[특허로 본 유망 미래기술⑮] 사용자 인터랙션(Interaction)

특허뉴스 선우정 기자 | 기사입력 2019/08/07 [17:52]

[특허로 본 유망 미래기술⑮] 사용자 인터랙션(Interaction)

특허뉴스 선우정 기자 | 입력 : 2019/08/07 [17:52]
▲ 사용자 인터랙션 기술을 활용한 Darma 사의 Smart Cushion 제품     © 특허뉴스

 

사용자 인터랙션(Interaction)은 사용자 자세 인식 시트나 자세 모사 유형물 등을 활용해 시각 및 청각적으로 실시간 자세 상태를 확인 및 교정할 수 있는 기술이다. 자세 인지 및 교정용은 물론 스마트 매트, 쿠션, 신발, 수면 모니터링 시스템 등 다양하게 활용된다. IP타깃이 발행한 기술 & 시장 리포트를 기반으로 사용자 인터랙션 시장 및 특허 동향을 분석해본다. <편집자>

 

주목받는 사용자 인터랙션 시스템

 

ICT융합시장은 고성장이 예상되는 가운데 산업 전 분야에서 메가트렌드를 형성하며, 향후 ICT와 비ICT간의 구분이 희미해지고 융합이 일상화될 것으로 예측되고 있다. 과거에는 단말 제조, 네트워크 구축 등 ICT 산업 내부에서 집중 성장해 왔으나, 스마트혁명을 계기로 기존 산업과의 융합이 활성화되고 있다.

 

삶의 질의 변화로 안전 및 환경 등 사회 문제 해소와 국민의 삶 질의 향상 기대하고 있으며, 탄소배출 센서, 스마트미터, 원격진로, 재난감시, 사회안전망의 인프라와 서비스를 통해 다양한 국가 현안 해결 추진 중이다. 개인용 기기 외에서 웨어러블 디바이스, 스마트워치 등 다양한 IoT 기기를 함께 사용중이며, 스스로 개인의 상태 및 행동에 대한 데이터를 수집하고 분석 및 활용하는 문화에 익숙해지고 있는 것 등은 사회적인 촉진요인으로 볼 수 있다.

 

반면에, 모든 사물의 정보가 개방형으로 변화됨에 따라 IoT 장치에 대한 해킹 및 각종 정보 유출에 대한 위협이 증가되고 있으며, IoT 기반 인프라 구축에 많은 비용이 들며 중소기업 독자적으로 추진하기는 어려운 점은 저해 요인으로 파악된다.

 

기술적인 측면에서, IoT 기술로 초연결사회가 도래되고, IoT응용 센서기술을 활용한 산업간 융복합화가 가속화되고, 다양한 서비스모델 창출이 가능하고, 산업간 융복합화에 필요한 다양한 플랫폼 기술, 스마트 단말, 센서기술이 필요하며, 다양한 산업 영역에서의 서비스를 통합하기 위해 플랫폼의 개방화, 수평화, 상호호환성이 요구되는 오픈소스 기반의 플랫폼 개발 추진 중이다.

 

해외의 경우 다양한 분야에서 IoT기술과 결합해 새로운 산업 및 마켓플레이스가 창출되고 있으며, 다양한 종류의 사물이 상호 연결되어 정보교류가 필요로 하는 IoT 환경에서 표준화가 필수이며, 국내에서의 기술관련 특허 경쟁이 치열해지고 있는 점은 시장의 촉인 요인으로 파악된다.

 

반면에, 공적 표준화 기구와 사설주도의 표준화 기구 기업 간 주도권 확보 경쟁이 심화되고 있는 점, 주요 센서 및 부품의 경우 해외 의존도가 높고, 표준, 특허, 플랫폼, 솔루션의 기술 선점 대응 미흡으로 기술종속 우려되는 점 등은 시장의 저해 요인으로 파악된다.

 

사용자 자세 인식을 통한 인터랙션 시스템

 

사용자 자세 인식을 통한 사용자 인터랙션 방법 및 시스템은 외부 디바이스와의 통신을 위한 통신 모듈을 포함한 자세 인식 시트, 자세 모사 유형물 및 수신된 센서 신호를 통한 사용자 자세를 웹 화면을 통해 2D, 3D로 표출하는 모바일 어플리케이션으로 구성된다.

 

자세 인식 시트는 사용자의 착석면 전체가 커버될 수 있도록 복수개의 압력센서로 구성되며 착석에 의한 시트 변형에 따른 압력센서의 출력 신호를 기초로 해 사용자의 앉은 자세 및 상태 정보를 제공한다. 압력센서는 상, 하부 플렉서블한 재질 사이에 압력을 감지할 수 있는 센서가 샌드위치 형태로 삽입되어 있는 형태이며, 사용자의 착석에 의해 전달되는 무게를 각각의 압력센서 셀이 하중을 감지하게 된다. 자세 인식 시트는 총 6개의 압력센서로 구성되어 있으며, 사용자의 앉은 자세에 따라 각각의 센서 신호의 출력값을 자세별로 분류한 테이블과 비교해 사용자의 앉은 자세에 관한 상태 정보를 판별한다.

 

, 압력센서는 검출된 압력의 크기가 특정 임계값 이상의 값만 유효 데이터로 산출, 처리해 압력을 감지한 센서의 위치 및 크기 정보와 비교해 정확한 자세를 구분하게 된다. 본 기술에서는 정 자세 착석, 좌측 편향 착석, 우측 편향 착석, 전방 편향 착석, 후방 편향 착석, 다리 꼬임 착석의 6개의 자세 상태를 구분할 수 있다.

 

자세 모사 유형물은 사용자의 현재 자세 상태를 시각적으로 모사하기 위한 일종의 소형 인형(일명 Baro) 과 자세 인식 시트의 통신 모듈과 통신을 수신하기 위한 통신 모듈로 구성된다. Baro는 상/하부 몸체, 다리 등이 모터 등으로 결합되어 있어 사람의 기본적인 자세 모사가 가능하며, 모터 제어에 따라 전, , , 우의 편향 착석 및 다리 꼬임 동작을 모사할 수 있다. 또한 자세 모사 유형물은 얼굴 형상화 부분에 광투과성 재질을 사용해, 앉은 자세에 관한 상태 정보를 총 9가지의 얼굴 형상 프로그램 및 빛 라이팅 기능을 통해 사용자에게 직접적으로 시각적으로 인식될 수 있도록 한다.

 

정자세의 경우 녹색 혹은 청색 광이 출력되고, 그렇지 않은 경우에는 적색광이 출력되는 등 사용자가 시각적으로 쉽게 자신의 자세 상태를 파악하고, 교정할 수 있다. 또한 자세 모사 유형물에 블루투스 스피커 및 카메라 등을 부가적으로 설치가 가능하므로 청각적인 안내 및 사용자의 얼굴 감정 변화도 모니터링이 가능하다.

 

모바일 어플리케이션은 사용자가 소지한 통신디바이스에 설치되며, 자세 인식 시트의 압력센서의 신호의 동기화된 정보를 수신하고, 수신된 정보에 상응하는 정보를 웹 화면을 통해 표출하는 역할을 한다.

 

웹화면은 현재 사용자의 앉은 자세를 실시간으로 디스플레이 할 뿐만 아니라, 사용자의 앉은 자세와 관련한 부가 정보(착석 시간, 착석 시간동안 자세 비율, 자세 비율에 관한 기간 별 통계 정보 등) 제공이 가능하다. 또한 사용자가 착석 시간 등을 자유롭게 설정할 수 있어, 자세 인식 시트로부터 오는 센서 출력 신호가 설정 부분과 맞지 않을 경우 자세 모사 유형물과 영상화한 애니메이션을 통해 사용자에게 알려주는 기능을 포함한다.

 

사용자 인터랙션 시스템 특허 기술 동향

 

▲ 착석 자세 정보 제공을 위한 장치 및 방법 특허 도면     © 특허뉴스

 

LG유플러스가 등록한 착석 자세 정보 제공을 위한 장치 및 방법(apparatus and method for providing information about sitting posture)’ 특허는 의자에 구비되는 착석 상태 감지 모듈을 이용해 의자에 앉은 사람의 착석 상태 센싱 정보를 수집해 해당 의자에 앉은 사람의 앉은 자세를 판별한다. 이를 통해 판별된 앉은 자세가 나쁜 자세에 해당하는 경우 자세 교정을 위한 정보를 제공한다.

 

국내 중소업체가 등록한 웨어러블 센서 기반의 동작 훈련 가이드 시스템 및 그 방법(motion training guide system based on wearable sensor and method thereof)’ 특허는 복수의 사용자를 대상으로, 사용자의 N개 부위에 개별 장착된 N개 센서를 이용해 사용자 설정 동작 시에 획득되는 모션 데이터를 수집해 기준 모션 범위와의 비교 결과를 제공해 학습자 동작을 가이드해 준다.

 

▲ 웨어러블 센서 기반의 동작 훈련 가이드 시스템 특허 도면     © 특허뉴스

 

부위 각각의 모션 데이터에 기반해 연산된 학습자의 운동량을 설정 동작에 대한 기준 운동량과 비교해 학습자의 운동량이 기준 운동량을 만족하지 못하면, 다른 부위에 센서를 추가 장착해 동작의 재측정을 유도하는 알림 메시지를 제공한다. 이를 통해 학습자가 설정 동작을 취할 때, 학습자의 신체 부위별 장착된 센서를 통해 획득한 모션 데이터와 기 저장된 기준 모션 범위를 비교해, 설정 동작에 대응하는 각 부위별 자세를 가이드하고 자세 교정을 유도함은 물론, 최소한의 센서 장착만으로 운동, 훈련 및 재활이 가능하게 하는 효과가 있다.

 

전자부품연구원이 등록한 섬유센서를 이용한 운동자세 분석 장치 및 방법(apparatus and method for analysis of exercising posture using textile sensor)’ 특허는 3차원 모션 센서를 사용하지 않고 섬유센서를 이용해 실시간으로 피트니스 또는 웨이트 트레이닝 자세를 분석하고 잘못된 자세의 교정을 수행하는 장치 및 방법을 제안한다.

 

▲ 섬유센서를 이용한 운동자세 분석 장치 및 방법 특허 도면     © 특허뉴스

 

이를 위해 운동자 신체의 여러 관절부위, 흉부, 발바닥 등에 착용 또는 부착된 섬유센서를 통해 운동시(피트니스, 웨이트 트레이닝 등) 실시간으로 운동자세 데이터를 취득해 동작을 구분하고 구분된 동작에 대한 정확도를 계산해 피드백을 제공함으로써 개인별 맞춤형의 운동자세 교정 서비스를 제공한다. 신체의 각 관절부위에 착용 또는 부착하는 섬유센서는 전도성 섬유를 이용해 개발된 스트레인 센서, 호흡센서, 및 압력센서의 형태로 구현된다.

 

이들 센서를 이용해 운동복이나 밴드, 벨트 등의 용품을 제작한다. 실시간으로 취득하는 운동자세 데이터는 운동복이나 용품을 착용한 관절의 굽힘, 흉부의 호흡 동작, 체중에 의한 압력에 관한 정보로부터 취득할 수 있다. 동작의 정확도 계산은 취득된 운동자세 데이터와 운동 전문가의 표준 동작과의 비교 분석을 통해 계산한다.

 

사용자 인터랙션 시장 전망

 

 

센서응용 IoT 분야 세계시장에서 가장 큰 규모를 형성한 품목은 IoT용 스마트 단말 시장으로 20141,880억 달러이며, IoT용 센서 칩 및 모듈 분야의 2014년 세계시장 규모는 19019백만 달러, IoT 응용서비스 시스템 분야는 6145백만 달러 규모이다.

 

국내 압력센서를 이용한 자세인식 센서 및 시스템시장 규모는 2018354억 원 규모로 예상, 연평균복합성장률 19.72%로 성장해 2023년에는 2.46배 성장한 871억 원 수준이 될 것으로 전망된다. 다음은 국내 압력센서를 이용한 자세인식 센서 및 시스템 시장의 전망을 보여주고 있다.

다만, 국내 압력센서를 이용한 자세인식 센서 및 시스템 시장은 센서 및 헬스케어 산업에 대한 정부의 정책과 지원, 그리고 기술개발의 속도와 사회적인 이슈 등에 영향을 받을 것으로 판단된다.

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