[논문]상황인식 스마트 주얼리 디바이스 설계 및 구현

강윤정; 최동운

doi:10.6109/jkiice.2016.20.11.2113

상황인식 스마트 주얼리 디바이스 설계 및 구현
Design and Implementation of Context Awareness Smart Jewelry Device 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.20 no.11, 2016년, pp.2113 - 2118

강윤정 (Division of Information and Electronic Commerce, College of Business Administration, Wonkwang University) , 최동운 (Division of Information and Electronic Commerce, College of Business Administration, Wonkwang University)

초록
AI-Helper

스마트 주얼리는 사물인터넷의 구성요소를 적용하여 센서의 입력으로 얻은 상황정보를 처리하고, LED의 출력장치에 빛의 색상을 제어하여 보석에서 느낄 수 있는 반짝반짝 빛을 내는 아름다움과 신비감을 느낄 수 있도록 색과 빛의 효과를 부각시켜 심미 기능을 적용하였다. 상호작용이 가능하도록 통신 기능과 신체에 착용할 수 있는 웨어러블 기능이 있는 스마트 주얼리이다. 본 스마트 주얼리 보드에 컬러, 온도, 조도 센서를 장착하고, 블루투스 모듈로 상호작용이 가능하도록 설계하였다. 스마트 주얼리 착용자의 상황에 따라 주얼리 빛의 색상이 변할 수 있도록 알고리즘을 적용하여 모바일 어플리케이션을 구현하였다. 디지털 기술과 생활의 융합을 실현하고 더 나아가 IoT 환경에서의 스마트 주얼리 디바이스 개발의 방향성을 제시할 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Smart Jewelry is applied to the components of the Internet of Things. The process of obtaining the status information to the input of the sensor. And it controls the light color of the LED. Because to express the beauty of twinkling lights that can be felt in the jewelery and aesthetic functions were applied in order to feel the mystery. Smart Jewelry is capable of communication, interaction, wearable. Smart jewelery was equipped with a color, temperature, ambient light sensor. It was designed to allow interaction with a Bluetooth module. Applying an algorithm so that the light jewelry colors can vary depending on the circumstances of the smart jewelry wearer had been implemented by the mobile application. It can be realized in digital technology and the convergence of life. It presents the orientation development of the smart jewelery device on IoT environment.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 주얼리가 지닌 장식적 기능, 희소가치성을 유지하는 기능성, 상호 작용성, 참여성, 유희성 등을 포함하는 주얼리의 한 형태이다. 본 논문에서는 디지털 시대의 새로운 기술과 기능을 적용하고 신체에 착용할 수 있도록 하여 인간과 상호작용을 하면서 시각적인 심미(審美)나 신체적인 만족감과 즐거움을 줄 수 있는 형태의 스마트 주얼리를 개발한 것이다.

가설 설정

⦁3단계 : 컬러 값이 유채색의 일 때는 보색을 적용한다.

제안 방법

HSI모델에서 Hue의 값을 180° 회전시켜서 본연의 색상 값의 대칭이 되는 위치에 있는 값으로 전환시켜서 다시 HSI값을 RGB값으로 전환시킨 후 최종적으로 보색을 출력하였다.
조도, 온도, 컬러의 상황 값을 따라 LED 색상 값을 스마트 주얼리에 노출한다. 각 센서 메뉴의 on, off 설정 스위치를 이용하여 온도와 조도, 컬러와 조도 2가지 센서의 상황정보만을 선택하여 스마트 주얼리 디바이스의 LED 색상을 사용자 설정이 가능하도록 하였다. 또한 메뉴버튼을 이용하여 하단 Setting메뉴를 호출하여 장치 스캔 화면으로 이동하여 여러 개의 스마트 주얼리 디바이스와의 연결도 가능하다.
첫째, 웨어러블 기능으로 팬던트나 브로치로 착용할 수 있도록 하였다. 둘째, 주얼리의 소재적 특성상 귀금속과 보석으로 제작되어지기 때문에 장식적인 기능을 최우선으로 고려하였다. 셋째, 측정 기능의 추가로 인하여 제품의 미관을 해치지 않기 위함이며 사용자와 상호작용이 가능할 수 있도록 하였다.
넷째, 기능이나 조작에 관한 컴퓨터나 휴대폰, 또는 각종 IT 제품과 같은 사용자들의 관여도가 높은 기능성 위주의 제품들과는 달리 이미 기존에 사람들에게 인식되어있는 주얼리의 특징상 그 기능성에 대한 사용자의 관여도가 낮으므로 주얼리의 작동 원리 및 조작 방법이 단순화 하였다. 마지막으로, 주얼리의 특성상 휴대가 가능하고 신체에 착용이 가능해야 하므로 내장되는 부품의 크기가 초소형이어야 하며 무겁지 않도록 설계하였다.
본 논문에서 스마트 주얼리의 제작 환경은 표 1과 같이 하드웨어 구성과 개발환경을 활용하였다.
스마트 주얼리 보드와 스마트폰의 통신을 통해 온도, 컬러, 조도 의 인식을 통해 상황 정보를 추출할 수 있으며 사용자의 상황에 따라서 인식된 상황정보를 통해 LED빛을 통해 주얼리의 색상을 변화시킬 수 있는 스마트 주얼리 보드를 설계하여 스마트 주얼리을 제작하고 모바일 어플리케이션을 개발하였다. 디지털 기술과 현실 세계의 융합을 실현할 수 있고 더 나아가 IoT 환경에 서의 스마트 주얼리 디바이스 개발의 방향성을 제시할 수 있을 것이다.
스마트 주얼리의 본연의 기능들이 잘 표현하는 것을 목적으로 다섯 가지를 기능을 고려하여 설계하였다. 첫째, 웨어러블 기능으로 팬던트나 브로치로 착용할 수 있도록 하였다.
조도센서는 빛의 세기를 측정하며 실내·외를 구별할 수 있으며 빛의 세기에 따라 LCD의 밝기를 조절할 수 있도록 하였다. 실내에서의 조명에 따라 조도 값을 구간별로 적용하며 온도에서 추출된 상황 값의 색에 조도를 적용한다. 실외에서는 낮과 밤 구별하여 조도를 설정할 수 있도록 하였다.
조도센서는 빛의 세기를 측정하며 실내·외를 구별할 수 있으며 빛의 세기에 따라 LCD의 밝기를 조절할 수 있도록 하였다.
주얼리에 노출된 색상에 자동 설정 기능을 추가하여 사용자의 편이성을 더한다. 컬러 센서는 스마트 주얼리착용 위치의 입은 옷의 색상을 인식하여 의상의 유·무채색의 상태 값에 따라 2단계와 3단계 과정을 처리하게 되며 처리과정의 흐름은 그림 3에서 보여준다.
스마트 주얼리의 본연의 기능들이 잘 표현하는 것을 목적으로 다섯 가지를 기능을 고려하여 설계하였다. 첫째, 웨어러블 기능으로 팬던트나 브로치로 착용할 수 있도록 하였다. 둘째, 주얼리의 소재적 특성상 귀금속과 보석으로 제작되어지기 때문에 장식적인 기능을 최우선으로 고려하였다.
자이로센서는 MPU6050을 사용하며 I2C 규격에 따른다. 컬러센서는 1005size의 보드크기에 적합하도록 TCS34725를 채택하고 LED의 빛이 사물에 반사되는 컬러 센서가 인지할 수 있도록 근접한 거리에 배치하였다. 그림 4의 설계된 하드웨어 보드는 Arduino 보드를 활용하여 ASL(Arduino Serial Link)을 PC에 연결한 후 COM포트를 확인할 수 있다.

대상 데이터

설계된 아누이노 보드의 MCU는 ATMEGA328P을 사용하며 디바이스 크기와 밝기의 범위 제어를 위해 1615Size의 RGB LED을 채택하여 4개를 장착하고 각각의 LED를 제어할 수 있도록 한다. 블루투스 모듈은 RN4020을 사용하여 MLDP Mode통신이 가능하다.

성능/효과

셋째, 측정 기능의 추가로 인하여 제품의 미관을 해치지 않기 위함이며 사용자와 상호작용이 가능할 수 있도록 하였다. 넷째, 기능이나 조작에 관한 컴퓨터나 휴대폰, 또는 각종 IT 제품과 같은 사용자들의 관여도가 높은 기능성 위주의 제품들과는 달리 이미 기존에 사람들에게 인식되어있는 주얼리의 특징상 그 기능성에 대한 사용자의 관여도가 낮으므로 주얼리의 작동 원리 및 조작 방법이 단순화 하였다. 마지막으로, 주얼리의 특성상 휴대가 가능하고 신체에 착용이 가능해야 하므로 내장되는 부품의 크기가 초소형이어야 하며 무겁지 않도록 설계하였다.
둘째, 주얼리의 소재적 특성상 귀금속과 보석으로 제작되어지기 때문에 장식적인 기능을 최우선으로 고려하였다. 셋째, 측정 기능의 추가로 인하여 제품의 미관을 해치지 않기 위함이며 사용자와 상호작용이 가능할 수 있도록 하였다. 넷째, 기능이나 조작에 관한 컴퓨터나 휴대폰, 또는 각종 IT 제품과 같은 사용자들의 관여도가 높은 기능성 위주의 제품들과는 달리 이미 기존에 사람들에게 인식되어있는 주얼리의 특징상 그 기능성에 대한 사용자의 관여도가 낮으므로 주얼리의 작동 원리 및 조작 방법이 단순화 하였다.
블루투스 모듈은 아두이노 보드에 장착되며, 스마트 주얼리 안쪽에 아누이노 보드를 삽입하고 주얼리가 디자인된 덮개로 닫으면 스마트 주얼리의 형태가 완성된다. 파랑색의 결과는 스마트 주얼리 적용 위치가 무책색으로 온도 센서가 센싱한 상황 값에 따라 파랑색의 빛을 냈다. 완성된 스마트 주얼리는 팬던트(Pendant)나 브로치(Brooch)형태로 사용자는 목에 걸거나 옷에 착용하여 웨어러블 기능을 수행할 수 있다.

후속연구

스마트 주얼리 보드와 스마트폰의 통신을 통해 온도, 컬러, 조도 의 인식을 통해 상황 정보를 추출할 수 있으며 사용자의 상황에 따라서 인식된 상황정보를 통해 LED빛을 통해 주얼리의 색상을 변화시킬 수 있는 스마트 주얼리 보드를 설계하여 스마트 주얼리을 제작하고 모바일 어플리케이션을 개발하였다. 디지털 기술과 현실 세계의 융합을 실현할 수 있고 더 나아가 IoT 환경에 서의 스마트 주얼리 디바이스 개발의 방향성을 제시할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	주얼리의 용도는 무엇인가?	주얼리(Jewelry)는 귀금속과 보석으로 만들어진 장신구로 몸 위에 세워지는 작은 건축물로 표현한다. 인간의 생활과 더불어 형성되는 약 7,000년 이상을 이어온 주얼리는 사회적 신분, 권력 과시, 사랑의 징표, 자신을 아름답게 보이게 하는 등의 여러 가지 용도로 사용한다. 주얼리의 소재로 사용되는 루비, 사파이어, 금, 진주, 메탈과 강철 등도 사용되며 꽃이나 식물 등을 주얼리의 소재로 사용하고 시대의 변화에 따라 신소재가 사용되고 있다.
	LED의 장점은 무엇인가?	LED(Light Emitting Diode)는 우수한 에너지 효율과 환경 친화적 소자로 Red, Green, Blue 색상을 혼합하여 백색 LED 가 가능하다. 소비 전력이 낮고 수명이 길어서 많은 전자기기에 사용되고 있고, 1개의 소자로 여러가지 색을 낼 수 있는 구조의 발광 다이오드도 있으며 전자기기의 동작 모드에 따라서 색을 바꿀 수 있어서 기기의 소형화를 가능하게 해서 조명, 자동차, 교통신호, 근거리 통신 등의 다양한 분야에서 활용하고 있다.

참고문헌 (8)

L. Yin, Y. J. Kang, K. J. Lee, S. W. Lee, D. O. Choi, "Study on the Development of Smart Jewelry in the IoT Environment," Journal of the Korea Entertainment Industry Association, vol. 9, no. 4, pp. 19-24, Dec. 2015.
E. J. Kim, "Development of smart jewelry based on sensible interaction design," Journal of the Korean Gems and Jewelry, vol. 6, no. 2, pp. 166-176, 2012.
TTA Technical Report, "Open Source Hardware Licence Guideline," Telecommunications Technology Association, Technical Report TTAR-10.0056, 2015
C. Perera, A. Zaslavsky, P. Christen, D. Georgakopoulos, "Context aware computing for the internet of things: A survey," IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 16, no. 1, pp. 414-454, Mar. 2014.

상세보기
S. Li, L. D. Xu, S. Zhao, "The internet of things: a survey," Information System Frontiers, vol. 17, no. 2, pp. 243-259, Apr. 2014.
J. Bray, C. F. Sturman, "Bluetooth Connect Without Cables," pearson Educationl, 2001.
R. C. Gonzalez, R. E. Woods, S. L. Eddins, Digital image processing using MATLAB, Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall, ch. 6, pp. 206-256, 2004.
M. S. An, D. S. Kang, "An Implementation of Interpolation Algorithm and Complementary Color Algorithm for HUD," Journal of Korean Institute of Information Technology, vol. 7, no. 2, pp. 83-88, Apr. 2009.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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