KR102189975B1 - 주변 환경을 모니터링하는 통합형 IoT 무선 전자교탁 - Google Patents

Abstract

주변 환경을 모니터링하는 통합형 IoT 무선 전자교탁을 개시한다.
본 실시예는 주변 전자기기와 무선으로 통신하면서 통합제어하고 마이크를 비롯하여 키보드, 마우스를 살균하기 위한 살균 서랍 내부에 수납하고, 주변전자기기를 무선 충전하며, 케이스 본체 내부에 인사이드 슬롯 구조 내에 제어용 통합 컨트롤러를 내장하여 이동 가능하도록 하며, 주변 환경을 지속적으로 모니터링하여 수업 가능 여부를 알려주도록 하는 주변 환경을 모니터링하는 통합형 IoT 무선 전자교탁을 제공한다.

Description

주변 환경을 모니터링하는 통합형 IoT 무선 전자교탁{Integrated IoT Electronic Lecture Desk for Monitoring Environment}

본 발명의 일 실시예는 주변 환경을 모니터링하는 통합형 IoT 무선 전자교탁에 관한 것이다.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.

일반적으로 교탁은 학교, 학원, 기업체 등에서 교사나 강사들이 다수의 피교육생을 상대로 교육 또는 강의할 때 책 등을 놓는 탁자를 의미한다. 교탁은 일반적으로 나무 재질로 제작되나 경우에 따라 플라스틱이나 금속으로 제작된다.

종래의 교탁은 단순히 교사, 강사가 수업 진행시 참고로 하기 위한 책 등을 올려놓는 역할만 담당했다. 최근 들어, 피교육생에 대한 학습효과를 높이기 위하여 오디오, 비디오, 컴퓨터 등의 전기 및 전자 기자재를 이용하는 교육방식으로 점차 개선되어 가고 있다.

특히, 많은 교육 자료 및 정보는 디지털화되어 있고, 인터넷 등을 통하여 송수신하며, 컴퓨터 또는 노트북 등으로 가공 처리하여 교육용으로 활용된다. 전자교탁은 각종 전기 및 전자 교육용 기자재를 중앙에서 집중 관리하고 제어한다.

종래의 강의 또는 수업 진행시 보편적으로 칠판에 분필로 필기하면서 학생들에게 어떠한 지식을 전달하는 수단으로 사용하였다. 흑판과 분필을 사용하여 판서할 경우, 분필가루가 날리게 되어 쾌적한 환경이 조성되지 못하였으며, 특히 강사는 피교육생에 등을 돌린 상태에서 판서함으로써 피교육생과 대면하지 못하여 정보를 효율적으로 전달하지 못하는 문제점도 있었다.

일반적인 전자교탁은 교탁의 내부 또는 외부에 컴퓨터, 프로젝션 등 다양한 교육 장비 기자재를 단순히 설치하거나 올려두는 정도에 불과하다.

전자교탁은 조달 및 딜러 위주의 마케팅 중심의 시장으로, 판매 후 사후 관리에 있어서 문제점이 있다. 전자교탁은 기존 시장을 차지하고 있는 업체들은 대부분 상당한 금액의 금형을 제작하여, 보급을 하고 있으며, 수년이 지난 지금도 전자교탁 케이스 개선 부분이 이루어지고 있지 않다.

기술적인 부분에 있어서도 전자교탁은 소비자에게 편리하게 다가갈 수 있는 제품이 아닌, 실용성 없는 대형 사이즈에 제품만이 생산되고 있다. 기존 전자교탁 제품 기능부문은 수년간 기능적인 변화없이 외형만 변화하고 있는 상황이다.

전자교탁은 중동지역에 지속적인 니즈가 존재하며, 마켓에 수준이 높아짐에 따라 계속하여 새로운 기능을 요구하고 있다. 전자교탁을 처음 접하는 국가 또는 마켓에서는 새로운 기능보다 저가 위주의 교탁을 선호하는 실정이다.

본 실시예는 스마트 교실 내에 전자교탁이 교실 내에 존재하는 주변 전자기기와 무선으로 통신하면서 모든 전자기기를 통합적으로 제어하고, 마이크를 비롯한 키보드, 마우스를 살균하기 위한 살균 서랍을 구비하고, 일부 전자기기를 무선 충전하며, 케이스 본체 내부에 인사이드 슬롯 구조 내에 제어용 통합 컨트롤러를 내장하여, 주변 환경을 지속적으로 모니터링하여 수업이 가능 여부를 알려주도록 하는 주변 환경을 모니터링하는 통합형 IoT 무선 전자교탁을 제공하는 데 목적이 있다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 기 설정된 기울기에 대응하는 각도를 갖는 지지판; 상기 지지판 하단에 연결되어 지지되는 구조를 갖는 케이스 본체; 상기 케이스 본체 내부에 마이크 및 컨트롤 수단을 수납하는 수납함 구조로서, 상기 마이크 및 상기 컨트롤 수단을 살균 처리하는 살균 서랍; 상기 케이스 본체 내부에 복수의 인사이드 슬롯(Inside Slot) 구조를 갖는 내부 본체; 상기 내부 본체 중 하나의 인사이드 슬롯에 체결되어 초미세먼지 농도를 센싱하는 초미세먼지 센서, 이산화탄소 농도를 센싱하는 이산화탄소 센서, 온도 및 습도를 센싱하는 온도/습도 센서와 각각 통신하는 센서 인터페이스; 상기 내부 본체 중 하나의 인사이드 슬롯에 체결되어 주변에 전자기기를 통합 제어하며, 상기 센서 인터페이스로부터 수신된 센싱정보를 기반으로 주변 환경을 모니터링하는 제어용 통합 컨트롤러; 상기 복수의 인사이드 슬롯을 외부에서 여닫는 구조를 갖는 도어; 및 상기 케이스 본체 하단에 구비되어 상기 케이스 본체를 이동시키는 이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 전자교탁을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 주변 전자기기와 무선으로 통신하면서 통합제어하고 마이크를 비롯하여 키보드, 마우스를 살균하기 위한 살균 서랍 내부에 수납하고, 주변전자기기를 무선 충전하며, 케이스 본체 내부에 인사이드 슬롯 구조 내에 제어용 통합 컨트롤러를 내장하여 이동 가능하도록 하며, 주변 환경을 지속적으로 모니터링하여 수업 가능 여부를 알려줄 수 있는 효과가 있다.

도 1a,1b,1c,1d는 본 실시예에 따른 통합형 IoT 무선 전자교탁의 외형을 나타낸 도면이다.
도 2a,2b는 본 실시예에 따른 통합형 IoT 무선 전자교탁이 주변 기기를 통합 제어를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 통합형 IoT 무선 전자교탁을 나타낸 블럭 구성도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 통합형 IOT 무선 전자교탁이 주변 환경을 모니터링하여 환기하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 통합형 IOT 무선 전자교탁이 주변 환경을 모니터링하여 공조 동작을 수행하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 6는 본 실시예에 따른 통합형 IOT 무선 전자교탁이 주변 환경을 모니터링하여 공조 동작을 수행하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 7는 본 실시예에 따른 통합형 IOT 무선 전자교탁이 주변 환경을 모니터링하다가 공간 특성에 따라 적응적으로 공조 동작을 수행하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 통합형 IOT 무선 전자교탁이 주변 환경을 모니터링하여 공조 동작을 수행하는 방식을 나타낸 도면이다.

이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1a,1b,1c,1d는 본 실시예에 따른 통합형 IoT 무선 전자교탁의 외형을 나타낸 도면이다.

스마트 교육은 IoT 산업을 기반으로 지식정보화 사회에서 요구되는 새로운 교육방법, 교육과정, 평가, 교사 등 교육체제 전반의 변화를 이끌기 위한 지능형 맞춤 교수-학습 지원 체제를 의미한다. 스마트 교육은 최상의 통신 환경을 기반으로 사람을 중심으로 소셜러닝과 맞춤형 학습을 접목한 학습 형태로 발전하고 있다.

스마트 교실 내에서 스마트 교육을 진행하기 위해서는 스마트 교실 내에 배치된 다양한 전자기기를 통합하여 제어할 수 있는 통합형 전자교탁(100)이 필요하다. 통합형 전자교탁(100)은 스마트 교실 내에서 존재하는 모든 전자장치를 통제할 수 있는 종합적인 컨트롤 장치 역할을 수행한다.

최근 들어, 메르스, 사스, 코로나 19 등 바이러스, 세균 감염 때문에 인명, 산업경제에 피해가 발생하고 있다. 특히 다수의 사람이 모여 생활하는 교실 내에서 방역이 필요하므로, 본 실시예에 따른 통합형 전자교탁(100)은 많은 사람이 사용하는 마이크(216, 218)를 비롯한 교육기자재를 소독 및 살균한다.

교육 특성상 제한된 실내 공간에 다수 사람이 오랜 시간 지내면서 발생하는 실내공기질 오염이 건강 위험을 하고 있기 때문에 통합형 전자교탁(100)은 실시간으로 실내 공기 상태를 파악한 후 필터링하여 쾌적한 환경을 제공한다. 통합형 전자교탁(100)은 불특정 다수가 사용하는 마이크(216,218)에서 발생하는 냄새를 탈취한다.

스마트 교실은 IoT(Internet of Things)를 이용하여 통합형 전자교탁(100)을 중심으로 전자칠판(256), 노트북(266), 프로젝터(258), 태블릿 모니터, 개인용 무선단말기 등 첨단 IT 기자재들과 연동한다.

통합형 전자교탁(100)은 전자교탁 케이스 본체(130), 제어용 통합 컨트롤러(200), 기능성(터치, 태블릿, P-CAP) 모니터, 내부장착 스피커(211), 마이크(216, 218), 살균 서랍(140), MINI PC(264) 등을 포함하여 통합형 전자 장치로서 역할을 수행한다. 통합형 전자교탁(100)은 주변외부기기와 유선 연결없이 무선으로 통신한다.

통합형 전자교탁(100)은 마이크(216,218), 마우스, 키보드(220) 등 소독 기능으로 인하여 바이러스 및 세균 등 소독 및 살균제거로 사용자의 바이러스 전파 및 감염을 방지한다.

통합형 전자교탁(100)은 무선충전패드(232)를 포함한다. 통합형 전자교탁(100)은 무선충전패드(232)를 이용하여 사용자의 태블릿 및 핸드폰 등을 무선충전한다. 통합형 전자교탁(100)은 WHDI 무선통신 제어, 주변 외부기기 무선통신 제어, 실내공기질 센싱 모니터링을 수행한다. 통합형 전자교탁(100)은 마이크 자외선 소독 및 살균 기능을 제공한다. 통합형 전자교탁(100)은 마이크 탈취 기능을 제공한다.

통합형 전자교탁(100)은 일체형 스피커를 이용함으로써 외부스피커로 연결하는 부품 비용 및 설치 비용이 발생하지 않는다. 통합형 전자교탁(100)은 일체형 MINI PC 장착으로 기존 데스크탑 PC보다 구매비용 절감할 수 있다. 통합형 전자교탁(100)은 자외선(UV-C) 소독 기능을 추가함으로써 마이크(216,218), 마우스를 사용하는 사용자의 세균 감염을 최소화할 수 있다.

통합형 전자교탁(100)은 무선으로 제어 가능한 스마트 교육을 제공한다. 통합형 전자교탁(100)은 IoT를 적용하여 다양한 융복합 IoT 시스템에 적용 가능하다. 통합형 전자교탁(100)은 홈스마트 IoT, 교통(Transportation) IoT, 스마트 교실 IoT를 지원한다.

통합형 전자교탁(100)은 실내 공기질 측정 센싱 기술과 모니터링 통합관리를 제공한다. 통합형 전자교탁(100)은 무선제어를 통한 주변기기 동작 제어를 수행한다. 통합형 전자교탁(100)은 바이러스, 세균 감염방지를 위해 적용 범위를 확장 가능하다. 통합형 전자교탁(100)은 무선 통신부(224)를 이용하여 스마트 교실 내의 모든 주변 기기를 무선으로 제어한다.

통합형 전자교탁(100)은 사용자 편의성을 개선한 전자교탁을 제공한다. 통합형 전자교탁(100)은 내부 PC, 외부 PC 무선영상/음성 전송기기 제어 컨트롤러 회로를 포함한다. 통합형 전자교탁(100)은 외부기기(전동 스크린, 프로젝터, 램프)를 무선으로 제어한다. 통합형 전자교탁(100)은 무선 마이크로폰 기능 내장(핸드 마이크 적용)한다.

통합형 전자교탁(100)은 오디오 엠프 출력 및 스피커 성능 향상 및 전자교탁 스피커 고출력 스피커(211)를 내장한다. 통합형 전자교탁(100)은 무선충전패드(232)로 전력을 공급하여, 무선충전패드(232)에 올려진 전자제품이 무선으로 충전되는 기능을 제공한다. 통합형 전자교탁(100)은 강의 환경개선을 위한 제품 살균 기능(구즈넥 마이크(218), 무선 마이크(216), 마우스 등)을 제공한다.

통합형 전자교탁(100)은 실내 공기질 모니터링(미세먼지, C02, 온도, 습도) 및 표시 소프트웨어를 포함한다. 통합형 전자교탁(100)은 인사이드 슬롯(Inside Slot) PC 형태의 구조를 갖는다. 통합형 전자교탁(100)은 마이크 탈취 기능을 제공한다.

본 실시예에 따른 통합형 전자교탁(100)은 지지판(110), 지지판 덮개(120), 고정바(122), 잠금부(124), 구즈넥 마이크홀(126), 제1홀(128), 제2홀(129), 케이스 본체(130), 살균 서랍(140), 도어(160), 이동수단(170)을 포함한다. 통합형 전자교탁(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

지지판(110)은 기 설정된 기울기에 대응하는 각도를 갖는다. 지지판(110)은 지지판 덮개(120), 고정바(122), 가이드 레일(123), 잠금부(124), 구즈넥 마이크홀(126), 제1홀(128), 제2홀(129)을 포함한다.

지지판 덮개(120)는 지지판(110)의 상측에 형성되어 홀을 덮는 형태의 구조를 갖는다. 고정바(122)는 지지판 덮개(120) 하단에 바(Bar) 형태로 형성되어 지지판 덮개(120)에 올려진 물체를 고정시킨다. 가이드 레일(123)은 지지판(110)의 일측과 타측에 형성되어, 지지판 덮개(120)가 가이드 레일(123)을 따라 기 설정된 방향으로 슬라이딩되도록 한다. 잠금부(124)는 지지판 덮개(120)의 상측에 형성되어 지지판 덮개(120)가 슬라이딩되지 않도록하는 잠금장치를 형성한다.

구즈넥 마이크홀(126)은 지지판(110)의 상측 중 지지판 덮개(120)가 덮이지 않는 영역의 일측에 형성되어 구즈넥 마이크(218)를 체결한다. 제1홀(128)은 지지판(110)의 상측 중 지지판 덮개(120)와 구즈넥 마이크홀(126)을 제외한 영역에 형성된다. 제2홀(129)은 지지판(110)의 상측 중 지지판 덮개(120), 구즈넥 마이크홀(126), 제1홀(128)을 제외한 영역에 형성된다.

케이스 본체(130)는 지지판(110) 하단에 연결되어 지지되는 구조를 갖는다.

내부 본체(150)는 인사이드 슬롯(Inside Slot) 구조를 가지며, 인사이드 슬롯 중 어느 하나에 PC가 적용되어 외부 케이스인 케이스 본체(130) 내에 빌트인 PC 또는 외부 PC 겸용 형태로 구현된다. 내부 본체(150)는 케이스 본체(130) 내부에 복수의 인사이드 슬롯(Inside Slot) 구조를 갖는다.

살균 서랍(140)은 자외선(UV-C) 제품 살균 회로를 포함한다. 살균 서랍(140)은 구즈넥 마이크(218), 무선 마이크(216), 키보드(219), 키패드(219), 마우스에 탈취 기능을 제공한다. 살균 서랍(140)은 자외선 소독 자외선 살균기능 (마우스, 키보드, 마이크 등의 주요 사용품 멸균)을 제공한다. 살균 서랍(140)은 내부에 수납된 마이크의 냄새를 탈취한다.

살균 서랍(140)은 케이스 본체(130) 내부에 마이크(216, 218) 및 컨트롤 수단(219, 220)을 수납하는 구조를 갖는다. 살균 서랍(140)은 내부에 수납된 마이크(216, 218) 및 컨트롤 수단(219, 220)을 살균 처리한다.

살균 서랍(140)은 수납함(238), 자외선 램프(234), 살균 제어부(310), 탈취 모듈(236), 탈취 제어부(320)를 포함한다.

수납함(238)은 컨트롤 수단인 키보드(220), 마우스, 키패드(219), 구즈넥 마이크(218), 무선 마이크(216)를 수납하는 구조를 갖는다. 자외선 램프(234)는 수납함(238) 내부에 수납된 키보드(220), 마우스, 키패드(219), 구즈넥 마이크(218), 무선 마이크(216)로 자외선(UV)을 방출한다. 살균 제어부(310)는 수납함(238)이 오픈된 상태에서 자외선 방출을 오프시키고, 수납함(238)이 닫힌 상태에서 자외선 방출이 기 설정된 세기로 기 설정된 시간 주기로 수행되도록 한다.

도어(160)는 복수의 인사이드 슬롯을 외부에서 여닫는 구조를 갖는다. 이동수단(170)은 케이스 본체(130) 하단에 구비되어 케이스 본체(130)를 이동시킨다. 이동수단(170)은 바퀴로 구현되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2a,2b는 본 실시예에 따른 통합형 IoT 무선 전자교탁이 주변 기기를 통합 제어를 나타낸 도면이다.

통합형 전자교탁(100)은 강의자에게 좀 더 원활한 강의 환경을 제공한다. 통합형 전자교탁(100)은 제어용 통합 컨트롤러(200)를 이용한 강의실 기기들의 제어(스크린, 램프, 프로젝터) 및 PC 환경을 기반으로 하여, 강의자가 자료들을 PC를 통하여 확인 및 발표할 수 있도록 하는 구조를 갖는다.

통합형 전자교탁(100)은 스마트 교실 내의 모든 제어장치를 통제할 수 있는 종합 컨트롤 장치 역할을 수행한다. 통합형 전자교탁(100)은 사용자가 효율적으로 강의나 발표 진행을 위하여 음향, 냉/난방기, 스크린, 프로젝트 등 주위 환경 장치들의 동작을(ON/OFF, UP/DOWN 등) 무선으로 제어한다.

통합형 전자교탁(100)은 바이러스 세균(코로나19, 메르스 등)의 감염 문제와 각종 질병의 문제를 해결하기 위해 마이크 등 자체 살균 소독 기능을 제공한다. 통합형 전자교탁(100)은 PC의 일체형으로써 사용자가 별도의 추가 작업이 없이 바로 사용할 수 있다. 통합형 전자교탁(100)은 데스크탑 PC보다는 사이즈가 작고 고성능인 저가형 MINI PC를 적용할 수 있다.

통합형 전자교탁(100)은 황사, 미세먼지, 고온다습, 이산화탄소 등으로 인한 실내 공기질을 관리하여 쾌적한 환경을 유지한다. 통합형 전자교탁(100)은 메인 디스플레이(230)에 빛 반사에 의한 사용자 불편 해소하기 위해 충격 흡수 타입의 무반사 강화유리를 적용한다. 통합형 전자교탁(100)은 마이크(216,218)의 탈취 기능을 제공한다.

전자교탁은 영상 및 주변기기가 유선으로 연결되어 제어되므로 제품 설치 시 인출되는 전선들에 의해 설치와 이동이 불편하고, 설치 작업에 따른 비용이 발생한다.

본 실시예에 따른 통합형 전자교탁(100)은 기존 유선제품의 기능을 모두 무선화하고, 추가적으로 제품의 공용 사용으로 인한 감염 예방, 추가적으로 무선 충전기능을 부가적으로 포함한다. 통합형 전자교탁(100)은 영상 및 음성의 무선 블럭을 채용한다.

통합형 전자교탁(100)은 입력부, 출력부, 부가장치를 포함한다.

통합형 전자교탁(100)의 입력부는 영상, 음성, 외부 기기를 제어를 위한 키패드를 포함한다. 통합형 전자교탁(100)의 입력부는 영상, 음성 입력을 위한 2포트의 HDMI 단자를 포함한다. 통합형 전자교탁(100)의 입력부는 주변 환경 감지를 위한 센서 입력부를 포함한다. 센서 입력부는 초미세먼지 센서(202), 이산화탄소 센서(204), 온도/습도 센서(206)를 포함한다.

통합형 전자교탁(100)의 출력부는 USB 무선영상 음성 출력 장치를 포함한다. 통합형 전자교탁(100)의 출력부는 핸드폰 무선충전패드 제어 출력부를 포함한다. 통합형 전자교탁(100)의 출력부는 내장 모니터 영상 출력 HDMI OUT 1 포트를 포함한다. 통합형 전자교탁(100)의 출력부는 주변 기기 제어를 위한 UART 포트(지그비 모듈 적용)를 포함한다.

통합형 전자교탁(100)의 부가 장치는 주변기기 제어용 무선 수신장치를 포함한다. 통합형 전자교탁(100)은 무선영상 출력 USB 스위치회로, 50와트 2채널 CLASS-D 스테레오 엠프, 환경모니터링을 위한 센서 인터페이스 회로를 포함한다.

통합형 전자교탁(100)의 무선영상 출력 USB 스위치회로는 내장된 PC와 외부 노트북 또는 PC의 영상 출력을 위한 USB 타입의 무선영상출력장치 2개를 장착하여 소스를 전환한다. 통합형 전자교탁(100)의 무선영상 출력 USB 스위치회로는 선영상소스 전환을 위해서는 USB 소스 전환스위치가 필요하며 USB 허브 회로를 기반으로 USB 소스 전환 스위치로 변경한다.

통합형 전자교탁(100)의 50와트 2채널 CLASS-D 스테레오 엠프는 사용자보다 큰 음량을 원할 경우 별도의 엠프를 추가로 장착한다. 통합형 전자교탁(100)의 엠프(210)는 50와트 2채널 스피커를 구동하여 별도의 엠프를 추가하지 않고도 고출력을 출력할 수 있다.

통합형 전자교탁(100)의 환경 모니터링을 위한 센서 인터페이스(208)는 초미센먼지 센서(202)를 이용하여 레이저방식의 PM2.5를 측정한다. 통합형 전자교탁(100)의 환경모니터링을 위한 센서 인터페이스(208)는 온도/습도 센서(206)를 이용하여 0~5V 아날로그 출력의 고정밀로 온도와 습도를 측정한다. 통합형 전자교탁(100)의 환경모니터링을 위한 센서 인터페이스(208)는 공기중의 이산화탄소를 검출하는 첨단의 NDIR(Non-dispersive Infrared) 방식 채택한 SH-DS제품 0~3V 아날로그 출력타입의 센서를 적용하여 사용자 주변의 환경 데이터를 측정한다. 통합형 전자교탁(100)은 소프트웨어를 이용하여 메인 디스플레이(230)에 측정값을 표시한다.

통합형 전자교탁(100)은 초미세먼지 센서(202), 이산화탄소 센서(204), 온도/습도 센서(206)를 이용하여 아날로그 출력의 센서로서 아날로그 입력의 ADC 입력회로를 구성하여 측정값을 읽은 후 연결된 PC를 통하여 측정값을 전달받는다.

본 실시예에 따른 통합형 전자교탁(100)은 제어용 통합 컨트롤러(200), 초미세먼지 센서(202), 이산화탄소 센서(204), 온도/습도 센서(206), 센서 인터페이스(208), 엠프(210), 스피커(211), 믹서(212), 무선 마이크 수신기(214), 무선 마이크(216), 구즈넥 마이크(218), 키패드(219), 키보드(220), USB 스위쳐(222), 무선 통신부(224), 메인 디스플레이(230), 무선충전패드(232), 자외선 램프(234), 탈취 모듈(236), 수납함(238), HDMI 송신기(252), HDMI 리시버(254)를 포함한다. 통합형 전자교탁(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

제어용 통합 컨트롤러(200)는 내부 본체(150) 중 하나의 인사이드 슬롯에 체결되어 주변에 전자기기를 통합 제어한다. 제어용 통합 컨트롤러(200)는 센서 인터페이스(208)로부터 수신된 센싱정보를 기반으로 주변 환경을 모니터링한다.

제어용 통합 컨트롤러(200)는 초미센먼지 센서(202)로부터 수신된 초미세먼지 농도가 기 설정된 초미세먼지 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과를 생성한다. 제어용 통합 컨트롤러(200)는 이산화탄소 센서(204)로부터 수신된 이산화탄소 농도가 기 설정된 이산화탄소 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과를 생성한다. 제어용 통합 컨트롤러(200)는 온도/습도 센서(206)로부터 수신된 온도가 기 설정된 온도 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과를 생성한다. 제어용 통합 컨트롤러(200)는 온도/습도 센서(206)로부터 수신된 습도가 기 설정된 습도 인계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과를 생성한다.

제어용 통합 컨트롤러(200)는 초미세먼지 농도가 기 설정된 초미세먼지 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과, 이산화탄소 농도가 기 설정된 이산화탄소 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과, 온도가 기 설정된 온도 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과, 습도가 기 설정된 습도 인계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과를 바탕으로 교실 내 사용자의 활동 가능 시간을 산출한다.

초미세먼지 센서(202)는 스마트 교실 내부의 초미세먼지 농도를 센싱한 센싱 결과를 센서 인터페이스(208)로 전송한다. 이산화탄소 센서(204)는 스마트 교실 내부의 이산화탄소 농도를 센싱한 센싱 결과를 센서 인터페이스(208)로 전송한다. 온도/습도 센서(206)는 스마트 교실 내부의 온도 및 습도를 센싱한 센싱 결과를 센서 인터페이스(208)로 전송한다.

센서 인터페이스(208)는 내부 본체 중 하나의 인사이드 슬롯에 체결되어 초미세먼지 농도를 센싱하는 초미세먼지 센서(202), 이산화탄소 농도를 센싱하는 이산화탄소 센서(204), 온도 및 습도를 센싱하는 온도/습도 센서(206)와 각각 통신한다.

엠프(210)는 오디오를 고출력으로 출력한다. 엠프(210)는 예컨대, 50와트 2채널 Class-D 엠프를 포함한다. 엠프(AMP)(210)는 내부 스피커(211)와 연동하여 사운드를 출력하며, 믹서(212)로부터 수신된 오디오를 내부 스피커(211)로 출력한다.

믹서(Mixer)(212)는 무선 마이크 수신기(214)를 이용하여 무선 마이크(216)와 연동하며, 구즈넥 마이크(218)와 통신한다.

USB 스위쳐(USB Switcher)(222)는 USB(Universal Serial Bus)를 이용하여 외부 HDMI 송신기(252)와 연동하며, HDMI 송신기(252)는 HDMI 리시버(282)를 이용하여 전자칠판(256) 및 외부 프로젝터(258)로부터 HDMI를 이용하여 신호를 송수신한다. USB 스위쳐(222)는 USB를 이용하여 외부 WHDI 송신기(280)와 연동하며, WHDI 송신기(280)는 WHDI 리시버(282)를 이용하여 전자칠판(256) 및 외부 프로젝터(258)로부터 비압축 영상 신호를 송수신한다.

USB 스위쳐(222)는 USB를 이용하여 외부 노트북(266)과 연동하여 데이터를 송수신하며, USB 및 HDMI를 이용하여 라이브 스트림 보드 또는 미니 PC(Mini PC)와 연동하여 데이터를 송수신한다.

무선 통신부(224)는 주변 기기 무선화 제어(전동 스크린, 엘리베이션 모터, 프로젝터)한다. 무선 통신부(224)는 지그비(Zigbee) 통신을 이용하여 외부 전동 스크린(242), 외부 램프(244), 외부 프로젝터(258)로 연동한다.

메인 디스플레이(230)는 지지판(110) 중앙의 홀 내에 형성된다. 메인 디스플레이(230)는 충격 흡수 타입(Shock Absorber Type)으로서, 무반사 강화유리가 적용된다.

탈취 모듈(236)은 수납함(238) 내부에 수납된 키보드(220), 마우스, 키패드(219), 구즈넥 마이크(218), 무선 마이크(216)의 냄새를 탈취한다.

탈취 모듈(236)은 수납함(238) 내부에 수납된 키보드(220), 마우스, 키패드(219), 구즈넥 마이크(218), 무선 마이크(216)로부터 발생하는 탈취가스를 흡착시켜 냄새를 제거하거나 탈취가스를 화학적으로 반응시켜서 냄새를 제거하거나 탈취가스를 태워서 분해하거나 미생물을 이용하여 탈취가스를 분해한다.

도 3은 본 실시예에 따른 통합형 IoT 무선 전자교탁을 나타낸 블럭 구성도이다.

통합형 전자교탁(100)은 전자교탁 WHDI(Wireless Home Digital Interface) 무선통신 제어 방식을 이용한다. 통합형 전자교탁(100)은 프로젝터(258), 전동 스크린(242), 마이크(216,218), 스피커(211) 등 주변 외부기기를 무선통신으로 제어한다. 통합형 전자교탁(100)은 초미세먼지 센서(202), 이산화탄소 센서(204), 온도/습도 센서(206)를 포함한다. 통합형 전자교탁(100)은 초미세먼지 센서(202), 이산화탄소 센서(204), 온도/습도 센서(206)를 이용하여 강의실 내의 환경을 실시간 모니터링함으로써 강의실 내의 환경을 확인 및 조절한다.

본 실시예에 따른 제어용 통합 컨트롤러(200)는 살균 제어부(310), 탈취 제어부(320), 무선 충전부(330), 외부 제어부(340), 영상 송수신부(350), 환경 모니터링부(360), 활동량 산출부(362)를 포함한다. 제어용 통합 컨트롤러(200)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

통합형 전자교탁(100)은 공기 매개 질병의 전염을 방지하기 위한 직접적인 접근 방식으로 해당 공기 중 병원체를 불활성화시키며, 자외선을 공기 중으로 조사하여 항균 효과를 갖는다.

공기 매개 미생물 질병은 전 세계 공중 보건에 대한 주요 과제 중 하나로 계절성 및 유행성 형태로 나타나는 인플루엔자와 결핵과 같은 박테리아 기반의 공기 매개 질병에 대한 자외선 기반의 소독 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 통합형 전자교탁(100) 내의 살균 제어부(310)는 자외선 기반으로 공기 중의 세균/바이러스에 대한 확산을 막는다. 통합형 전자교탁(100) 내의 살균 제어부(310)는 자연 태양광보다 2500배 이상 강력한 자외선(UV)을 방출하여 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등 미생물 세포벽을 파괴할 수 있다.

살균 제어부(310)는 마우스, 마이크 등에 대한 소독 기능을 구비하여 바이러스/ 세균의 감염을 방지한다. 살균 제어부(310)는 교실과 같은 사람들이 밀집된 환경 내에서 전자교탁을 구성하는 구성품 및 감염 발생 가능성이 높은 영역에 대해 살균을 진행한다. 내의 살균 제어부(310)는 교실 전체에 대한 감염 관리가 가능하도록 감염 관리 영역을 확장한다.

살균 제어부(310)는 수납함(238)이 오픈된 상태에서 자외선이 방출을 오프시키고, 수납함(238)이 닫힌 상태에서 자외선의 방출이 기 설정된 세기로 기 설정된 시간 주기로 수행되도록 한다.

탈취 제어부(320)는 수납함(238)이 오픈된 상태에서 탈취 기능을 오프시키고, 수납함이 닫힌 상태에서 탈취 기능을 기 설정된 세기로 기 설정된 시간 주기로 수행한다.

무선 충전부(330)는 무선충전패드(232)와 연동하여 외부 장치를 무선으로 충전하도록 하는 무선 충전 회로를 포함한다. 무선 충전부(330)는 무선충전패드(232)를 이용하여 전자기기에 대한 무선 충전기능을 제공한다. 무선 충전부(330)는 무선충전패드(232)와 별도로 연결하여 무선충전패드(232)에 올려진 디바이스를 충전하도록 한다.

외부 제어부(340)는 무선 통신부(224)를 이용하여 무선통신(Zigbee)으로 외부기기(전동 스크린(242), 램프(244))를 제어한다. 외부 제어부(340)는 주변 기기 무선화 제어(전동 스크린, 엘리베이션 모터, 프로젝터)을 제공한다.

외부 제어부(340)는 지그비(Zigbee) 통신을 이용하여 외부 전동 스크린(242)과 연동한다. 외부 제어부(340)는 외부 전동 스크린(242)을 내리거나 올리도록 하는 제어 명령을 전송한다. 외부 제어부(340)는 지그비 통신을 이용하여 외부 램프(244)와 연동한다. 외부 제어부(340)는 외부 램프(244)를 온 또는 오프시키는 제어 명령을 전송한다. 외부 제어부(340)는 지그비 통신을 이용하여 외부 프로젝터(258)로 연동한다. 외부 제어부(340)는 외부 프로젝터(258)로 제어 명령(온, 오프, 재생, 일시정지 등)을 전송한다.

영상 송수신부(350)는 WHDI를 이용하여 주변의 전자장치와 영상을 송수신한다. WHDI(Wireless Home Digital Interface)는 무선 고화질 비디오 연결에 관한 새로운 표준이다. 영상 송수신부(350)는 WHDI를 이용하여 5GHz 비허가 대역에서 20/40MHz 채널로 1080p/ 60Hz를 포함해 최대 3Gbps까지 동일한 비디오 데이터 전송 속도를 지원하는 고품질 비압축 무선 링크를 제공한다.

영상 송수신부(350)는 WHDI를 이용하여 압축되지 않은 비디오를 HDMI 케이블과 동일한 화질로 전송한다. 영상 송수신부(350)는 WHDI를 이용하여 전원 케이블을 제외하고 시스템 연결을 위한 모든 케이블을 단일화한다.

영상 송수신부(350)는 WHDI를 이용하여 고품질 컨텐츠 전송시 비압축 무선 링크의 제공하고, 고수준의 보안 및 디지털 컨텐츠 보호 기능을 제공한다. WHDI은 100 피트 이상으로 벽을 넘나들며, 대기 시간은 1/1000 초 미만이다. WHDI는 HDCP Revision 2.0을 이용하여 뛰어난 보안 및 디지털 콘텐츠 보호 솔루션을 제공한다. 즉, WHDI 표준은 벽이 있는 집 내에서 100 피트의 거리일지라도 1080p/60 Hz HD를 선명한 색채로 구현하여 복수의 룸이 있는 환경에서 무선 네트워크를 구축하여 안정적인 품질을 제공한다.

영상 송수신부(350)는 WHDI를 이용하여 앞으로 가정에서 쓰는 많은 제품에 적용돼 다양한 무선 환경을 제공한다. 예컨대, 컴퓨터에서 재생되고 있는 고화질 영상을 WHDI 기반으로 실시간으로 거실 TV에서 재생되도록 한다.

WHDI는 모바일 기기에도 적용되어 태블릿에서 실행하는 게임 화면이 몇 미터 떨어진 대형 TV로 실시간 전송한다. 영상 송수신부(350)는 WHDI 무선통신 제어방식을 사용하여 보다 안정적으로 프로젝터, 전동 스크린, 마이크, 스피커 등과 같은 다른 주변 기기들에 대한 제어가 가능하다. 영상 송수신부(350)는 WHDI를 이용하여 다양한 기기를 보다 편리하게 제어 가능하다.

영상 송수신부(350)는 WHDI 송신기(280)와 WHDI 리시버(282)를 이용하여 무선으로 비압축 비디오를 외부 장치로 전송한다.

WHDI(Wireless Home Digital Interface)를 이용하여 무선으로 비압축 비디오를 송수신하므로 주변 장치와 전원 케이블을 제외하고 시스템 연결을 위한 모든 케이블을 단일화할 수 있다.

환경 모니터링부(360)는 실내공기질 모니터링(미세먼지, C02, 온도, 습도) 표시 소프트웨어를 포함한다. 환경 모니터링부(360)는 환경 모니터링 기술을 이용하여 무선통신기술과 소형 센서 모듈을 사용하여 무선 네트워크를 통해 실내 공기질에 대한 모니터링을 수행한다.

환경 모니터링부(360)는 공간 내에 위치한 하나의 센서 노드 또는 복수의 센서 노드를 통해 공기질을 측정하고 측정된 결과를 기반으로 실내 공기질을 적절하게 유지한다.

환경 모니터링부(360)는 환경 정보를 이용하여 단순히 공기질뿐만 아니라, 열환경, 빛환경, 소음도 등과 같은 다양한 정보를 확인한다. 환경 모니터링부(360)는 환경 모니터링의 범위의 설정에 따라 관리되는 공간의 범위는 조정할 수 있다.

환경 모니터링부(360)는 Wi-Fi 또는 블루투스(Bluetooth)와 같은 무선 통신 기술을 기반으로 스마트폰에 연동하여 스마트 공기 모니터링을 제공한다. 환경 모니터링부(360)는 소형 가스 및 화학 물질 감지 센서를 이용하여 공기질을 측정하기 위한 다양한 요소를 반영한 센서를 포함할 수 있다.

환경 모니터링부(360)는 단순히 교육을 위한 도구가 아니라, 강의실 내 환경을 모니터링하고 제어하기 위한 역할을 수행한다. 환경 모니터링부(360)는 전자교탁에 교실 내의 초미세먼지, 이산화탄소, 온도/습도를 감지할 수 있는 센서를 포함한다. 환경 모니터링부(360)는 환경 센싱 결과를 기반으로 교실 내부 환경의 적절한 유지가 가능하도록 한다.

환경 모니터링부(360)는 교실 내부, 각 교실에 설치된 전자교탁을 기반으로 학교 건물 전체의 환경 모니터링이 가능하도록 하고 환경 모니터링 결과를 기반으로 학교 건물 전체에 대한 관리 제어가 가능하도록 한다.

활동량 산출부(362)는 초미센먼지 센서(202)로부터 수신된 초미세먼지 농도가 기 설정된 초미세먼지 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과를 생성한다. 활동량 산출부(362)는 이산화탄소 센서(204)로부터 수신된 이산화탄소 농도가 기 설정된 이산화탄소 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과를 생성한다. 활동량 산출부(362)는 온도/습도 센서(206)로부터 수신된 온도가 기 설정된 온도 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과를 생성한다. 활동량 산출부(362)는 온도/습도 센서(206)로부터 수신된 습도가 기 설정된 습도 인계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과를 생성한다.

활동량 산출부(362)는 초미세먼지 농도가 기 설정된 초미세먼지 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과, 이산화탄소 농도가 기 설정된 이산화탄소 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과, 온도가 기 설정된 온도 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과, 습도가 기 설정된 습도 인계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과를 바탕으로 교실 내 사용자의 활동 가능 시간을 산출한다.

활동량 산출부(362)는 초미세먼지 센서(202)로부터 수신된 초미세먼지 농도를 기 설정된 환경기준표와 비교하여 기 설정된 초미세먼지 임계치를 미만으로 확인되거나, 이산화탄소 센서(204)로부터 수신된 이산화탄소 농도가 기 설정된 이산화탄소 임계치 미만으로 확인되면, 초미세먼지 센서(202)로부터 추가로 수신된 분당 대기측정농도의 평균값을 산출한다.

활동량 산출부(362)는 이산화탄소 센서(204)로부터 추가로 수신된 분당 이산화탄소측정농도의 평균값을 산출한다. 활동량 산출부(362)는 분당 대기측정농도와 분당 이산화탄소측정농도를 측정할 때마다 분당 대기측정농도의 평균값과 이산화탄소측정농도의 평균값을 기반으로 활동 가능 시간을 산출한다. 활동량 산출부(362)는 활동시간이 수업시간 시간 미만인 알람을 발생시킨다.

활동량 산출부(362)는 어린이 또는 성인 따른 호흡량을 추출한다. 활동량 산출부(362)는 분당 대기측정농도의 평균값, 이산화탄소측정농도의 평균값, 호흡량을 기반으로 활동 가능 시간을 산출한다.

활동량 산출부(362)는 교실 내에 학생들에 대한 평균 체중 정보를 입력받는다. 활동량 산출부(362)는 수업에 따른 학생들의 호흡량을 산출하고, 평균 체중 정보, 분당 대기측정농도의 평균값, 이산화탄소측정농도의 평균값, 호흡량을 기반으로 활동 가능 시간을 산출한다.

도 4는 본 실시예에 따른 통합형 IOT 무선 전자교탁이 주변 환경을 모니터링하여 환기하는 방식을 나타낸 도면이다.

통합형 전자교탁(100)은 도 4에 도시된 바와 같이, 실내 환경 정보 수집부(400)와 실외 환경 정보 수집부(405)로부터 실내 환경 정보 및 실외 환경 정보를 수집하고 수집된 정보를 기반으로 공조 동작을 수행한다.

도 4를 참조하면, 실내 환경 정보 수집부(400)는 스마트 교실 내에 환경 정보를 수집할 수 있는 공간 내부에 구현될 수 있고, 실외 환경 정보 수집부(405)는 실외 환경 정보를 수집할 수 있는 공간 외부에 구현될 수 있다. 실내 환경 정보 수집부(400) 및 실외 환경 정보 수집부(405)는 유선 및/또는 무선을 기반으로 실내 환경 정보 및 실외 환경 정보를 환경 모니터링부(360)로 전송할 수 있다. 실내 환경 정보 수집부(400) 및 실외 환경 정보 수집부(405)는 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 실내 환경 정보 수집부(400)는 복수 개일 수 있고, 실내 공간 내부에 복수의 장소 각각에 위치하여 복수의 실내 공간에서 실내 공기의 품질의 현재 상태 및 변화를 센싱할 수 있다.

환경 모니터링부(360)는 실내 환경 정보와 실외 환경 정보를 수집하고, 실내 환경 정보와 실외 환경 정보를 기반으로 공조부의 동작을 결정할 수 있다. 예를 들어, 실내 환경 정보는 실내 분진 정보 및 실내 유해 기체 정보를 포함하고, 실외 환경 정보는 실외 분진 정보 및 실외 유해 기체 정보를 포함할 수 있다.

실내 분진 정보 및 실내 유해 기체 정보는 하위 실내 환경 정보의 하나의 예시이고, 실외 분진 정보 및 실외 유해 기체 정보는 하위 실외 환경 정보의 하나의 예시일 수 있다. 본 실시예에서는 다른 다양한 하위 실내 환경 정보 및 하위 실외 환경 정보를 기반으로 공조부의 동작이 결정될 수 있다.

환경 모니터링부(360)는 실내 분진 정보에 의해 지시되는 실내 분진 농도(430)에 대해 설정된 제1 임계값과 실내 유해 기체 정보에 의해 지시되는 실내 유해 기체 농도(440)에 대해 설정된 제2 임계값을 기준으로 실내 공기의 질을 판단할 수 있다.

환경 모니터링부(360)는 현재 실내 분진 농도(430)가 제1 임계값을 초과하는 경우 및/또는 현재 실내 유해 기체 농도(440)가 제2 임계값을 초과하는 경우, 실내 공기 교체가 필요하다고 결정할 수 있다.

실내 공기 교체가 필요하다고 결정한 경우, 환경 모니터링부(360)는 실외 환경 정보를 기반으로 제1 송풍 동작을 수행할지 제2 송풍 동작을 수행할지 여부를 판단할 수 있다. 전술한 바와 같이 제1 송풍 동작(470)은 실외 공기를 실내로 유입시키는 동작이고, 제2 송풍 동작(480)은 실내 공기를 실외로 내보내는 동작일 수 있다.

환경 모니터링부(360)는 실외 환경 정보에 포함되는 실외 분진 정보에 의해 지시되는 실외 분진 농도(450) 및 실외 유해 기체 정보에 의해 지시되는 실외 유해 기체 농도(460)를 기반으로 제1 송풍 동작(470)을 수행할지 제2 송풍 동작(480)을 수행할지 여부를 결정할 수 있다.

실외 분진 정보에 포함된 현재 실외 분진 농도(450)가 제1 임계값 이하이고 실외 유해 기체 정보에 포함된 현재 실외 유해 기체 농도(460)가 제2 임계값 이하인 경우, 환경 모니터링부(360)는 제1 송풍 동작(470)을 수행하여 실외 공기를 실내로 유입시킬 수 있다. 즉, 실외 공기의 질이 실내 공기의 질보다 상대적으로 나은 상태이므로 환경 모니터링부(360)는 제1 송풍 동작(470)을 수행하여 실외 공기를 실내로 유입시킬 수 있다.

반대로 실외 분진 정보에 포함된 현재 실외 분진 농도(450)가 제1 임계값을 초과하거나 실외 유해 기체 정보에 포함된 현재 실외 유해 기체 농도(460)가 제2 임계값을 초과하는 경우, 제2 송풍 동작(480)을 수행하여 실내의 공기를 실외로 배출하는 동작을 수행할 수 있다. 즉, 실외 공기의 질이 실내 공기의 질보다 상대적으로 나쁜 상태이므로 환경 모니터링부(360)는 제2 송풍 동작(480)을 수행하여 현재 실내 공기를 내보내고 다른 실내 공기를 공간으로 유입시킬 수 있다.

환경 모니터링부(360)는 제1 송풍 동작(470) 및 제2 송풍 동작(480)을 시작한 이후, 실내 환경 정보와 실외 환경 정보를 수집하여 송풍 동작을 적응적으로 제어할 수 있다.

전술한 판단을 기반으로 제1 송풍 동작(470)을 수행할지 제2 송풍 동작(480)을 수행할지 여부를 결정하는 시점은 리셋될 수 있고, 리셋 이후의 송풍 동작은 제1 송풍 동작(리셋), 제2 송풍 동작(리셋)이라는 용어로 표현될 수 있다.

이하 개시하는 도 5에서 개시되는 제1 송풍 동작(리셋) 이후의 공조 시스템의 동작 및 도 6에서 개시되는 제2 송풍 동작(리셋) 이후의 공조 시스템의 동작은 리셋 시점 이후에 다시 수행될 수 있다.

리셋 시점은 제1 송풍 동작(리셋) 이후의 공조 시스템의 동작 및 도 6에서 개시되는 제2 송풍 동작(리셋) 이후의 공조 시스템의 동작에도 불구하고, 실내 공기질이 개선되지 않는 시점을 기준으로 설정될 수 있다.

리셋 시점은 리셋 반복 횟수에 따라 실내 공기질이 개선되지 않는 시점을 기준으로 계속적으로 증가되어 실내 공기질의 변화가 없을 때 불필요하게 공조 시스템이 동작하여 불필요한 전력 소모가 발생하는 것을 막을 수 있다.

도 5는 본 실시예에 따른 통합형 IOT 무선 전자교탁이 주변 환경을 모니터링하여 공조 동작을 수행하는 방식을 나타낸 도면이다.

통합형 전자교탁(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 송풍 동작(리셋)을 시작한 이후, 공조 시스템을 적응적으로 동작시킨다. 도 5를 참조하면, 제1 송풍 동작(리셋)(550)이 수행되는 경우, 실외 공기가 유입될 수 있고, 환경 모니터링부(360)는 실내 환경 정보 수집부로부터 실내 환경 정보를 수신하고, 실내 환경 정보의 변화를 판단할 수 있다.

환경 모니터링부(360)는 제1 송풍 동작(리셋)(550)의 수행 전에 실내 환경 정보에 포함된 실내 분진 농도(제1 송풍 동작 수행전), 실내 유해 기체 농도(제1 송풍 동작 수행전)과 제1 송풍 동작(리셋)(550)의 수행 후에 실내 환경 정보에 포함된 실내 분진 농도(제1 송풍 동작 수행 후), 실내 유해 기체 농도(제1 송풍 동작 수행 후)를 비교하여 실내 공기질의 개선 정도를 판단할 수 있다.

환경 모니터링부(360)는 제1 송풍 동작(리셋)(550)의 수행 이후 설정된 제1 임계 시간(510) 동안의 공기 변화를 판단할 수 있다. 제1 임계 시간(510)은 제1 송풍 동작(리셋)(550) 이후의 초기 시간으로서 제1 임계 시간(510) 동안은 설정된 제1 임계 범위(515) 내의 실내 공기질의 악화에도 계속적으로 제1 송풍 동작(리셋)(550)을 유지할 수 있다.

만약, 제1 임계 시간(510) 동안 제1 임계 범위(515) 이상의 실내 공기질의 악화가 있는 경우, 제1 송풍 동작(리셋)(550)이 일시적으로 중단되고, 제2 송풍 동작(570)이 수행될 수 있다. 제2 송풍 동작(570)은 제2 임계 시간(720) 동안 수행되고, 환경 모니터링부(360)는 제2 송풍 동작(570)의 수행 이후 설정된 제2 임계 시간(720) 동안의 공기 변화를 판단할 수 있다.

제2 임계 시간(720)은 제2 송풍 동작(570) 이후의 초기 시간으로서 제2 임계 시간(720) 동안은 설정된 제2 임계 범위(525) 내의 실내 공기질의 악화에도 계속적으로 제2 송풍 동작(570)을 유지할 수 있다.

만약, 제2 임계 시간(720) 동안 제2 임계 범위(525) 이상의 실내 공기질의 악화가 있는 경우, 제2 송풍 동작(570)은 다시 제1 송풍 동작(590)으로 전환되고, 제1 송풍 동작(590)으로 설정된 제1 임계 시간(510) 동안의 공기 변화는 다시 판단될 수 있다. 이러한 방식으로 계속적으로 제1 송풍 동작과 제2 송풍 동작이 반복되는 송풍 동작 전환 반복(n회)(595)가 수행되어, 실내 공기질의 개선되는 송풍 동작이 선택되도록 할 수 있다. 위와 같이 공기질의 개선이 없이 악화되는 경우, 제1 송풍 동작과 제2 송풍 동작은 설정된 n회 동안 반복되고, n 회 이후에는 송풍 동작을 중단시킬 수 있다.

n 회는 실내 공기질과 실외 공기질의 차이(실내 분진 농도와 실외 분진 농도의 차이, 실내 유해 기체 농도와 실외 유해 기체 농도의 차이)를 기반으로 결정될 수 있다. 실내 공기질과 실외 공기질의 차이가 상대적으로 작을수록 n의 크기가 상대적으로 작아지고, 실내 공기질과 실외 공기질의 차이가 클수록 n의 크기가 상대적으로 커질 수 있다.

반대로 제1 임계 시간(510) 동안 제1 임계 범위(515) 이상의 실내 공기질의 악화가 없는 경우, 실내 공기질의 변화를 고려하여 제1 송풍 동작(560)을 수행할 수 있다. 제1 임계 시간(510) 동안 제1 임계 범위(515) 미만의 실내 공기질이 악화되거나, 실내 공기질이 향상되는 경우는 1) 실내 공기질이 향상되는 경우, 2) 실내 공기질이 유지되는 경우, 3) 실내 공기질이 제1 임계 범위 내에서 악화되는 경우를 포함할 수 있다.

1) 실내 공기질이 향상되는 경우, 2) 실내 공기질이 유지되는 경우, 환경 모니터링부(360)는 제1 송풍 동작을 유지하되, 제1 송풍 동작의 속도가 증가될 수 있다.

공기질이 제1 임계 범위(515) 내에서 악화되는 경우는 환경 모니터링부(360)는 제1 송풍 동작(560)을 유지하되, 추가의 제3 임계 시간(530)을 설정하여 공기질의 악화 여부에 대한 추가 판단을 할 수 있다. 제3 임계 시간(530) 동안 제2 임계 범위(525) 내에서 악화가 발생하는 경우, 환경 모니터링부(360)는 제1 송풍 동작(560)을 중단하고 제2 송풍 동작(570)으로 전환을 할 수 있다. 제3 임계 범위(530)는 제1 임계 범위(515)보다 작은 범위로 설정하여 공기질의 변화되지 않는 경우 보다 빠르게 제2 송풍 동작(570)으로 전환되도록 할 수 있다.

제3 임계 시간(530) 동안 제2 임계 범위(525) 내에서 악화가 발생하는 경우, 환경 모니터링부(360)는 제1 송풍 동작(560)을 중단하고 제2 송풍 동작으로 전환을 할 수 있다. 이러한 경우 전술한 바와 같이 전술한 제1 송풍 동작과 제2 송풍 동작 간의 반복적으로 전환 동작을 수행할 수 있고, 마찬가지로 전환 동작은 설정된 n회 동안 반복되고, n 회 이후에는 송풍 동작은 중단될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 공조기에 공기 정화 기능이 가능한 경우, 전술한 제2 임계 시간(720) 동안 제2 임계 범위(525) 이상의 실내 공기질의 악화가 있는 경우와 제3 임계 시간(530) 동안 제2 임계 범위(525) 내에서 악화가 발생하는 경우, 공기 정화 기능이 수행될 수 있다. 위와 같이 공기 정화 기능이 바로 수행될 수도 있고, 정화 기능은 설정된 n회 중 x회의 반복 후에 공기 정화 기능이 수행될 수 있다. 이때 x의 값은 공기질의 악화 정도를 고려하여 결정될 수 있다.

도 6은 본 실시예에 따른 통합형 IOT 무선 전자교탁이 주변 환경을 모니터링하여 공조 동작을 수행하는 방식을 나타낸 도면이다.

통합형 전자교탁(100)은 도 6에 도시된 바와 같이, 실내 공기 교체가 필요한 경우, 제1 송풍 동작 및 제2 송풍 동작을 적응적으로 제어한다. 도 6에서는 특히, 통합형 전자교탁(100)이 제2 송풍 동작(리셋)을 시작한 이후, 공조 시스템의 적응적으로 동작하는 방법이 개시된다.

도 6를 참조하면, 제2 송풍 동작은 실내 공기를 외부로 배출하는 동작으로서 실내 공기가 배출시 유입되는 공기는 다른 실내 공기일 수 있다.

지역적인 공기의 오염이 있는 경우, 제2 송풍 동작이 유효할 수 있고, 실내에 전반적인 실내 공기질이 좋지 않을 경우, 제2 송풍 동작은 유효하지 않을 수 있다.

환경 모니터링부(360)는 제2 송풍 동작(리셋)(650)의 수행 이후, 설정된 제4 임계 시간(610) 동안의 공기 변화를 판단할 수 있다. 제4 임계 시간(610)은 제2 송풍 동작(리셋)(650) 이후의 초기 시간으로서 제4 임계 시간(610) 동안은 설정된 제3 임계 범위(630) 내의 실내 공기질의 악화에도 계속적으로 제2 송풍 동작을 유지할 수 있다.

제4 임계 시간(610)은 전술한 제1 임계 시간 보다 상대적으로 길게 설정될 수 있다. 외부 공기의 유입이 없는 경우, 공기질의 변화에 대해 상대적으로 더 긴 시간 동안 공기질의 변화에 대해 판단을 수행할 수 있다.

만약, 제4 임계 시간(610) 동안 제3 임계 범위(630) 이상의 실내 공기질의 악화가 있는 경우, 제2 송풍 동작은 일시적으로 중단될 수 있다. 도3의 경우와는 다르게 현재 실외 공기질이 실내 공기질보다 나쁜 경우로서 제1 송풍 동작은 수행되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 환경 모니터링부(360)는 계속적으로 실외 환경 정보를 수신하여 실외 환경 정보를 기반으로 판단된 실외 공기질이 실내 환경 정보를 기반으로 판단된 실내 공기질보다 상대적으로 나은 값을 가지는 경우, 제1 송풍 동작을 수행할 수도 있다.

또한, 환경 모니터링부(360)는 설정된 중단 시간 이후에 다시 제2 송풍 동작(670)을 수행하여 실내 공기질의 변화에 대한 재판단을 수행할 수 있다.

반대로 만약, 제4 임계 시간(610) 동안 제3 임계 범위(630) 이상의 실내 공기질의 악화가 없는 경우, 제3 임계 범위(630) 내의 실내 공기질의 악화된 경우, 실내 공기질의 변화가 없는 경우, 실내 공기질이 개선된 경우가 존재할 수 있다.

실내 공기질의 제3 임계 범위(630) 미만으로 악화된 경우 또는 실내 공기질이 개선된 경우는 제2 송풍 동작(660)을 계속적으로 수행할 수 있다.

제3 임계 범위(630) 내의 실내 공기질의 악화된 경우, 환경 모니터링부(360)는 제2 송풍 동작(660)을 유지하되, 제5 임계 시간(620)을 설정하여 공기질의 악화 여부에 대한 추가 판단을 할 수 있다. 제5 임계 시간(620) 동안 제4 임계 범위(610) 내에서 악화가 발생하는 경우, 환경 모니터링부(360)는 제2 송풍 동작(660)을 중단할 수 있다.

이러한 경우, 마찬가지로 환경 모니터링부(360)는 계속적으로 실외 환경 정보를 수신하여 실외 환경 정보를 기반으로 판단된 실외 공기질이 실내 환경 정보를 기반으로 판단된 실내 공기질보다 상대적으로 나은 값을 가지는 경우, 제1 송풍 동작을 수행할 수 있다. 또한, 환경 모니터링부(360)는 설정된 중단 시간 이후에 다시 제2 송풍 동작을 수행하여 실내 공기질의 변화에 대한 재판단을 수행할 수 있다.

도 7은 본 실시예에 따른 통합형 IOT 무선 전자교탁이 주변 환경을 모니터링하다가 공간 특성에 따라 적응적으로 공조 동작을 수행하는 방식을 나타낸 도면이다.

도 7에서는 임계 범위와 임계 시간을 조정하여 공간 특성을 고려한 공조 동작을 수행하기 위한 방법이 개시된다. 도 7을 참조하면, 임계 범위(700)는 실내 환경 정보 수집부의 위치, 공조부의 위치, 실내 공간의 크기 및 송풍 성능에 따라 조정될 수 있다. 실내 환경 수집부의 위치와 공조부의 위치가 상대적으로 멀어질수록 공기에 대한 변화가 상대적으로 느려질 수 있다.

임계 범위(700)는 실내 환경 수집부의 위치와 공조부의 위치가 상대적으로 멀어질수록 상대적으로 큰 값으로 설정될 수 있다. 임계 시간(720)은 실내 환경 수집부의 위치와 공조부의 위치가 상대적으로 멀어질수록 상대적으로 큰 값으로 설정될 수 있다. 또한, 실내 공간의 크기가 클수록 공기에 대한 변화가 상대적으로 느려질 수 있다.

따라서, 임계 범위(700)는 실내 공간의 크기가 클수록 상대적으로 큰 값으로 설정될 수 있다. 임계 시간(720)은 실내 공간의 크기가 클수록 상대적으로 큰 값으로 설정될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 임계 시간(720)과 임계 범위(700)는 공기 변화의 반응을 고려하여 공간별로 적응적으로 조정될 수 있다. 실내 공기질과 실외 공기질의 차이가 임계값 이상인 상황에서 제1 송풍 동작을 수행시 실내 공기질의 변화 정도를 보아 제1 임계 범위 및 제2 임계 범위, 제1 임계 시간 내지 제3 임계 시간이 결정될 수 있다.

제2 송풍 동작을 수행시 실내 공기질 변화 데이터를 모니터링하여 변화 시간의 중간값 또는 평균값을 고려하여 제3 임계 범위, 제 4임계 시간 및 제5 임계 시간을 결정할 수도 있다.

도 8은 본 실시예에 따른 통합형 IOT 무선 전자교탁이 주변 환경을 모니터링하여 공조 동작을 수행하는 방식을 나타낸 도면이다.

통합형 전자교탁(100)은 도 8에 도시된 바와 같이, 실내 공기 교체가 필요한 경우, 온도 정보를 추가적으로 고려한 송풍 동작을 수행한다. 도 8을 참조하면, 실내 환경 정보는 실내 온도 정보(810)를 더 포함하고, 실외 환경 정보는 실외 온도 정보(820)를 더 포함할 수 있다.

실제 송풍 동작의 진행시, 환경 모니터링부(360)는 실내 온도와 실외 온도를 고려하여 환풍 속도에 대한 조정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 겨울과 같이 실외 온도가 낮을 경우, 송풍 동작으로 인해 외기가 유입되어 난방 효율이 낮아질 수 있다.

따라서, 공조 시스템에서 실내 온도 및 실외 온도를 고려하여, 환풍의 속도를 조절하여 내부의 온도가 급속도로 변화되는 것을 막기 위한 방법이 필요하다.

실내 온도와 실외 온도가 설정된 임계값 이상 차이나는 경우, 환경 모니터링부(360)는 실내에서 난방 또는 냉방이 이루어지고 있다고 판단하여 송풍에 관련된 판단 임계값의 기준 및/또는 송풍의 속도를 조정할 수 있다.

전술한 바와 같이 환경 모니터링부(360)는 현재 실내 분진 농도가 제1 임계값을 초과하는 경우 및/또는 현재 실내 유해 기체 농도가 제2 임계값을 초과하는 경우, 실내 공기 교체가 필요하다고 결정할 수 있다.

실내 온도와 실외 온도의 차이에 따라 제1 임계값과 제2 임계값이 조정될 수 있다. 즉, 실내 온도와 실외 온도 차이가 상대적으로 클 경우, 난방 및 냉방 효율을 고려하여 제1 임계값과 제2 임계값을 상대적으로 상대적으로 크게 설정하여 냉방 및 난방 효율을 고려할 수 있다. 실내 온도와 실외 온도의 차이가 임계 온도 범위(830) 내로 발생되는 경우는 디폴트 값으로서 제1 임계값과 제2 임계값이 설정될 수 있고, 실내 온도와 실외 온도의 차이가 임계 온도 범위(830) 이상으로 발생되는 경우, 제1 임계값과 제2 임계값은 로그 함수 기반으로 증가될 수 있다. 즉, 실내 온도와 실외 온도 차이가 크더라도 일정 이상의 제1 임계값과 제2 임계값이 일정 수준 이상 높아지지 않도록 설정함으로써 공기 순환을 통한 실내 공기질 관리가 되도록 할 수 있다.

제1 그래프(850)는 온도 차이에 따른 제1 임계값과 제2 임계값의 증가가 개시된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 온도 차이에 따라 송풍 속도가 결정될 수 있다. 실내 온도와 실외 온도의 차이가 임계 온도 범위(830) 내로 발생되는 경우는 설정된 디폴트 송풍 속도로 제1 송풍 동작 및 제2 송풍 동작이 수행될 수 있다.

실내 온도와 실외 온도의 차이가 임계 온도 범위(830)를 벋어나는 경우, 송풍 속도의 감소가 로그 함수 기반으로 정의될 수 있다. 즉, 온도 차이가 많이 날수록 송풍 속도를 약하게 설정하되, 송풍 속도의 변화 정도를 계속적으로 감소시켜 송풍을 기반으로 한 실내 공기질의 변화가 가능하도록 할 수 있다.

제2 그래프(860)는 온도 차이에 따른 송풍 속도의 감소 정도가 개시된다.

송풍 속도가 변화되는 경우, 송풍 속도의 변화에 따라 전술한 제1 임계 시간 내지 제5 임계 시간이 길어질 수 있다. 송풍 속도가 상대적으로 많이 감소될수록 제1 임계 시간 및 제5 임계 시간이 상대적으로 더 길어질 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 지지판 120: 지지판 덮개
122: 고정바 123: 가이드 레일
124: 잠금부
126: 구즈넥 마이크홀 128: 제1홀
129: 제2홀
130: 케이스 본체 140: 살균 서랍
150: 내부 본체
160: 도어 170: 이동수단
200: 제어용 통합 컨트롤러
202: 초미세먼지 센서 204: 이산화탄소 센서
206: 온도/습도 센서
208: 센서 인터페이스 211: 엠프
211: 스피커 212: 믹서
214: 무선 마이크 수신기 216: 무선마이크
218: 구즈넥 마이크
219: 키패드 220: 키보드
222: USB 스위쳐 224: 무선통신부
230: 메인 모니터
232: 무선충전패드
234: 자외선 램프 236: 탈취모듈
238: 수납함
240: 스크린/램프제어기 242: 전동 스크린
244: 램프
252: HDMI 송신기 254: HDMI 리시버
256: 전자칠판 258: 프로젝터
262: 라이브 스트림 보드 264: 미니 PC
266: 노트북
280: WHDI 송신기 282: WHDI 리시버
310: 살균 제어부 320: 탈취 제어부
330: 무선충전부 340: 외부 제어부
350: 영상 송수신부
360: 환경 모니터링부 362: 활동량 산출부

Claims (5)

1. 기 설정된 기울기에 대응하는 각도를 갖는 지지판;
   상기 지지판 하단에 연결되어 지지되는 구조를 갖는 케이스 본체;
   상기 케이스 본체 내부에 마이크 및 컨트롤 수단을 수납하는 수납함 구조로서, 상기 마이크 및 상기 컨트롤 수단을 살균 처리하는 살균 서랍;
   상기 케이스 본체 내부에 복수의 인사이드 슬롯(Inside Slot) 구조를 갖는 내부 본체;
   상기 내부 본체 중 하나의 인사이드 슬롯에 체결되어 초미세먼지 농도를 센싱하는 초미세먼지 센서, 이산화탄소 농도를 센싱하는 이산화탄소 센서, 온도 및 습도를 센싱하는 온도/습도 센서와 각각 통신하는 센서 인터페이스;
   상기 내부 본체 중 하나의 인사이드 슬롯에 체결되어 주변에 전자기기를 통합 제어하며, 상기 센서 인터페이스로부터 수신된 센싱정보를 기반으로 주변 환경을 모니터링하는 제어용 통합 컨트롤러;
   상기 복수의 인사이드 슬롯을 외부에서 여닫는 구조를 갖는 도어; 및
   상기 케이스 본체 하단에 구비되어 상기 케이스 본체를 이동시키는 이동수단
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 전자교탁.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어용 통합 컨트롤러는,
   상기 초미세먼지 농도가 기 설정된 초미세먼지 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과, 상기 이산화탄소 농도가 기 설정된 이산화탄소 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과, 상기 온도가 기 설정된 온도 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과, 상기 습도가 기 설정된 습도 임계치를 초과하는지의 여부를 확인한 결과를 바탕으로 교실 내 사용자의 활동 가능 시간을 산출하는 활동량 산출부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 전자교탁.
3. 제2항에 있어서,
   상기 살균 서랍은
   상기 컨트롤 수단인 키보드, 마우스, 키패드, 구즈넥 마이크, 무선 마이크를 수납하는 구조를 갖는 수납함;
   상기 수납함 내부에 수납된 상기 키보드, 상기 마우스, 상기 키패드, 상기 구즈넥 마이크, 무선 마이크로 자외선(UV)을 방출하는 자외선 램프; 및
   상기 수납함이 오픈된 상태에서 상기 자외선의 방출을 오프시키고, 상기 수납함이 닫힌 상태에서 상기 자외선의 방출이 기 설정된 세기로 기 설정된 시간 주기로 수행되도록 하는 살균 제어부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 전자교탁.
4. 제3항에 있어서,
   상기 살균 서랍은,
   상기 수납함 내부에 수납된 상기 키보드, 상기 마우스, 상기 키패드, 상기 구즈넥 마이크, 상기 무선 마이크의 냄새를 탈취하는 탈취 모듈; 및
   상기 수납함이 오픈된 상태에서 상기 탈취 기능을 오프시키고, 상기 수납함이 닫힌 상태에서 상기 탈취 기능을 기 설정된 세기로 기 설정된 시간 주기로 수행하는 탈취 제어부
   를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 전자교탁.
5. 제4항에 있어서,
   상기 내부 본체 중 하나의 인사이드 슬롯에 체결되어 무선충전패드와 별도로 연결하여 상기 무선충전패드에 올려진 디바이스를 충전하는 무선충전부
   를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 전자교탁.
   

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