상기 비정상 영역에 대한 주 조치를 취하고, 상기 보조 기기에 대하여 상기 비정상 영역에 대한 보조 조치를 취할 것을 명령하는 제어부를 포함하고,
상기 보조 기기는, 상기 명령에 따라 상기 비정상 영역으로의 이동을 가능하게 하는 주행부; 및 상기 주 대류에 의하여 전달되는 공기를 상기 비정상 영역으로 보조 대류시키는 제2 강제 대류 장치를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 적어도 하나 이상의 고정형 공기 조화 기기와, 적어도 하나 이상의 이동형 보조 기기간에 상호 연동하여 관리 영역 중 소정의 비정상 영역에 대하여 공기 품질을 개선하는 방법은,
상기 공기 조화 기기가 보조 기기에 상기 비정상 영역에 대한 보조 조치를 취할 것을 명령하는 단계; 상기 보조 조치 명령에 따라서 상기 보조 기기가 상기 비정상 영역으로 이동하는 단계; 상기 공기 조화 기기가 소정의 공기 품질 지표의 값을 적정한 범위로 개선시키고, 주 대류를 일으킴으로써 상기 공기 품질 지표의 값이 개선된 공기를 상기 비정상 영역의 방향으로 전달하는 단계; 및 상기 보조 기기가 상기 주 대류에 의하여 전달된 공기를 상기 비정상 영역으로 보조 대류시키는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명에 따른 공기 조화 시스템은 적어도 하나 이상의 주 기기(100)와, 적어도 하나 이상의 보조 기기(200)를 포함한다.
주 기기(100)는 보조 기기(200)와 통신하여 공기 품질 맵을 작성하고 작성된 공기 품질 맵에 근거하여 공기 품질 개선 조치를 취할 영역에 대한 우선 순위를 정하고, 우선 순위가 앞서는 목적지 영역(이하 우선 영역이라고 함)에 대하여 '주 조치'를 취하고, 보조 기기(200)로 하여금 해당 목적지 영역의 근처로 이동하여 '보조 조치'를 취할 것을 명령(이하, 보조 조치 명령이라 함)한다. 주 기기(100)는 기본적으로 공기 품질 개선을 위한 장치와 품질이 개선된 공기를 송풍할 수 있는 팬-틸트(fan-tilt) 장치를 포함한다. 공기 품질 개선 장치로는, 공기 냉각기(air cooler), 공기 가열기(air heater), 가습기(humidifier), 제습기(dehumidifier), 이온 발생기(ion generator), 먼지 제거기(dust remover), 필터(filter) 등이 있고, 팬-틸트 장치는 품질이 개선된 공기를 강제 대류 시키는 팬(fan)과 대류의 방 향을 조절할 수 있도록 하는 복수의 틸트 바(tilt bar)를 포함한다. 상기 틸트 바(tilt bar)는 공기의 흐름을 수평 방향으로 변화시키는 수평 틸트 바와, 공기의 흐름을 수직 방향으로 변화시키는 수직 틸트 바로 이루어진다.
보조 기기(200)는 공기 품질 관리의 대상이 되는 전체 영역(이하 '관리 영역'이라고 함) 중 임의의 지점에서 공기 품질을 측정하여 주 기기(100)에 송신하고, 주 기기(100)로부터 '보조 조치 명령'이 있으면 우선 영역에 대하여 공기 품질 관리 작업을 수행할 위치(이하 '작업 위치'라 함)로 이동하여, 해당 우선 영역에 대한 보조 조치를 취한다. 보조 기기(200)가 현재 위치에서 작업 위치로 이동하기 위해서는, 현재 위치 및 작업 위치의 절대 좌표를 이용하여 이동하여야 할 변위를 계산하고, 계산된 변위에 따라서 이동하여야 할 것이다.
주 조치는 목적지 영역의 공기 품질 개선을 위하여 주 기기(100)에서 취하는 조치로서, 공기 품질 개선 장치에 의한 품질 개선 조치 및 팬-틸트 장치에 의한 주 대류 조치로 이루어진다. 그리고, 보조 조치는 목적지 영역의 공기 품질 개선을 위하여 보조 기기(200)에서 취하는 조치로서, 상기 주 대류에 의하여 전달되는 공기의 흐름을 목적지 영역으로 흘러가도록 하는 보조 대류 조치를 포함한다.
도 1과 같은 상황을 예로 들면, 관리 영역(10) 내에 종래와 같이 주 기기(90) 만 존재한다고 하면, 주 기기(90)에 의하여 품질이 개선된 공기는 강제 대류에 의하여 관리 영역(10) 내의 다른 곳까지 확산될 수 있다. 그러나, 방과 같이 장애물이 존재하는 등의 구조적 이유로 인하여 주 기기(90) 만으로는 제대로 공기 품질 관리가 되지 않는 영역(20)이 존재할 수 있고, 이 영역은 상당한 시간이 경과하 여도 공기 품질 개선이 이루어지기 어렵다. 만약, 상기 영역(20)까지 적정한 공기 품질 개선이 이루어지도록 하기 위하여 주 기기(90)의 가동 능력을 상승시킨다면 에너지의 소모량이 증가할 뿐만 아니라, 주 기기(90)의 근처 영역에서는 주 기기(90)의 과도한 동작으로 인하여 오히려 쾌적한 공기 상태를 해치게 된다.
그러나, 도 2와 같이 주 기기(100)와 더불어 이동 가능한 보조 기기(200)를 사용하게 되면, 주 기기(100) 만으로 관리되지 않던 영역(200)의 공기 품질을 향상시킬 수 있다. 이를 위하여 주 기기(100)는 보조 기기(200)가 존재하는 방향으로 주 대류를 일으키고, 보조 기기(200)는 상기 영역(20)에 보조 대류를 일으키게 한다. 보조 기기(200)는 이와 같이 단순히 보조 대류를 일으키는 기능만을 가질 수도 있지만, 공기 정화 필터기, 음이온 발생기, 전기방식을 이용한 먼지 흡착기 등 별도의 공기 품질 개선 장치를 내장할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주 기기(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
주 기기(100)는 공기 품질 개선 장치(110)와, 강제 대류 장치(120)와, 데이터 송수신부(130)와, 기준 신호 발신부(140)와, 제어부(150)와, 맵 관리부(160)와, 사용자 인터페이스(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
공기 품질 개선 장치(110)는, 온도, 냄새, 습도, 먼지량, VOC(Volatile Organic Compound) 등의 공기 품질을 나타내는 지표(이하, '공기 품질 지표' 라고 함)를 사용자에게 적정한 범위로 개선시키는 장치이다. 이하 본 명세서에서는 상기 여러 가지 공기 품질을 나타내는 지표를 '공기 품질 지표' 라고 정의하고, 각 공기 품질 지표 별 해당 수치(예컨대, 온도를 공기 품질 지표로 하는 경우에는 섭씨)를 '공기 품질 지표의 값'으로 명확히 구분하여 정의하기로 한다.
만약, 온도를 높일 필요가 있는 경우에는 공기 품질 개선 장치(110)는 공기 가열기(air heater)로서, 온도를 낮출 필요가 있는 경우에는 공기 냉각기(air cooler)으로서 동작할 수 있다. 그리고, 습도를 높일 필요가 있는 경우에는 가습기로, 습도를 낮출 필요가 있는 경우에는 제습기로 동작할 수 있다. 일반적으로, 인간이 추위를 느끼기 시작하는 온도는 5℃, 사람이 더위를 느끼기 시작하는 온도: 28℃이며, 인간이 거주하기에 가장 알맞은 온도영역: 18℃~22℃로 알려져 있다. 그리고, 인간이 생활하기에 적합한 습도는 50%~60% 정도로 알려져 있다.
이외에 냄새, 먼지, 또는 VOC를 제거하는 장치로서 동작할 수도 있다. 이와 같은 공기 품질 개선을 위한 개별적인 장치와 관련하여 종래에 많은 기술들이 알려져 있으므로, 그 구체적 구성 및 동작에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.
강제 대류 장치(120)는, 품질이 개선된 공기를 관리 영역 중 특정 영역으로 전달하기 위하여 특정 영역 방향으로 강제 대류를 일으키는 장치이다. 이와 같이 강제 대류를 일으키는 장치로는 통상, 팬 회전 장치가 사용되며, 강제 대류를 전달하는 방향은 틸트 바(tilt bar)에 의하여 조절될 수 있다. 틸트 바는 수평 방향으로 대류 방향을 조절하는 수평 틸트 바와, 수직 방향으로 대류 방향을 조절하는 수직 틸트 바로 구성될 수 있다.
데이터 송수신부(130)는, 보조 기기(200)와 무선으로 데이터를 송수신한다. 이러한 무선 통신 방법으로는 IEEE 802.11 계열 표준에 따른 무선 랜(wireless LAN) 방식, IEEE 802.15.3 표준에 따른 무선 팬(wireless PAN) 방식, 블루투스(bluetooth) 통신 방식, 또는 적외선 통신(IR) 방식 등을 이용할 수 있다.
데이터 송수신부(130)는 보조 기기(200)로부터 공기 품질 맵 엘리먼트(Air quality map element), 즉 특정 위치에서의 좌표 정보 및 공기 품질 정보를 수신한다. 공기 품질 맵 엘리먼트는 예를 들어, (x, y, Q1, Q2, .... , Qn)으로 나타낼 수 있다. 여기서, x는 공기 품질을 측정한 특정 위치의 x좌표를, y는 특정 위치의 y좌표를 나타내고, Q1 내지 Qn은 주 기기(100) 및 보조 기기(200)에서 이용하는 각각의 공기 품질 지표의 값을 나타낸다. 여기서, n은 1보다 크거나 같은 정수 인덱스를 의미한다.
그리고, 데이터 송수신부(130)는 제어부(150)로부터 보조 조치 명령을 전달받아 이를 보조 기기(200)로 송신한다.
기준 신호 발신부(140)는, 보조 기기(200)의 위치 파악하는데 기준이 되는 소정의 신호(이하, 기준 신호라 함)를 전송한다. 기준 신호 발신부(140)는 제1 발신부(141)와 제2 발신부(142)를 포함한다. 제1 발신부(141)는, 보조 기기로봇의 위치를 검출하기 위하여 음파 예컨대 초음파를 발신한다. 제2 발신부(142)는, 초음파가 발신되는 순간에 시간 동기 신호를 발신한다. 시간 동기 신호는 초음파의 발신과 수신간의 시간차를 이용하여 주 기기(100)와 보조 기기(200)와의 위치 관계를 측정하기 위한 것이다. 시간 동기 신호는 초음파보다 전파 속도가 매우 큰 신호로서, 예컨대 적외선(IR, Infra-Red) 또는 고주파 신호(RF, Radio Frequency)일 수 있다. 제2 발신부(142)가 적외선을 사용하는 경우에는 전면의 소정 각도(예: 160도) 전체로 일시에 발사할 수 있는 적외선 소스를 갖는다.
이와 같이 기준 신호 발신부(140)는 보조 기기(200)가 자신의 위치를 파악하거나 위치를 보정하기 위한 기준이 되는 신호를 전송하지만, 만약 보조 기기(200)가 스스로 절대 좌표상의 위치를 파악하도록 구현되는 경우라면 기준 신호 발신부(140)는 생략될 수 있다. 이상에서는 주기기를 기준으로 보조기기의 위치를 파악하는 방법을 구성하는 하나의 장치를 보였으나 본 발명은 주기기를 기준으로 하여 보조기기의 위치를 파악하는 여러가지 다른 방법이 쉽게 적용될 수 있음을 밝혀 둔다. 이외에도 보조기기가 독자적으로 실내에서의 자신의 절대적인 위치를 알고 또한 주기기의 절대적인 위치를 알아내어 이를 바탕으로 상호간의 거리, 방향적 위치를 제시할 수도 있을 것이다.
맵 관리부(160)는, 데이터 송수신부(130)로부터 수신되는 공기 품질 맵 엘리먼트를 이용하여 관리 영역 전체에 대한 공기 품질 맵을 업데이트하며, 업데이트된 공기 품질 맵에 근거하여 공기 품질 개선 조치를 취할 목적지 영역에 대한 우선 순위를 결정한다.
사용자 인터페이스(170)는 사용자의 명령을 입력 받거나, 현재 공기 품질 상태에 관한 정보를 사용자에게 디스플레이 한다. 사용자의 명령 입력은 버튼 입력, 리모콘 입력 또는 터치 스크린 입력 방식을 이용할 수 있는데, 이러한 사용자 명령으로는 주 기기(100) 및 보조 기기(200)의 자동 또는 수동 동작을 설정하는 명령, 공기 품질을 개선할 영역에 대한 우선 순위를 설정하는 명령 등이 있다. 그리고, 사용자에 대한 디스플레이는 LCD, LED 등의 표시 장치를 이용하여 구현될 수 있는데, 이를 통하여 현재 온도, 습도, 먼지량(청정도), 오염 정도 등 각 공기 품질 지표의 현재 값과, 목표 값 등이 표시될 수 있다.
제어부(150)는, 주 기기(100) 내의 다른 구성요소들의 전반적인 동작을 제어하고, 맵 관리부(160)로부터 우선 순위가 앞서는 영역, 즉 우선 영역에 관한 위치 정보 및 개선할 공기 품질 지표에 관한 정보(종류 및 목표 값)를 수신하여 이에 따른 주 조치를 취함과 아울러, 해당 우선 영역에 대한 보조 조치 명령을 데이터 송수신부(130)를 통하여 보조 기기(200)에 전송한다. 보조 조치 명령에는 우선 영역에 대한 위치 정보와, 보조 기기(200)가 해당 우선 영역에 대하여 보조 조치를 취하기 위해 이동하여야 할 작업 위치와, 우선 영역에서 개선해야 할 공기 품질 지표의 종류 및 해당 지표에 대한 목표 값 등이 포함된다. 제어부(150)는 주 조치를 취할 때에는 공기 품질 개선 장치(110) 및 강제 대류 장치(120)의 동작을 제어함으로써, 공기 품질을 개선하고 개선된 공기를 우선 영역을 향하여 강제 대류(주 대류)시킨다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 기기(200)의 구성을 나타낸 블록도이다.
보조 기기(200)는 공기 품질 개선 장치(210)와, 강제 대류 장치(220)와, 데이터 송수신부(230)와, 기준 신호 수신부(240)와, 제어부(250)와, 공기 센서부(260)와, 엔코더(270)와, 주행부(280)와, 위치 계산부(290)를 포함하여 구성될 수 있다.
공기 품질 개선 장치(210)는, 주 기기(100)에서의 공기 품질 개선 장치(110)와 마찬가지로 공기 품질 지표의 값을 사용자에게 적정한 범위로 개선시키는 장치이다. 따라서, 주 기기(100)의 공기 품질 개선 장치(110)와 독립적으로 동작하여 보조 기기(200) 주변의 공기 품질을 개선시킨다. 그러나, 보조 기기(200)에 공기 품질 개선 장치(210)가 필수적으로 구비되어야 하는 것은 아니고, 주 기기(100)의 공기 품질 개선 장치(110) 만을 이용하는 실시예도 생각할 수 있다.
강제 대류 장치(220)는, 주 기기(100)로부터 주 대류 되어 전달되는 공기를 우선 영역으로 강제 대류(보조 대류) 시킨다. 이와 같이 보조 대류를 일으키는 장치로는 통상, 팬 회전 장치를 사용할 수 있으며, 보조 대류 방향을 조절하기 위하여 틸트 바(tilt bar)를 더 구비할 수 있다.
데이터 송수신부(230)는, 주 기기(100)의 데이터 송수신부(130)와 마찬가지로, IEEE 802.11 계열 표준에 따른 무선 랜(wireless LAN) 방식, IEEE 802.15.3 표준에 따른 무선 팬(wireless PAN) 방식, 블루투스(bluetooth) 통신 방식, 또는 적외선 통신 방식 등에 의하여 구현될 수 있다.
기준 신호 수신부(240)는, 주 기기(100)의 기준 신호 발신부(140)에 대응하여, 제1 수신부(241)와 제2 수신부(242)을 포함한다. 제1수신부(241)는, 주 기기(100)에서 발신되어 보조 기기(200)으로 입사되는 초음파를 수신하는 소정 개수(적어도 2개 이상)의 초음파 센서를 포함한다. 이러한 초음파 센서는 보조 기기(200)의 외주면을 따라서 등각도로 배치될 수 있다.
그리고, 제2 수신부(242)는, 주 기기(100)에서 발신되어 보조 기기(200)으로 입사되는 시간 동기 신호를 수신한다. 제2 발신부(142)가 송출하는 신호가 적외선인 경우에는, 제2 수신부(242)는 상기 송출되는 적외선만 선택적으로 통과되는 필터를 장착하여 다른 주파수의 빛에 의한 간섭 효과를 줄일 수 있다.
공기 센서부(260)는, 공기의 상태를 감지하여 그 상태에 따른 전기신호로 바꾸어 준다. 이 때 전기신호의 세기는 각 공기 품질 지표(온도, 습도 등)의 정도가 높을수록 전기신호의 세기가 강해지거나 약해지므로 해당 공기 품질 지표에 관한 전기신호의 세기를 측정하면 역으로 공기 품질 지표의 값을 알 수 있다.
공기 센서부(260)는 도 5에서 도시하는 바와 같이 온도 센서(261), 습도 센서(262), 먼지 센서(263), VOC 센서(264), 냄새 센서(265) 중 적어도 하나의 센서를 포함한다. 온도 센서(261) 및 습도 센서(262)에 관하여는 종래에 많은 구현 방법이 알려져 있으므로 부가적인 설명을 생략한다. 그리고, 먼지 센서(263), VOC 센서(264), 냄새 센서(265)도 종래 기술에 의하여 구현된 방법을 사용하여 구현할 수 있다.
구체적인 예를 들자면, 먼지 센서(263)는 미국특허 5163202호("Dust detector for vacuum cleaner"), 또는 미국특허 5319827호("Device of sensing dust for a vacuum cleaner") 등에서 게시된 바에 따라 구현될 수 있고, VOC 센서(264)는 미국특허 5445795호("Volatile organic compound sensing devices"), 또는 미국특허 6716406호("Control system for a photocatalytic air purifier") 등에서 게시된 바에 따라서 구현될 수 있다. 그리고, 냄새 센서(265)는 미국특허 5047214호(Smell sensing element and smell sensing device), 또는 미국특허 5352867호 ("Heat cooking apparatus with smell sensor") 등에서 게시된 바에 따라서 구현될 수 있다.
엔코더(270)는, 보조 기기(200)의 이전 위치와 현재 위치 사이의 위치 변화(변위) 및 방향 변화를 측정한다. 엔코더(270)는 주행부(280)에서 바퀴의 회전속도 및 보조 기기(200)의 주행 각도(도 7에서 조향축(307)의 회전각도)를 이용하여 위치 변화 및 방향 변화를 계산하게 된다. 다만, 엔코더(270)는 바퀴의 움직임을 감지하는 장치이므로 바퀴가 미끄러지는 상황, 기기가 전복되는 상황 등 비정상적 상황에서는 올바른 계산이 되지 않을 수 있다.
엔코더(270)를 이용하면 움직인 위치 및 방향을 적분하여 현재의 보조 기기(200)의 위치의 변화량을 알 수 있다. 만일 적분 오차가 없다면 엔코더(270)만으로도 보조 기기(200)의 현재 위치 및 기준 위치로부터의 위치 변화량을 알 수 있다. 이것은 주행 거리계(odometry)와 같이 짧은 기간 동안 측정을 하는 경우에는 비교적 정확하지만 오차의 샘플링시 마다 오차가 누적될 수 있다.
따라서, 기준 신호 발신부(140)에서 전송되는 기준 신호를 이용하여 수시로 엔코더(270)에서의 계산시 누적된 오차를 보정할 수 있다. 이에 관한 보다 자세한 설명은 도 12의 설명에서 하기로 한다.
주행부(280)는, 제어부(250)의 제어에 따라서, 위치 계산부(290)에 의하여 계산되는 이동 변위 만큼 보조 기기(200)를 이동시킨다. 주행부(280)의 구조에 관한 보다 자세한 설명은 도 7의 설명에서 하기로 한다.
위치 계산부(290)는, 시간 동기 신호가 수신된 시간과 초음파가 수신된 시간 의 시간차를 이용하여 기준 신호 발신부(140) 내의 제1 발신부로부터 기준 신호 수신부(240) 내의 제1 수신부까지의 거리, 즉 주 기기(100)과 보조 기기(200) 사이의 거리(L)를 계산한다. 또한, 위치 계산부(290)는 제1 수신부에 마련된 2개 이상의 초음파 센서간의 초음파 수신 시간차를 이용하여 보조 기기(200)으로의 초음파 입사각(θ)을 계산한다. 그리고, 절대 방위각을 계측하는 수단을 이용하여 보조 기기(200)가 지향하는 방향, 즉 절대 방위각(γ)을 측정한다. 이러한 절대 방위각 계측 수단으로는, 예컨대 자이로스코프(gyro-scope)나 마그네틱 콤파스(magnetic compass) 등을 이용할 수 있다. 위치 계산부(290)는 위에서 구한 L, θ, 및 γ를 이용하여 현재 보조 기기(200)의 정확한 현재 위치 및 보조 기기(200)가 지향하는 방향을 계산할 수 있다. 이에 관한 보다 자세한 설명은 도 8 내지 도 11의 설명에서 하기로 한다.
또한, 위치 계산부(290)는 엔코더(270)에서 측정되는 현재 위치와 상기 계산된 현재 위치를 비교함으로써, 엔코더(270)에서의 측정 오류를 보정할 수 있다.
제어부(250)는, 보조 기기(200) 내의 다른 구성요소들의 전반적인 동작을 제어하고, 공기 센서부(260)에서 감지된 공기 품질 지표의 값 및 해당 위치 정보를 데이터 송수신부(230)를 통하여 주 기기(100)에 전송한다. 그리고, 주 기기(100)로부터 전송된 보조 조치 명령을 데이터 송수신부(230)를 통하여 수신하면, 위치 계산부(290)로 하여금 이동하여야 할 변위를 계산하게 하고 계산된 변위 만큼 이동하여 작업 위치에 도달할 수 있도록 주행부(280)를 제어한다. 제어부(250)가 작업 위치로의 이동을 위해 주행부(280)를 제어하는 것은, 엔코더(270)에서 변위를 측정하 는 과정에서 이용하는 바퀴 회전 및 주행 각도와, 변위 간의 관계를 그대로 이용할 수 있다. 현재 위치로부터 목적 위치까지의 이동은 최단 직선 거리를 통하여 이동하는 것으로 하고, 보조 기기(200)의 지향 방향과 현재 위치로부터 작업 위치로 향하는 방향이 일치하지 않는 경우에는 먼저, 양 방향이 일치하도록 보조 기기(200)의 지향 방향을 바꾼 후에 이동하는 방법을 생각할 수 있다.
한편 제어부(250)는, 보조 기기(200)가 작업 위치에 도달하면 공기 품질 개선 장치(210) 및 강제 대류 장치(220), 또는 강제 대류 장치(220)의 동작을 제어함으로써 우선 영역에 대한 보조 조치를 취할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 기기(200)의 외형을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 보조 기기(200)는 등각도로 배치된 복수의 제1 수신부(241a, 241b, 241c, 등) 및 적어도 하나 이상의 제2 수신부(242)를 구비한다. 그리고, 강제 대류 장치(220)는 송풍력을 발생하는 팬(fan)과 송풍 방향을 조절하는 틸트 바로 구성될 수 있다. 그리고, 주행부(280)는 소정 개수의 바퀴(301, 302, 303 등)를 포함한다.
도 7은 보조 기기(200)의 이동을 담당하는 주행부(280) 구성의 일 실시예를 도시한 도면이다. 주행부(280)는, 주행 바퀴(302, 303), 조향 바퀴(301), 하부 지지판(305), 및 동력 전달부(306)를 포함하여 구성될 수 있다.
주행 바퀴(302, 303)는 하부 지지판(305)의 양측에 회전 가능하게 연결되며, 각각 연동축(316)에 의해 고정되며, 연동축(316)은 다수개의 고정 브라켓(317)에 의해 회전 가능한 상태로 고정된다.
또한, 하부 지지판(305)의 하부에는 조향 바퀴(301)가 구비되며, 구조상 안정성을 위하여 조향 바퀴(301)의 반대측에 종동 바퀴(304)가 더 구비될 수 있다. 조향 바퀴(301)는 제어부(250)이 명령에 의하여 조향축(307)을 따라서 소정의 '조향 각도' 만큼 회전할 수 있도록 되어 있다.
동력 전달부(306)는 에너지 원으로부터 생성된 동력을 주행 바퀴(302, 303)에 전달하는 기능을 하는데, 도 7에서는 그 세부 구성을 별도로 도시한다.
그 세부 구성을 보면, 연동축(316)에는 연동기어(315)가 축설되며, 이와 치합되도록 모터(311)의 구동축(313)에 구동기어(314)가 축설된다. 모터(311)가 구동되면 구동기어(314)가 회전하면서, 연동기어(315)를 회전시키고, 이에 연동축(316)과 주행 바퀴(303)가 회전된다. 연동축(316)에는 원주방향으로 다수개의 예를 들어, 슬릿이 형성된 슬릿 원판(312)을 축설되고, 슬릿 원판(312)의 양측으로 발광센서(318)와 수광센서(320)를 배치하여 슬릿 사이로 발광센서(318)에서 빛을 송출하고 수광센서(320)가 빛을 수신하면 전기신호를 발생하도록 하고 이 신호는 엔코더(도 4의 270)로 입력된다. 엔코더(270)는 입력된 전기신호를 개별적으로 연산하여 보조 기기(200)의 변위를 측정할 수 있다.
도 8 내지 도 11은 주 기기(100)로부터 발신되는 기준 신호를 이용하여 보조 기기(200)가 자신의 위치 및 지향 방향을 파악하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 주 기기(100)과 보조 기기(200)과의 위치관계는 (L, θ, γ)에 의해 완전히 표현될 수 있다. 여기서 L은 주 기기(100)의 기준 위치로부터 보조 기기(200)까지의 거리이며, θ는 보조 기기(200)의 각도 기준 축인 보 조 기기(200)의 x축에 대한 초음파 입사각이며, γ는 보조 기기(200)이 지향하고 있는 방향을 나타낸다.
도 9는 주 기기(100)와 보조 기기(200) 간 거리 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 위치 계산부(290)는 수신된 초음파와 시간 동기 신호를 이용하여, 다음 수학식 1과 같이 거리 L을 계산한다.
Figure 112004043503654-pat00001
여기서, cS는 음속을 의미하며 그 크기는 340m/sec 이고, Δt는 도킹 스테이션에서 초음파를 발신한 시점부터 보조 기기(200)이 초음파를 수신한 시점간의 시간차를 의미한다.
주 기기(100)의 제1 발신부(141)에서 초음파를 발신하는 동시에, 제2 발신부(142)에서 시간 동기 신호 예컨대 고주파(RF, radio frequency) 신호 또는 적외선(IR, infra red) 신호를 발신한다. 이 때, 보조 기기(200)는 제2 수신부(242)에서 시간 동기 신호를 수신한 순간으로부터 제1 수신부(311)에서 초음파를 수신한 순간까지의 시간차 Δt를 측정할 수 있다. 따라서, 측정된 Δt와 음속(c=340 m/sec)을 곱셈하여 거리(L)를 계산할 수 있다.
도 10 및 도 11은 보조 기기(200)에 마련된 제1 수신부(241)에서 수신한 초음파를 이용하여, 위치 계산부(290)에서 입사각 θ를 계산하는 방법을 도시한 것이다.
위치 계산부(290)는 제1 수신부(241)에 마련된 2개 이상의 초음파 센서간의 초음파 수신 시간차를 이용하여 보조 기기(200)으로의 초음파 입사각 θ를 예컨대 다음 수학식 2 또는 수학식 3과 같이 계산한다. 도 10은 수학식 2에 해당하는 도면이고, 도 11은 수학식 3에 해당하는 도면이다.
Figure 112004043503654-pat00002
인 경우,
Figure 112004043503654-pat00003
여기서, t1 은 첫 번째 초음파 센서에 초음파가 수신된 시간이고, t2 는 두 번째 초음파 센서에 초음파가 수신된 시간이다. R은 보조 기기(200)의 중심 좌표로부터 초음파 센서가 설치된 원의 반지름이고, M은 설치된 초음파 센서 개수이고, c는 음속인 340 m/sec 이다. n은 보조 기기(200)의 중심 좌표로부터 초음파 입사 각도 측정의 기준 센서를 1번째 센서로 지정할 때, 초음파가 수신되는 초음파 센서의 차례이다.
그러나,
Figure 112004043503654-pat00004
인 경우, 예컨대 제1수신부(311)에 2개의 초음파 센서가 마련된 경우에는 다음 수학식 3과 같이 입사각 θ가 구해진다.
Figure 112004043503654-pat00005
보조 기기(200)는 수학식 1 내지 수학식 3에 의하여 구해진 (L, θ)에 의하여 주 기기(100)의 위치 및 방향을 결정할 수 있다. 그러나, 주 기기(100)은 (L, θ)만으로는 보조 기기(200)의 현재 위치를 결정할 수 없다. 도 8을 참조하면, (L, θ)에 의해 결정되는 보조 기기(200)의 위치는 무수히 많다. 이 때 절대 방위각 γ가 정해짐으로써, 보조 기기(200)의 현재 위치가 결정된다. 그와 동시에 보조 기기(200)이 지향하는 방향도 결정된다.
이러한 절대 방위각 계측 수단으로는, 예컨대 자이로스코프(gyro-scope)나 마그네틱 콤파스(magnetic compass) 등을 이용할 수 있다.
이와 같이, 보조 기기(200)는 주 기기(100)로부터 기준 신호를 수신함으로써 자신의 위치를 파악할 수 있으며, 이동해야 할 목적지의 거리와 방향을 알 수 있다. 그러나, 보조 기기(200)가 항상 주 기기(100)가 송출하는 기준 신호를 수신할 수 있는 위치에 존재하는 것은 아니므로, 보조적으로 자체의 엔코더(270)로부터 측정된 바퀴 회전 및 주행 각도와, 변위 간의 관계를 이용할 수 있다.
이러한 관계를 이용하기 위해서는 바퀴 회전 및 조향 각도와 변위와의 관계가 정확하게 설정되어야 할 것인데, 이를 위하여 주 기기(100)로부터 수신되는 기준 신호를 이용하여 상기 관계를 보정할 수 있다.
도 12는 이러한 보정 방법의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
보조 기기(200)는 주 기기(100)의 적외선 전송 범위인 160도를 벗어나기 위해 이동한다. 대체적으로 처음 받은 적외선 신호의 법선보다 큰 각도축으로 이동하되, 정밀도를 높이기 위해 주기기에 되도록 가까운 방향으로 이동하면 쉽게 160도 를 벗어날 수 있다. 보조 기기(200)는 전송 범위를 벗어나 더 이상 적외선 신호를 받지 못하면 이 때부터 다시 전송 범위 내로 들어오되 주기기와 의 거리를 일정하게 유지하면서 원주형으로 회전한다. 이후 다시 160도 반대편을 벗어날 때까지 계속적으로 적외선이 닿는 부위를 추적하여 이를 바탕으로 160도 반대편을 벗어날 때 엔코더(270)의 측정에 의한 각도(예: 158도)와 160도의 차이를 고려하여 바퀴 회전 및 주행 각도와, 변위 간의 관계를 보정할 수 있다.
이러한 보정 과정은 보조 기기(200)가 실제로 작동하기 전 영점 조정 방법으로서 수행될 수도 있지만, 실제로 보조 기기(200)가 작동하면서 수시로 160도 범위를 벗어날 때 마다 수행될 수도 있다.
도 13은 몇 개의 지점에서 측정된 공기 품질 지표의 값을 이용하여 관리 영역 전체에서 공기 품질 맵을 구성하는 일 실시예를 도시하는 도면이다.
공기 품질 맵이란 측정하고자 하는 공간, 즉 관리 영역 내의 온도, 습도, 냄새, 먼지, VOC 등 하나 이상의 공기 품질 지표의 값의 분포를 해당 위치 정보와 함께 표현한 것을 뜻한다. 공기 품질 맵 상에는 관리 영역 내의 벽, 문, 창문 등의 장애물과, 주 기기(100)의 위치 등이 함께 맵 형태로 표현된다.
공기 품질 맵은 도 13에 도시하는 바와 같이, 관리 영역(10) 내의 해당 측정 지점(2차원 좌표)에서의 공기 품질 지표의 측정 값을 높이 방향으로 표시하는 방법으로 작성될 수 있다. 그리고, 이러한 측정 값은 만약, 하나의 측정 지점에서 시간에 따라서 복수의 측정 값들이 존재하면 상기 복수의 측정 값들로부터 추정되는 대표값으로 나타낼 수 있다. 이러한 대표값에는 평균값(mean), 중간값(median) 등이 있다.
각각의 측정 지점에서 공기 품질 지표의 측정 값이 결정되면 근접한 측정 지점 간의 측정 값을 삼각형으로 연결함으로써, 측정 지점 이외의 지점에서의 측정 값을 보정할 수 있다. 예를 들어, 'X'로 표시된 지점(13)에서의 공기 품질 지표의 값은 그 지점에서 수직으로 연장하여 교차하는 삼각형(15)의 지점(14)의 높이가 된다.
이와 같이, 측정 지점들의 집합으로 형성되는 폐곡선 내의 영역(11)에서는 이상의 방법으로 공기 품질 지표의 값을 구할 수 있지만, 이외의 영역(12)에서는 이상의 방법을 적용하기 어렵다. 이외의 영역(12)에서는 예를 들어, 거리에 반비례하여 공기 품질 지표의 값이 낮아지는 것으로 하여 공기 품질 맵을 구성할 수 있다. 이러한 공기 품질 맵은 각각의 공기 품질 지표 별로 작성될 수 있다.
이와 같이, 공기 품질 맵을 구성하기 위해서 보조 기기(200)는 관리 영역(10) 내의 여러 지점을 움직이면서 공기 품질 지표의 값을 공기 센서부(260)에 의하여 측정함과 아울러, 관리 영역(10) 내에서 장애물이 존재하는 위치를 파악한다. 장애물 위치 파악을 위해, 보조 기기(200)는 초음파 또는 적외선과 같은 장애물 감지 수단을 이용할 수 있다.
보다 자세히 보면, 보조 기기(200)는 수직 방향으로 부착되어 있는 IR 센서의 출력값의 차를 비교하여 장애물의 높이를 가늠할 수 있고, 초음파에서는 포착이 되고 IR 센서에서는 확률적으로 낮게 포착이 되는 물체를 유리와 같이 투과성이 있는 물체로 인식할 수 있다. 이러한 장애물 높이와 재질에 관한 인식은 접근하지 말 아야 할 물체와 접근이 필요한 물체를 구분하는데 도움을 준다. 또한, 투과성이 있는 물체 중 시간의 흐름에 따라 존재 유무가 달라지는 부분은 창문으로 인식할 수 있다. 여기서 중요한 것은 출입문과 같이 격리된 공간과 연결할 수 있는 통로를 파악하는 것인데 이는 장애물로 인지되지만 시간의 흐름에 따라 장애물이 없는 곳으로 파악되기도 하는 지역으로서 부근에서 공기 품질 지표의 값의 급격한 변화가 감지되는 곳이 바로 이러한 통로 지역이 된다.
한편, 보조 기기(200)는 데이터 송수신부(230)를 통하여 주 기기(100)에 공기 품질 맵 엘리먼트(측정 위치 및 공기 품질 정보)를 전송하는데, 이 때 이와 아울러 장애물의 위치 정보도 함께 전송하게 된다.
도 14는 공기 품질 맵에서 비정상 영역을 표시된 예를 나타낸 도면이다.
맵 관리부(160)가 보조 기기(200)로부터 수신된 공기 품질 맵 엘리먼트 및 장애물 위치 정보를 이용하여 공기 품질 맵을 작성하면, 공기 품질 맵에서 공기 품질 지표의 값이 소정의 임계치를 벗어나는 영역(21 내지 24; 이하, 비정상 영역이라 함)을 설정하고 이 영역들에 대하여 우선 순위를 부여한다. 예를 들어, 특정 영역에서 주 기기(100) 및 보조 기기(200)가 협동하여 관리하고자 하는 공기 품질 지표의 값들 중, 하나만 상기 소정의 임계치를 벗어나면 그 영역은 비정상 영역으로 설정될 수 있다. 상기 소정의 임계치는 공기 품질 지표의 상한선과 하한선을 의미하는 것이며, 공기 품질 지표가 상기 상한선보다 크거나 상기 하한선보다 작으면 상기 소정의 임계치를 벗어나는 것이 된다. 물론, 상한선과 하한선 중 하나만 존재하는 공기 품질 지표도 있을 수 있다.
이러한, 비정상 영역(21 내지 24) 중에서 우선 순위를 결정하는 방법은, 예컨대, 공기 품질 지표들에 대하여 중요도에 따른 우선 순위를 둠으로써 결정할 수 있다. 즉, 첫번째 비정상 영역은 온도가 임계치를 벗어나 있고, 두번째 비정상 영역은 청정도가 임계치를 벗어나 있으며, 청정도에 비하여 온도가 더 중요하다고 하면, 첫번째 비정상 영역이 우선 영역이 된다. 물론, 중요도가 같은 경우에는 임계치를 벗어난 정도가 큰 비정상 영역이 우선 영역이 될 것이다.
비정상 영역 중에서 우선 순위를 결정하는 다른 방법으로서, 공기 품질 맵에서 설정된 비정상 영역(21 내지 24)을 사용자 인터페이스(170)에 의하여 사용자에게 보여주고 사용자로부터 직접 우선 순위를 결정하도록 하는 방법도 있다. 그리고, 또 다른 방법으로서, 보조 기기(200)에 인감지 센서(human detection sensor)를 배치하여, 상기 비정상 영역(21 내지 24) 중에서 사람이 존재하는 위치에 우선 순위를 부여하는 방법도 생각할 수 있다.
주 기기(100)는 맵 관리부(160)에 의하여 우선 영역이 결정되면, 주 조치(공기 품질 개선 조치 및 주 대류 조치)를 취함과 아울러, 데이터 송수신부(130)를 통하여 보조 기기(200)에 보조 조치 명령을 전달한다. 보조 조치 명령에는 우선 영역에 대한 위치 정보와, 보조 기기(200)가 해당 우선 영역에 대하여 보조 조치를 취하기 위해 이동하여야 할 작업 위치와, 우선 영역에서 개선해야 할 공기 품질 지표 및 해당 지표별 목표 값 등이 포함된다. 이러한 작업 위치는 우선 영역의 근처에 위치하며 우선 영역에 대한 작업이 용이한 위치가 선정되어야 한다. 예컨대, 작업 위치로는 보조 기기(200)의 현재 위치와 우선 영역의 경계에 존재하는 점 중에서 가장 가까운 점을 선정할 수 있다. 그러나, 우선 영역이 방과 같이 폐쇄된 공간으로서 통로만 존재하는 경우에 통로 위치 근처를 작업 위치로 선정한다.
보조 기기(200)는 보조 조치 명령에 따라서 작업 위치로 이동하고, 주 대류에 의하여 전달되는 개선된 품질의 공기가 우선 영역으로 전달되도록 보조 대류를 일으킨다. 보조 기기(200)는 자신에게 부착된 센서를 통해 개선된 품질의 공기가 도달하기 시작한다는 것을 감지한 후 보조 대류를 일으키도록 할 수 있다.
보조 기기(200)가 상당 시간 보조 대류를 일으킨 결과, 보조 조치 명령에 포함된 특정 공기 품질 지표에 대하여 목표 값에 도달한 것으로 공기 센서부(260)에 의하여 감지되면, 보조 기기(200)는 이를 주 기기(100)에 통보하고, 보조 조치 명령에 포함된 다음 공기 품질 지표에 대한 개선 작업을 주 기기(100)와 보조 기기(200)가 연동하여 수행한다.
통상, 공기 냉각기를 사용하여 온도를 낮추는 동작을 하게 되면 습도도 같이 낮추어지므로 공기 냉각을 수행하는 과정에서 어느 정도 습도를 조절하는 효과가 발생되나, 너무 급격한 온도 저감으로 습도가 목표상태 이하로 낮아진 경우에는 보조 기기(200)에 부착된 습도 조절 장치를 통해 습도를 상승시킬 수도 있다.
이와 같은 품질 지표에 대한 개선 작업은 보조 조치 명령에 포함된 모든 목표 값이 달성될 때까지 해당 공기 품질 지표에 대하여 수행된다.
한편, 먼지를 제거하는 작업에서, 먼지는 대부분 아래에 깔리므로 보조 대류의 출력방향을 바닥을 향하게 하여, 먼지를 솟아오르게 하면 보다 빠른 시간 내에 보조 기기(200)에 설치되는 공기 청정기를 이용하여 먼지를 제거할 수 있다.
우선 영역에 대한 공기 품질 개선 작업이 종료되고 공기 품질 지표의 값이 목표 범위 내로 조절되었을 경우, 또는 사용자에 의해 작동의 중지 명령이 내려진 경우에, 보조 기기(200)는 상기 작업을 멈추고 우선 영역 내에 직접 들어가서 우선 영역 전체에서 제대로 공기 품질 개선이 이루어졌는가를 공기 센서부(260)를 통하여 검증한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
본 발명에 따르면, 상기 보조 기기와 본 기기의 연동을 통하여 집안 전체 공기의 품질을 향상시키는 효과가 있다. 보다 구체적으로는 본 기기 단독으로는 실내 공기의 품질을 목적하는 정도까지 개선시키기가 용이하지 않은 복잡한 구조의 실내 공간에서도 시간적으로나 공간적으로 효율적인 공기 품질 개선이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 한 대의 보조 기기만으로도 소정 영역 내의 곳곳의 상황을 주 기기에 통지하여 공기 조화를 수행함으로써, 다수의 보조 기기 또는 센서를 설치하는 방법과 비교할 때 공간 절약 효과 및 비용 절감 효과를 가져올 수 있다.

Claims (17)

  1. 적어도 하나 이상의 고정형 공기 조화 기기와, 소정의 관리 영역 내를 이동하며 상기 공기 조화 기기와 연동하여 상기 관리 영역 중 소정의 비정상 영역에 대하여 공기 품질 개선 작업을 수행하는 적어도 하나 이상의 이동형 보조 기기를 포함하는 공기 조화 시스템으로서,
    상기 공기 조화 기기는,
    소정의 공기 품질 지표의 값을 적정한 범위로 개선시키는 공기 품질 개선 장치;
    주 대류를 일으킴으로써 상기 공기 품질 지표의 값이 개선된 공기를 상기 비정상 영역의 방향으로 전달하는 제1 강제 대류 장치; 및
    상기 공기 품질 개선 장치 및 상기 강제 대류 장치의 동작을 제어하여 상기 비정상 영역에 대한 주 조치를 취하고, 상기 보조 기기에 대하여 상기 비정상 영역에 대한 보조 조치를 취할 것을 명령하는 제어부를 포함하고,
    상기 보조 기기는,
    상기 명령에 따라 상기 비정상 영역으로의 이동을 가능하게 하는 주행부; 및
    상기 주 대류에 의하여 전달되는 공기를 상기 비정상 영역으로 보조 대류시키는 제2 강제 대류 장치를 포함하는, 공기 조화 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공기 품질 개선 장치는
    공기 냉각기, 공기 가열기, 이온 발생기, 먼지 제거기, 가습기, 제습기 또는 필터 중 적어도 하나를 포함하는, 공기 조화 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 강제 대류 장치 및 상기 제2 강제 대류 장치는
    공기를 강제 대류 시키는 팬(fan)과, 대류의 방향을 조절할 수 있도록 하는 복수의 틸트 바(tilt bar)를 포함하는, 공기 조화 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공기 조화 기기는, 상기 보조 기기가 상기 보조 기기의 위치를 파악하거나 보정하기 위한 기준이 되는 소정의 신호를 전송하는 기준 신호 발신부를 더 포함하고,
    상기 보조 기기는, 상기 전송된 신호로부터 상기 공기 조화 기기를 기준으로 한 위치 좌표를 결정하는 위치 계산부를 더 포함하는, 공기 조화 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준 신호 발신부는 제1 신호 및 제2 신호를 동기를 맞추어 발신하고,
    상기 위치 계산부는 상기 발신된 제1 신호 및 제2 신호의 전파 속도 차이를 이용하여 상기 공기 조화 기기와 상기 보조 기기 간의 거리(L)를 계산하고, 상기 보조 기기에 등각도로 배치된 복수의 신호 수신부에 의해 수신되는 상기 제2 신호의 수신 시간차를 이용하여 입사각(θ)을 계산하는, 공기 조화 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 공기 조화 기기는
    상기 보조 기기로부터 수신되는 공기 품질 맵 엘리먼트를 이용하여 관리 영역 전체에 대한 상기 공기 품질 맵을 업데이트하고, 상기 업데이트된 공기 품질 맵을 이용하여 상기 비정상 영역을 결정하며, 상기 결정된 비정상 영역에 대한 우선 순위를 부여하는 맵 관리부를 더 포함하는데,
    상기 공기 품질 맵 엘리먼트는 측정 위치에서의 좌표 정보 및 공기 품질 정보를 포함하는, 공기 조화 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 공기 품질 맵은
    상기 관리 영역 내의 각각의 측정 위치에서의 상기 공기 품질 지표의 측정 값을 높이 방향으로 표시하는 방법으로 작성되는, 공기 조화 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 공기 품질 맵은
    공간상에서 근접한 측정 지점간에 표시되는 상기 측정 값을 삼각형으로 연결함으로써, 상기 측정 위치 이외의 지점에서의 상기 측정 값을 보간하는 방법으로 작성되는, 공기 조화 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 비정상 영역은 상기 측정 값이 소정의 임계치를 벗어나는가 여부에 따라 결정되고,
    상기 우선 순위는, 상기 공기 품질 지표의 중요도를 첫번째 기준으로, 상기 중요도가 같은 경우에는 상기 임계치를 벗어난 정도의 크기를 두번째 기준으로 하여 결정되는, 공기 조화 시스템.
  10. 적어도 하나 이상의 고정형 공기 조화 기기와, 적어도 하나 이상의 이동형 보조 기기간에 상호 연동하여 관리 영역 중 소정의 비정상 영역에 대하여 공기 품질을 개선하는 방법으로서,
    상기 공기 조화 기기가 보조 기기에 상기 비정상 영역에 대한 보조 조치를 취할 것을 명령하는 단계;
    상기 보조 조치 명령에 따라서 상기 보조 기기가 상기 비정상 영역으로 이동하는 단계;
    상기 공기 조화 기기가 소정의 공기 품질 지표의 값을 적정한 범위로 개선시키고, 주 대류를 일으킴으로써 상기 공기 품질 지표의 값이 개선된 공기를 상기 비정상 영역의 방향으로 전달하는 단계; 및
    상기 보조 기기가 상기 주 대류에 의하여 전달된 공기를 상기 비정상 영역으로 보조 대류시키는 단계를 포함하는, 공기 품질을 개선하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 비정상 영역으로 이동하기 위하여, 상기 보조 기기의 현재 위치와 상기 비정상 영역으로 이동할 변위를 계산하는 단계를 더 포함하는데,
    상기 현재 위치는 상기 공기 조화 기기에서 발신하는 기준 신호에 따라서 계산하고, 상기 이동할 변위는 엔코더가 제공하는 바퀴 회전 및 주행 각도와, 변위 간의 관계를 이용하여 계산하는, 공기 품질을 개선하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보조 기기가 상기 공기 조화 기기의 적외선 전송 범위 각도 내에서 상기 공기 조화 기기와의 거리를 일정하게 유지하면서 원주형으로 회전하면서 상기 전송 범위를 벗어날 때까지 계속적으로 적외선이 닿는 부위를 추적함으로써 엔코더에서의 바퀴 회전 및 주행 각도와, 변위 간의 관계를 보정하는 단계를 더 포함하는, 공기 품질을 개선하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 현재 위치는
    상기 공기 조화 기기가 동기를 맞추어 발신하는 제1 신호 및 제2 신호를 수신하여, 상기 제1 신호 및 제2 신호의 전파 속도 차이로부터 계산되는 상기 공기 조화 기기와 상기 보조 기기 간의 거리(L)와, 상기 보조 기기에 등각도로 배치된 복수의 제2 신호 수신부에 수신되는 상기 제2 신호의 수신 시간차를 이용하여 계산되는 입사각(θ)을 토대로 계산되는, 공기 품질을 개선하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 보조 기기로부터 수신되는 공기 품질 맵 엘리먼트를 이용하여 관리 영역 전체에 대한 공기 품질 맵을 업데이트하는 단계;
    상기 업데이트된 공기 품질 맵을 이용하여 상기 비정상 영역을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 비정상 영역에 대한 우선 순위를 부여하는 단계를 더 포함하는, 공기 품질을 개선하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 공기 품질 맵은
    상기 관리 영역 내의 각각의 측정 위치에서의 상기 공기 품질 지표의 측정 값을 높이 방향으로 표시하는 방법으로 작성되는, 공기 품질을 개선하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 공기 품질 맵은
    공간상에서 근접한 측정 지점간에 표시되는 상기 측정 값을 삼각형으로 연결함으로써, 상기 측정 위치 이외의 상기 측정 값을 보간하는 방법으로 작성되는, 공기 품질을 개선하는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 비정상 영역은 상기 측정 값이 소정의 임계치를 벗어나는가 여부에 따라 결정되고,
    상기 우선 순위는, 상기 공기 품질 지표의 중요도를 첫번째 기준으로, 상기 중요도가 같은 경우에는 상기 임계치를 벗어난 정도의 크기를 두번째 기준으로 하여 결정되는, 공기 품질을 개선하는 방법.
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