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문제 정의
- 본 논문에서는 문제점 해결을 위하여 안드로이드 플랫폼 기반의 스마트 감성조명제어 시스템을 제안한다. 제안하는 스마트 감성조명 제어 시스템은 안드로이드 어플리케이션을 이용한 조명제어 시스템으로 시간과 장소의 제약 없이 제어 가능하고, 비용 절감 및 설치시간 단축이 가능한 시스템이다.
- 본 논문에서는 사무공간의 업무효율을 높이기 위한 안드로이드 플랫폼 기반의 스마트 감성조명 제어 시스템을 제안하였다. 제안된 스마트 감성조명 제어 시스템은 안드로이드 플랫폼, 지그비 모듈, 확장 디바이스, 조도센서, RGBW 점등 모듈로 구성하였다.
제안 방법
- 또한, 제어 설정으로 원격제어와 감성어휘를 이용한 다양한 감성조명의 변환을 통해 상황에 적합한 색상과 밝기를 효율적으로 제어 한다. 각각 조명의 확장 디바이스에 지그비를 이용하여 스케줄링 제어를 위한 신호를 전송하고, 각각의 조명 모듈의 노드는 주변의 조도정보를 수집하여 확장 디바이스에 전송하도록 설계하였다. 감성조명 장치의 지그비는 스마트 디바이스의 지그비와 연결되어 데이터를 송·수신 하도록 설계하였다.
- 감성어휘 선택에서는 감성공학 분야에서 연구된 컬러이미지스케일(color image scale)과 형용사이미지스케일(adjective image scale)을 이용하여 감성어휘를 색으로 추론하고 추론된 색의 3원색 분포를 알아낸 뒤 최종적으로 색도좌표를 구하였다. 그림 3은 색채 분석 도구를 나타낸다.
- 감성조명 장치의 지그비는 스마트 디바이스의 지그비와 연결되어 데이터를 송·수신 하도록 설계하였다.
- 감성조명 조명모듈의 노드 지그비와 스마트 디바이스의 베이스 지그비와의 데이터 송·수신을 위한 지그비로 구성하여 설계하였다.
- 그림 4는 이미지 매칭 결과를 나타낸다. 개발된 여러 유형의 색조체계를 발전시켜, 한국인의 감각을 수용하면서 세계적 범용성을 고려하는 방향으로 개발되었다. 총 120색은 110개의 유채색과 10개의 무채색으로, 110개의 유채색은 10개의 색상과 11개의 색조로 구성된다.
- 제안된 스마트 감성조명 제어 시스템은 안드로이드 플랫폼, 지그비 모듈, 확장 디바이스, 조도센서, RGBW 점등 모듈로 구성하였다. 그리고 조도센서를 이용하여 자동제어 및 원하는 조명에 대하여 선택적으로 수동제어가 가능하도록 설계하였다.
- 베이스 노드를 통해 스마트 디바이스로 정보를 전송한다. 기본 설정 값으로 점등 후 원하는 위치의 감성조명이나 전체의 감성조명을 선택, 사용자의 요구에 따른 감성어휘와 RGBW의 온도 레벨을 보면 탐색 바를 제어하여 값을 선택하면 스마트 디바이스에서 선택된 센서ID의 데이터와 정보를 베이스 노드에 전송하고, 베이스 노드는 싱크 노드로 선택된 센서ID와 세션ID의 데이터와 정보를 전송한다. 싱크 노드에서는 확장 디바이스에 선택된 세션ID의 제어 신호를 전송하여 RGBW 점등 모듈을 제어한다.
- 색온도의 표현 범위와 적용한 색도도는 차이가 없었다. 기존 시스템은 LED 회로를 2개 또는 4개를 사용하였지만 제안된 시스템은 4개의 회로를 사용하여 LED 조명을 제어하였다. 본 논문에서 제안된 스마트 감성조명 제어 시스템은 그림 5에서 타나낸 감성어휘를 기준으로 가변점등을 통해 소비전력을 12.
- 수동제어를 선택하였을 할 경우 감성조명의 위치에 따른 조명의 전체를 점등제어 하거나, 원하는 위치의 감성조명을 선택하여 점등제어가 되도록 구현하였다. 또한, 사용자 요구 상황에 맞는 감성어휘를 선택하면 감성조명의 온도레벨을 디스플레이 하고, 사용자는 RGBW 바와 수치데이터를 이용하여 직접 점등제어를 할 수 있게 구현하였다.
- 또한, 자동 점·소등을 위한 조도 센서를 추가하였다.
- 시스템은 지그비 모듈을 통해 스마트 디바이스 패널(smart device panel)이 감성조명 제어 시스템과 연결이 되었을 경우, 제어 메시지를 송수신하고, 사용자의 요구대로 감성어휘를 선택해 조명을 제어하거나 탐색 바를 제어, 또는 RGBW 값을 직접 입력하여 제어할 수 있으며, 조도 센서를 이용하여 제어 가능하다. 또한, 제어 설정으로 원격제어와 감성어휘를 이용한 다양한 감성조명의 변환을 통해 상황에 적합한 색상과 밝기를 효율적으로 제어 한다. 각각 조명의 확장 디바이스에 지그비를 이용하여 스케줄링 제어를 위한 신호를 전송하고, 각각의 조명 모듈의 노드는 주변의 조도정보를 수집하여 확장 디바이스에 전송하도록 설계하였다.
- 사무실에서 사용되고 있는 조명을 대상으로 어휘를 도출하고, 색온도 별 문서의 읽기나 쓰기, 복사와 컴퓨터를 통한 작업실, 회의, 휴식의 행위에 따른 감성을 비교 분석하여 감성어휘를 추출한다. 또한, 효율적인 점등제어 시스템의 관리를 위해 지그비(zigbee) 모듈을 사용하고, 조명기기를 제어하여 에너지를 절약하며, 업무 효율성을 높일 수 있는 사실 환경을 고려한 감성조명 제어 시스템을 설계한다.
- 또한, 전체 LED 모듈의 지속적인 점등으로 에너지 효율성도 감소되고, 불필요하게 점등되는 조명기기에 대한 전력낭비도 발생하게 된다. 멀티 센서를 사용하는 조명제어 시스템은 센서를 통해 주변의 정보를 수집하고, 주변 센서 노드와 통신을 통해 관리하며, 안정성을 제공하였다. 그러나 조명제어 시스템은 데이터 센싱 및 수신 데이터를 분석하고 평가하는 제 어 명령을 효과적으로 전달하지 못하는 문제점이 있다.
- 사무실 공간은 너비 3m, 길이 4m, 회의실은 너비 3m, 길이 2m, 휴게실은 너비 4m, 길이 2m, 작업실은 너비 3m, 길이 3m, 복도는 1m 폭으로 너비와 길이를 4m로 구성하였다. 반사율은 천정 70%, 벽50%, 바닥 20%로 하였다. 조명은 INSTA의 light 4010 라이트라인 시스템(소비전력 16.
- 본 논문에서 제안하는 안드로이드 플랫폼 기반의 스마트 감성조명 제어 시스템은 감성어휘에 따른 감성조명의 효과 및 감성조명 제어 효율성 검증을 위해 시뮬레이터는 Dialux를 이용하였다.
- 제안하는 스마트 감성조명 제어 시스템은 안드로이드 어플리케이션을 이용한 조명제어 시스템으로 시간과 장소의 제약 없이 제어 가능하고, 비용 절감 및 설치시간 단축이 가능한 시스템이다. 사무실에서 사용되고 있는 조명을 대상으로 어휘를 도출하고, 색온도 별 문서의 읽기나 쓰기, 복사와 컴퓨터를 통한 작업실, 회의, 휴식의 행위에 따른 감성을 비교 분석하여 감성어휘를 추출한다. 또한, 효율적인 점등제어 시스템의 관리를 위해 지그비(zigbee) 모듈을 사용하고, 조명기기를 제어하여 에너지를 절약하며, 업무 효율성을 높일 수 있는 사실 환경을 고려한 감성조명 제어 시스템을 설계한다.
- 조명제어 프로그램은 자동제어와 수동제어로 선택할 수 있고, 자동제어를 선택하였을 할 경우, 조도 센서에서 측정된 평균 조도 값을 이용하여 기본 설정 값으로 자동 점등제어가 되도록 구현하였다. 수동제어를 선택하였을 할 경우 감성조명의 위치에 따른 조명의 전체를 점등제어 하거나, 원하는 위치의 감성조명을 선택하여 점등제어가 되도록 구현하였다. 또한, 사용자 요구 상황에 맞는 감성어휘를 선택하면 감성조명의 온도레벨을 디스플레이 하고, 사용자는 RGBW 바와 수치데이터를 이용하여 직접 점등제어를 할 수 있게 구현하였다.
- 그림 1에서는 본 논문에서 제안된 안드로이드 플랫폼 기반의 스마트 감성조명 제어 시스템 구성을 나타낸다. 스마트 감성조명 제어 시스템은 각각의 스마트 감성조명을 제어하기 위해 각 조명 모듈에 확장 디바이스를 추가하고, 지그비 통신을 사용하도록 설계하였다. 또한, 자동 점·소등을 위한 조도 센서를 추가하였다.
- 스마트 디바이스는 감성조명 제어를 하는 컨트롤러로서 감성조명의 점·소등 시 감성어휘를 선택하거나 RGBW-bar를 통해 값을 조절하거나 직접 입력하여 조명의 레벨을 제어하고, 전체 또는 원하는 위치에 있는 각각의 감성조명을 제어하였다.
- 본 논문에서는 사무공간의 업무효율을 높이기 위한 안드로이드 플랫폼 기반의 스마트 감성조명 제어 시스템을 제안하였다. 제안된 스마트 감성조명 제어 시스템은 안드로이드 플랫폼, 지그비 모듈, 확장 디바이스, 조도센서, RGBW 점등 모듈로 구성하였다. 그리고 조도센서를 이용하여 자동제어 및 원하는 조명에 대하여 선택적으로 수동제어가 가능하도록 설계하였다.
- 본 논문에서는 문제점 해결을 위하여 안드로이드 플랫폼 기반의 스마트 감성조명제어 시스템을 제안한다. 제안하는 스마트 감성조명 제어 시스템은 안드로이드 어플리케이션을 이용한 조명제어 시스템으로 시간과 장소의 제약 없이 제어 가능하고, 비용 절감 및 설치시간 단축이 가능한 시스템이다. 사무실에서 사용되고 있는 조명을 대상으로 어휘를 도출하고, 색온도 별 문서의 읽기나 쓰기, 복사와 컴퓨터를 통한 작업실, 회의, 휴식의 행위에 따른 감성을 비교 분석하여 감성어휘를 추출한다.
- 또한, 행위에 따른 감성어휘의 매핑으로 행위변화에 대한 감성조명 제어와 원하는 감성어휘를 RGBW바의 조절로 다양한 색상제어를 가능하게 하였다. 조명제어 프로그램은 자동제어와 수동제어로 선택할 수 있고, 자동제어를 선택하였을 할 경우, 조도 센서에서 측정된 평균 조도 값을 이용하여 기본 설정 값으로 자동 점등제어가 되도록 구현하였다. 수동제어를 선택하였을 할 경우 감성조명의 위치에 따른 조명의 전체를 점등제어 하거나, 원하는 위치의 감성조명을 선택하여 점등제어가 되도록 구현하였다.
- 그림 5는 감성어휘별 조명의 RGBW값을 나타낸다. 형용사 이미지 스케일상 감성어휘에서 조명에 관련된 감성어휘를 추출 및 선별하고, 감성어휘에 대한 가까운 좌표 칼라 이미지 스케일상의 색상을 선택된 감성어휘에 적합한 색상으로 설정하여 RGBW값을 계산하였다.
대상 데이터
- 형용사 이미지 스케일, 단색 이미지 스케일은 각각 세로방향으로 부드러운(soft), 딱딱한(hard), 가로방향으로 동적인(dynamic), 정적인(static)의 동일한 기준 축으로 이루어진 공간 내 고유 위치를 가지고 있어 추상적 이미지 전환 및 해석이 가능하다. 감성공학 분야에 연구된 자료 및 자유 연상 등을 통해 1차 감성어휘를 수집하였고, 조명 관련된 어휘를 중심으로 2차 감성어휘 56개를 선택하여 최종 감성어휘를 선별하였다.
- 8W)을 사용하여 사무실, 회의실 및 작업실에 적용하였고, 휴게실에는 GHIDINI의 confine 15(소비 전력 15W)를 적용하였다. 그리고 복도는 LG의 LGE-4RDL(소비전력 8W) 다운 라이트를 적용하였다. 그림8에서 빨간색 표시된 부분이 시뮬레이터에서 적용한 조명의 위치를 나타낸다.
- 85m로 구성하였다. 사무실 공간은 너비 3m, 길이 4m, 회의실은 너비 3m, 길이 2m, 휴게실은 너비 4m, 길이 2m, 작업실은 너비 3m, 길이 3m, 복도는 1m 폭으로 너비와 길이를 4m로 구성하였다. 반사율은 천정 70%, 벽50%, 바닥 20%로 하였다.
- 그림 8은 Dialux를 이용한 실험 환경의 전체 공간을 나타낸다. 전체 공간은 너비 7m, 길이 6m, 높이 2.8m, 작업면의 높이 0.85m로 구성하였다. 사무실 공간은 너비 3m, 길이 4m, 회의실은 너비 3m, 길이 2m, 휴게실은 너비 4m, 길이 2m, 작업실은 너비 3m, 길이 3m, 복도는 1m 폭으로 너비와 길이를 4m로 구성하였다.
- 싱크 노드는 확장 디바이스에 모든 세션ID의 제어신호를 요청하고, 확장 디바이스가 RGBW 점등 모듈을 제어한다. 제어정보는 확장 디바이스에서 싱크노드로, 싱크노드에서 베이스 노드, 베이스 노드에서 스마트 디바이스로 응답한다. 수동 조명제어를 선택하였을 경우, 기본 설정 값으로 감성조명을 제어한다.
- 반사율은 천정 70%, 벽50%, 바닥 20%로 하였다. 조명은 INSTA의 light 4010 라이트라인 시스템(소비전력 16.8W)을 사용하여 사무실, 회의실 및 작업실에 적용하였고, 휴게실에는 GHIDINI의 confine 15(소비 전력 15W)를 적용하였다. 그리고 복도는 LG의 LGE-4RDL(소비전력 8W) 다운 라이트를 적용하였다.
성능/효과
- KS 권장 평균조도[14]를 기준으로 사무실의 광속은 400 lm, 회의실은 200 lm, 휴게실은 100 lm, 작업실은 200 lm으로 설정하였다. 공간별 조명의 사용 개수는 최소 2개에서 최대 10개로 나타났으며, 소비전력은 33.6W에서 168W까지 측정되었다. 본 논문에서 제안한 알고리즘의적용 전에는 광속이 최소 120 lm에서 최대 401 lm까지 측정되었고, 적용 후에는 최소 76.
- 제안된 점등제어 시스템의 검증결과, 필요로 하는 부분의 조명기기 감성조명 제어와 색온도 가변에 의한 제어가 가능하였고, 감성어휘에 의한 가변점등으로 효율적으로 소비전력을 절감시켰다. 또한 상황에 적합한 색상과 밝기를 제어하여 사무실 행위를 함에 있어 집중력과 업무능력 향상에 효과적인 결과를 얻었다. 향후, 스마트 감성조명은 인테리어의 질적인 차별화를 선도하며 감성 공학적 디자인 실현을 주도할 뿐 아니라 감성자극과 연계된 새로운 비즈니스의 실현화 가능성도 기대한다.
- 감성 조명 제어 프로그램은 사무실 구조로 된 화면구성을 통해 사용자가 편리하게 조명제어를 가능하게 하였다. 또한, 행위에 따른 감성어휘의 매핑으로 행위변화에 대한 감성조명 제어와 원하는 감성어휘를 RGBW바의 조절로 다양한 색상제어를 가능하게 하였다. 조명제어 프로그램은 자동제어와 수동제어로 선택할 수 있고, 자동제어를 선택하였을 할 경우, 조도 센서에서 측정된 평균 조도 값을 이용하여 기본 설정 값으로 자동 점등제어가 되도록 구현하였다.
- 기존 시스템은 LED 회로를 2개 또는 4개를 사용하였지만 제안된 시스템은 4개의 회로를 사용하여 LED 조명을 제어하였다. 본 논문에서 제안된 스마트 감성조명 제어 시스템은 그림 5에서 타나낸 감성어휘를 기준으로 가변점등을 통해 소비전력을 12.5%～14.6% 감소시켰고, 전격전류는 0.6%～62.5%를 절감할 수 있었다.
- 6W에서 168W까지 측정되었다. 본 논문에서 제안한 알고리즘의적용 전에는 광속이 최소 120 lm에서 최대 401 lm까지 측정되었고, 적용 후에는 최소 76.13 lm에서 285.23 lm까지 측정되었다.
- 제안된 점등제어 시스템의 검증결과, 필요로 하는 부분의 조명기기 감성조명 제어와 색온도 가변에 의한 제어가 가능하였고, 감성어휘에 의한 가변점등으로 효율적으로 소비전력을 절감시켰다. 또한 상황에 적합한 색상과 밝기를 제어하여 사무실 행위를 함에 있어 집중력과 업무능력 향상에 효과적인 결과를 얻었다.
후속연구
- 또한 상황에 적합한 색상과 밝기를 제어하여 사무실 행위를 함에 있어 집중력과 업무능력 향상에 효과적인 결과를 얻었다. 향후, 스마트 감성조명은 인테리어의 질적인 차별화를 선도하며 감성 공학적 디자인 실현을 주도할 뿐 아니라 감성자극과 연계된 새로운 비즈니스의 실현화 가능성도 기대한다. 또한, 사무공간에서 여러 가지 행위에 따라 다양한 감성이 유발되기 때문에 공간과 사용자의 행위에 따라 감성을 고려한 공간 설계가 이루어져야 한다.
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