[논문]AI 기능을 탑재한 스마트 반려동물 하우스 개발

송순명; 박수용; 조은현; 이동형

doi:10.11627/jkise.2019.42.2.086

[국내논문] AI 기능을 탑재한 스마트 반려동물 하우스 개발
Development of Smart Pet House with AI Function 원문보기

Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering = 한국산업경영시스템학회지, v.42 no.2, 2019년, pp.86 - 93

송순명 (한밭대학교 스마트생산경영공학과) , 박수용 (한밭대학교 스마트생산경영공학과) , 조은현 (한밭대학교 스마트생산경영공학과) , 이동형 (한밭대학교 스마트생산경영공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The population of domestic companion animals is estimated to be about 10 million now. In recent years, the domestic pet market has been launching a wide range of products and services for high quality, smart and well-being. As a result, the market size will increase from 900 billion won in 2012 to 2.3 trillion won in 2016, which has more than doubled in five years. The industry expects to reach 6 trillion won by 2020, expecting 3 trillion won this year. In particular, domestic dogs and cats market is estimated at 275.5 billion won, accounting for 19% of the domestic animal market and 1.425 billion won for the world market. However, despite the growing market for companion animals products, unfortunately the import dependence on related industrial goods is still high and the quality of service is very low. Unlike Europe and the United States, 90% of companion animals are housed in apartments, often causing problems in the health and safety of companions and companions. The purpose of this study is to develop a smart house for companion animals with environmental friendliness and AI function that can be won in competition with products of developed countries. The results of this study are expected to contribute to the creation of a new value - added base for the related industries through the strengthening of the competitiveness of the related SMEs and further the effect of employment increase and import substitution.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 선진국 제품 보다 경쟁우위를 가질 수 있는 AI기능을 가진 친환경 반려동물 하우스를 다음과 같은 과정을 통해 개발하였다.
소재의 경우도 천으로 만든 소재와 표면의 부식이 생기거나 긁거나 물어서 박리될 수 있는 소재는 사용하지 않는다. 애완견 용품 설계 시 각 범위에 맞는 체크리스트를 작성하여 적합한 디자인 개발이 가능하도록 한다. 기존의 제품디자인 프로세스에 관련 범위의 요소를 적용하여 애완견들의 편의성을 확보하고 민감한 감각기관의 고통을 줄이는 것이 필요하다.
이에 본 논문에서는 실내양육이 주를 이루는 국내실정을 고려하여 제품개발을 시도한 기존연구[1, 6, 9]를참고하여 반려동물과 반려인들이 질병으로부터 보호받을 수 있는 AI기능이 탑재된 친환경 스마트 반려동물 하우스를 개발하고자 한다.

제안 방법

TiO₂를 박막 도포하여 반려동물 주위에 UV(Ultra Violet) 자외선 LED의 광학(자외선 빛)과의 물리적 화학반응(광화학적 활성 : Energy Gap Theory)으로 살균과 악취제거효과를 거둘 수 있도록 설계하였다[14].
기존 시스템에 대한 자료조사, 시스템에 대한 설계구현 그리고 실용화에 대한 연구를 수행하고 시스템 전체구성도를 도출한다.
기존 제품에 채용된 보드는 회로분석, Analog/Digital 부품 이격거리, EMI/노이즈, Leakage 감소 등을 검증하지 못했으나 이를 개선하기 위해 다음과 같은 특징을 가진 보드를 개발하였다.
기존 제품에 채용된 센서는 Switching 시간오류를 유발하였으나 다음과 같이 신뢰성과 기능이 향상된 센서를 개발하였다.
대상 애완견의 골격 및 무게와 삼키거나 물어뜯는 행위를 고려한 제품 크기를 설정하고 공간 활용을 높이고 청소를 편리하게 할 수 있는 구조를 채택한다. 콤팩트(compact)하게 조립되어지는 구조와 공간 효율성이 좋은원형의 형태를 기본으로 하여 주거공간의 자유로운 이동설치가 가능하게 한다.
반려동물에 의한 전력공급선의 파손예방을 위한 Metal Mesh(금속그물) Code화와 전력제어회로의 인공지능 알고리즘 개발을 통해 주변 환경(온․습도)에 대응한 단계별, 순차적 전력공급 Firmware를 설계하였다. 즉, 기존 전기기계식 방법대신 전자식인 열전현상을 이용한 열전소자를 채용하여 기존 제품의 소음과 전력소비 문제를해결하였다.
본 개발 연구에서는 애완견의 신체적 특성, 사육환경 및 종래의 제품 등 조사된 자료를 바탕으로 도출된 기술개발 요소를 적용, 다음과 같은 특성을 가진 시제품을 개발 제작하여 테스트 및 검증과정을 거친다.
종래의 제품은 단순한 CPU기능만을 가졌으나 본 연구에서는 다음과 같은 AI(인공지능) 기능을 부가하였다.
반려동물에 의한 전력공급선의 파손예방을 위한 Metal Mesh(금속그물) Code화와 전력제어회로의 인공지능 알고리즘 개발을 통해 주변 환경(온․습도)에 대응한 단계별, 순차적 전력공급 Firmware를 설계하였다. 즉, 기존 전기기계식 방법대신 전자식인 열전현상을 이용한 열전소자를 채용하여 기존 제품의 소음과 전력소비 문제를해결하였다.
최소전력 소비로만 가동되어 경제적 손실최소화와 고신뢰도를 유지할 수 있도록 마이크로프로세서에 의해 AI기능을 발휘하도록 한다.
해당 시제품은 시간대별 누적 불량문제를 사전시험을 통해 검증하고 공인된 시험연구기관을 통해 가속수명시험(Accelerated Life Test)과 가속스트레스시험(Accelerated Stress Test)을 실시하여 제품의 신뢰성을 확보하였다. 시중에 유통 중인 제품과의 비교를 통해 본 연구결과의 우수성을 [Table 3]과 같이 제시하였다.

대상 데이터

개발제품의 동물 접촉면의 살균기능을 확보하기 위해 이산화 타이타늄(TiO₂)를 재료로 채용하였다. 광촉매인이산화 타이타늄(TiO₂)은 산소원자보다도 작고, 결정구조는 이산화티탄 원자가 2개인 Rutile구조와 원자가 4개인 Anatase구조로 되어있으며 열적으로는 Rutile이 안정하고, Anatase를 900℃ 이상에서 가열하면 Rutile로 변화한다.

후속연구

본 연구결과는 2차 보완작업을 거쳐 시제품을 제작하고 2019년 7월 이후 세계발명경진대회 참여와 지식재산권을 확보하기 위해 국내 및 국외에 동시 특허출원을 진행할 예정이다.
본 연구에서 개발된 반려동물 하우스는 앞으로 연 100만＄ 이상의 매출과 반려동물과 관련된 미용, 생활용품 등의 매출증가와 수입대체 효과를 통한 관련 중소기업의 경쟁력 강화에 기여할 수 있을 것이다.
향후 연구방향으로는 반려동물 부산물인 폐기용 털 및 각질 제거용 진공 흡입기와 드라이어와 마사지 기능 등이 통합된 다용도 인공지능 빗 등 반려동물 양육에 필요한 다양한 제품개발이 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	반려동물 하우스의 설계시 반려 동물의 대상에 따라 달라질 수 있는 것은 무엇인가?	반려동물 하우스의 설계 시에는 반려동물의 대상에따라 1)제품의 크기, 2)제품의 형태, 3)소음 및 냄새, 4)컬러 및 소재가 달라질 수 있다[11].
	반려동물이란 무엇인가?	반려동물(Companion animal)이란 단어는 가족처럼 생각하여 가까이 두고 보살피며 기르는 동물을 말한다. 1983년 10월 오스트리아 과학아카데미가 동물 행동학자로 노벨상 수상자인 K.
	본 논문에서 AI기능을 가진 친환경 반려동물 하우스를 개발하기 위한 과정은 무엇인가?	1) 반려동물용품에 대한 시장분석과 이론적 연구 2) 애완견 특성 및 생태 및 감각기관 조사 3) 반려동물 집의 종래 기술조사 및 필요성 분석 4) 반려동물의 집 개발을 위한 추진과정 및 절차도출 5) 개발을 위한 핵심부품의 기술검증 및 자료 조사 6) 반려동물 집의 AI기술 적용 알고리즘 설계 및Hardware개발 & PCB(Print Circuit Board)설계 7) 신뢰성 시험 및 기술 보호 예방전략 수립 8) 기대효과 분석

참고문헌 (16)

10.11627/jkise.2017.40.4.183 Bae, J.H., Development of Dynamic Magnetic Field Emulator for Smart Multi-Card, Journal of Society of Korea Industrial and Systems Engineering , 2017, Vol. 40, No. 4, pp. 183-190.

원문보기 상세보기
Chung, Y.J., A Study on Pet-monitoring Robot Design, The Journal of the Korea Contents Association , 2017, Vol. 17, No. 8, pp. 463-471.
Gwag, M.J., Study on Toy Cushion Blend Design for Companion Animals [master’s thesis], [Seoul, Korea] : Hongik University, 2016.
Hong, K.T., A Study on the Management of Dogs in the Seoul Metropolitan Area Focus on Home Raising Dogs [master’s thesis], [Seoul, Korea] : Konkuk University, 2018
Hwang, W.K., Kwon K.S., and Kim D.Y., 2018 Companion Report-Status of Companion Animal Related Industry and Nurturing Status, KB Financial Management Research Institute, 2018, p. 39.
Ki, J.S., Jeong, D.H., and Lee, H.J., Research on Impact Sensors for Developing the Electronic Body Protector of Taekwondo, Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society , 2019, Vol. 20, No. 4, pp. 648-655.
Kim, H.S., Antimicrobial Activity Assessment and Optimization of Photocatalyst using by UV, TiO2, Hydroxyapatite and Germanium [master’s thesis], [Kyonggi, Korea] : Kyonggi University, 2010.
Kim, J.H., Fabrication and characterization of CNTs/ graphene based structure gas sensor for CO2 [master’s thesis], [Gyeongnam, Korea] : Inje University, 2015.
10.11627/jkise.2015.38.4.184 Kim, Y.D. and Lee, D.H., Systematic Development and Effect Estimation of the Functional Insoles for Seniors, Journal of Society of Korea Industrial and Systems Engineering , 2015, Vol. 38, No. 4, pp. 184-192.

원문보기 상세보기
Korea Economy, https://www.hankyung.com/economy/article/2019051029106.
Lee K.S., Study on the functional improvement for cat litter box design [master’s thesis], [Seoul, Korea] : Hongik University, 2016.
Lee, D.G., Measurement of cooling and power generation performance of flexible thermoelectric devices using liquid metal, [master’s thesis], [Seoul, Korea] : Yonsei University, 2019.
Lee, S.E., Proposal of Space Design for Companion Animal-Centered Single-person Household Shared House : Centered to Companion Dogs [master’s thesis], [Seoul, Korea] : Ewha Womans University, 2019.
Park, D.S., TiO2-UV Photocatalytic Inactivation of Murine Norovirus Inoculated in a Solid Agar-Based Model [master’s thesis], [Seoul, Korea] : Yonsei University, 2016.
The Kyunghyang Shinmun, http://news.khan.co.kr/kh_news/khan_art_view.html?artid=201411171819452&code=900303.
Wang, C., IOT-based product user interface design proposal for single-person household : Smart Toy for Dogs [master’s thesis], [Seoul, Korea] : Ewha Womans University, 2018.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증