4 페어 트위스트 페어 케이블을 전송수단으로 사용한 사방 감시용 카메라 시스템(CCTV CAMERA SYSTEM FOR FOUR SIDES SURVEILLANCE UTILIZING TWISTED PAIR CABLE AS TRANSFER MEDIA)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2011년11월03일
(11) 등록번호 10-1079742
(24) 등록일자 2011년10월28일
(51) Int. Cl.

H04N 7/18 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2011-0000728
(22) 출원일자 2011년01월05일
심사청구일자 2011년01월07일
(56) 선행기술조사문헌
KR1020080012121 A*
KR1020050094981 A*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
주식회사 두원전자통신
경기 부천시 원미 심곡동 438-5
정준호
경기 부천시 소사구 범박동 153-2 현대홈타운아파
트 201동 1702호
주식회사 시스매니아
경기 안산시 단원구 신길동 1057-2 반월공단
B606-1-2
(72) 발명자
정준호
경기 부천시 소사구 범박동 153-2 현대홈타운아파
트 201동 1702호
전체 청구항 수 : 총 4 항 심사관 : 구대성
(54) 4 페어 트위스트 페어 케이블을 전송수단으로 사용한 사방 감시용 카메라 시스템
(57) 요 약
본 발명은 LAN 통신선로로 널리 사용되는 UTP, FTP, STP등의 4 Pair형 트위스트 페어 케이블( TPC : Twisted
Paired Cable ; 이하 TPC로 통칭)을 전송수단으로 이용하여 전력공급과 전송이 동시에 이루어지고 촬영된 영상신
호를 FM으로 변조하여 송출하는 송신부가 내장된 사방형 감시가 가능한 CCTV 카메라와 카메라에 전력을 공급하는
기능과 자동 수신이득 조절회로가 내장된 모듈형 수신부로 구성하고 촬상부와 TPC 및 감시부로 이루어진 사방 감
시용 CCTV 카메라 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 트위스트 페어 케이블(TPC)을 이용하여 영상신호와 전원을 동시에 전송할 수 있는 사방 감시용
CCTV 카메라 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 주요 과제는 종래의 사방 카메라 촬상부와 감시부간 배선이 AC 전원선 1개와 동축케
이블 4개를 사용하던 것을 간단히 8가닥으로 구성된 4 페어 케이블 구조를 가진 1개의 TPC로 대체하는 것이 목적
이다.
본 발명은 이러한 전송 케이블을 대체 사용하는데 있어서,
종래의 방식보다 훨씬 장거리에 전송할 수 있도록 하고 수신되는 영상품질도 훨씬 우수하도록 원래의 영상신호를
변조하여 송/수신하는 것이다. 이는 영상신호의 전송에 있어 변조를 하여 전송하지 않을 경우 동축케이블 자체가
가지고 있는 주파수 감쇄 특성으로 인해 일정거리 이후에서는 수신신호의 품질이 떨어지는 것을 방지하기 위한
것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해서는 기본적으로 송신부와 수신부 간의 4 페어 TPC를 통해 전력전송과 동시에
변조에 의한 영상신호의 송/수신할 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 촬상부에 사용되는 카메라는 외형상 1개의 카메라 구조를 취하고 있지만 내부의 4개 카메
라를 개별로 각각 설치/조절해야 하는 종래의 방식에 비해 수직 지향각도 조절을 위해서는 한 개의 조절자만으로
4개의 카메라 모듈이 동시에 각도를 조절할 수 있도록 하여 조립 후 조정이 간편하도록 하는 것에 목적이 있다.
본 발명은 LAN 통신선로로 널리 사용되는 UTP, FTP, STP등의 4 Pair형 트위스트 페어 케이블( TPC : Twisted
Paired Cable ; 이하 TPC로 통칭)을 전송수단으로 이용하여 전력공급과 전송이 동시에 이루어지고 촬영된 영상신
호를 FM으로 변조하여 송출하는 송신부가 내장된 사방형 감시가 가능한 CCTV 카메라와 카메라에 전력을 공급하는
기능과 자동 수신이득 조절회로가 내장된 모듈형 수신부로 구성하고 촬상부(10)와 TPC(30) 및 감시부(40)로 이루
어진 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 케이블 구성을 4 페어로 구성된 TPC 1개 만을 이용하여 4개의 카메라에 전력공급과 감시부(40)에 영상
전송이 가능하고 배관과 배선의 구축에 따른 비용을 절감할 수 있다.
종래의 기술은 전원케이블을 통해 전력공급을 받음과 동시에 촬영된 영상신호를 전송하여 감시부(40)에 전달하고
각각의 카메라로부터 감시부(40)까지 동축케이블이 4개와 전원케이블 1개를 포함하여 총 5개의 케이블이 필요하
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고,
상기 케이블을 포설하기 위해서는 관련 법규와 규정에 의거 전기와 통신으로 엄격히 분류되는 각각의 배관을 사
용하여야 하며, 각 배관은 안전을 위해 60Cm의 이격 거리가 필요하고, 사방형 카메라 1개를 포설하는 배관과 배
선의 비용이 고가인데, 본 발명에 의해 4 Pair형 TPC로 사용하면 고비용의 배관과 배선 비용을 절감하여 시설 및
운영 비용을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
감시부(40)는 촬상부(10)와 감시부(40)에 과전류와 누전을 감지하여 자동으로 전력공급을 차단하는 기능을 갖춘
전원공급기 및 서브 랙(45)과 FM 변조된 영상신호를 수신하기 위한 수신부(46,47,48,49)는 FM 복조회로를 구성한
다.
상기 감시부는 수신부 1(46),수신부 2(47),수신부 3(48),수신부 4(49)는 별도의 PCB로 구성 및 제작하여 필요한
채널의 수만큼 단위채널 단위로 탈착할 수 있도록 함으로써 운영을 용이하게 하고,
상기 촬상부(10)는 TPC(33)를 통해 감시부(40)에 변조신호(26,27,28,29)를 전송하는 기능과 감시부(40)는 촬상
부(10)에 전력을 송출하는 기능을 동시에 수행할 수 있는 회로를 구성하여 이중의 복합기능을 수행하도록 하고,
상기 각 수신부(46,47,48,49)는 전송거리에 따른 자동 수신이득 조절회로를 내장하여 전송거리에 관계없이 선명
한 영상을 복조할 수 있도록 하고, 상기 각 수신부 1(46),수신부 2(47),수신부 3(48),수신부 4(49)는 써지나 대
지전압으로부터 안전하게 운영할 수 있는 방호회로를 기본적으로 구성하도록 하여 사방 감시용 CCTV 카메라 시스
템을 구축시에 비용절감효과와 설치 후 작동상태 감시와 장애 여부를 신속하게 파악하고 유지보수를 용이하게 할
수 있는 효과를 얻을 수 있다.
대 표 도 - 도2
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특허청구의 범위
청구항 1
삭제
청구항 2
삭제
청구항 3
4 페어 트위스트 페어 케이블을 전송수단으로 사용한 사방 감시용 카메라 시스템에 있어서,
상기 촬상부(10)에서 각 사방 카메라모듈(11,12,13,14)은 영상신호를 각 송신부(15,16,17,18)에 입력하고, 상기
입력된 영상신호는 상기 송신부의 주파수 변조(Frequency Modulation)를 하여 각 매칭트랜스(20,21,22,23)에 입
력되고, 상기 매칭트랜스는 1 페어 단위로 각 변조 신호(26,27,28,29)를 TPC 접속부(31)로 연결되고,
상기 각 송신부(15,16,17,18)는 장착되는 카메라 모듈 개수에 의해 촬영된 각각의 영상신호 송신을 위해서 별도
의 PCB로 구성 및 제작하여 탈착할 수 있도록 구성하고,
상기 촬상부(10)는 각 선로별 공통접지를 통해 대지전압 차나 낙뢰로부터 상기 촬상부(10)를 보호하는 보호회로
를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 각 카메라 모듈과 송신부의 작동 이상 여부를 송신신호 각 채널의 엘이디 (61,62,63,64)를 이용하여 상태
인식을 할 수 있도록 구성하고, 4 페어 트위스트 페어 케이블을 접속할 수 있는 TPC 접속구(31)로 각 변조신호
(26, 27, 28, 29)를 감시부(40)로 전송하는 것을 특징으로 하는 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템.
청구항 4
제 3항에 있어서,
상기 촬상부(10)의 각 송신부(15,16,17,18)와 상기 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49)는 TPC 접속구(31,3
2)와 TPC(33)로 양측에 각 매칭트랜스(20,21,22,23,41,42,43,44)로 대응되게 구성하고,
상기 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49)의 앞 단에 구성되어 있는 각 매칭트랜스(41,42,43,44) 4개의 중간
탭은 각각 2개씩을 동일한 극성으로 묶어 상기 촬상부(10)에 전원을 송출하고,
상기 송출된 전원은 상기 촬상부(10)의 각 송신부(15,16,17,18)의 뒷 단에 구성되어 있는 각 매칭트랜스
(20,21,22,23) 4개의 중간 탭은 상기 송출된 전원을 브릿지다이오드 1(24)과 브릿지 다이오드 2(25)로 절연형
DC to DC 변환기(19)에 입력하고,
상기 절연형 DC to DC 변환기는 기 입력된 전원을 상기 촬상부(10)의 각 사방 카메라모듈(11,12,13,14)과 각 송
신부(15,16,17,18)에 전원을 공급하고,
상기 촬상부(10)의 각 송신부(15,16,17,18)와 상기 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49) 사이의 전위차로 인한
노이즈 방지와 선로 전압강하 및 정전압 출력을 위해 절연형 DC-DC Converter(19)를 통해 안정된 전압과 전류를
공급하게 하는 것을 특징으로 하는 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템.
청구항 5
제 3항에 있어서,
상기 촬상부(10)의 각각의 사방 카메라모듈(11,12,13,14)에서 촬영한 영상신호는 각 송신부(15,16,17,18)에 입
력되고 기 변조된 영상신호는 각 매칭트랜스(20,21,22,23)로 전달되어 상기 감시부(40)의 각 수신부
(46,47,48,49) 앞단의 각 매칭트랜스(41,42,43,44)로 전송이 이루어 지게 되고,
상기 매칭 트랜스(20,21,22,23,41,42,43,44)는 상기 촬상부(10)의 각 송신부(15,16,17,18)와 상기 감시부(40)
의 각 수신부(46,47,48,49) 사이의 대지 전압차이에 의한 유도전압의 차단을 통해 노이즈로부터 방호할 수
있고, 선로에 유기되는 순간 고전압이 코일 자체가 가진 인덕턴스로 인해 전자회로 측으로 넘어오지 않도록 하
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는 보호효과를 가질 수 있고,
상기 각 매칭트랜스(20,21,22,23,41,42,43,44)의 중간 탭은 상기 촬상부(10)에 전력공급과 상기 매칭트랜스
(20,21,22,23,41,42,43,44)의 양측 단자는 상기 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49)에 영상신호의 전송이 가
능하도록 하는 것을 특징으로 하는 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템.
청구항 6
제 5항에 있어서,
상기 감시부(40)는 촬상부(10)로부터 송신된 영상신호를 수신하여 복조하는 기능을 수행하는 각 수신부
(46,47,48,49)와 상기 촬상부(10)와 상기 감시부(40)에 전력공급과 과전류와 누전을 감지하여 자동으로 전력공
급을 차단하는 기능을 가진 서브 랙(45)으로 구성하고,
상기 각 수신부(46,47,48,49)는 1 페어에 1개의 채널로 구분하고, 상기 각 수신부(46,47,48,49)는 상기 촬상부
(10)의 각 매칭트랜스(20,21,22,23)에서 전달된 각 변조신호(26,27,28,29)를 상기 각 수신부(46,47,48,49) 앞
단에 각 매칭트랜스(41,42,43,44)로 전달되고,
상기 각 수신부(46,47,48,49)는 상기 각 변조 신호를 복조하는 회로를 구현하여 필요한 채널의 수만큼 단위채널
단위로 탈착할 수 있게 구성하고,
상기 각 수신부(46,47,48,49)는 각 채널에 엘이디를 구비하여 채널의 작동 여부의 상태를 인식할 수 있는 것을
특징으로 하고,
상기 서브랙(45)은 각 수신부(46,47,48,49)에 전원공급의 기능과 촬상부(10)에 전력을 송출하고, 촬상부(10)와
감시부(40)에 전원을 제어(ON 과 OFF)하고, 과전류와 누전을 방지하고, 상기 각 수신부(46,47,48,49)는 자동 수
신이득 조절회로를 구성하고,
상기 서브랙(45)은 촬상부(10)의 각 송신부(15,16,17,18)와 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49) 사이의 낙뢰
에 의한 써지전압과 대지전압의 차이에 의한 노이즈 제거와 보호기능을 구성하여 방호회로를 기본적으로 구비하
는 것을 특징으로 하는 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 LAN 통신선로로 널리 사용되는 UTP, FTP, STP등의 4 Pair형 트위스트 페어 케이블( TPC : Twisted[0001]
Paired Cable ; 이하 TPC로 통칭)을 전송수단으로 이용하여 전력공급과 전송이 동시에 이루어지고 촬영된 영상
신호를 FM으로 변조하여 송출하는 송신부가 내장된 사방형 감시가 가능한 CCTV 카메라와 카메라에 전력을 공급
하는 기능과 자동 수신이득 조절회로가 내장된 모듈형 수신부로 구성하고 촬상부와 TPC 및 감시부로 이루어진
사방 감시용 CCTV 카메라 시스템에 관한 것이다.
배 경 기 술
일반적으로, 폐쇄회로(Closed Circuit Televison, 이하 CCTV라 칭한다)는 산업용 TV 또는 약해서 ITV라고도 칭[0002]
하는 것으로, 방송의 목적 이외에 공장, 광산, 발전소, 학교, 연구소 기타 여러 장소에 각각 특유한 목적을 위
하여 사용되는 TV를
통칭하는 것이다. [0003]
이와 같은 기존의 CCTV시스템에서는 중앙 관리실과 다수개의 감시영역 간을 연결하는 가운데, 카메라에서 취득[0004]
된 영상을 전송하기 위한 영상케이블과 카메라의 전원을 공급하기 위한 전원 케이블로 연결된다.
이때, 감시영역이 많은 경우 상술한 바와 같이 각종의 케이블 군이 각 감시지역과 중앙 관리실 간에 배선됨에[0005]
따라 카메라의 수량이 많을 경우에는 수십 가닥의 케이블을 중앙 관리실까지 포설하여 사용함으로써, 배관, 배
선이 비대하여지는 문제점이 발생 되었다.
또한, 입력되는 영상 및 전송되는 영상 신호의 변, 복조에 의하여 화면의 질이 떨어짐에 따라 정확한 식별이 어[0006]
렵다는 문제도 발생한다.
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상기와 같은 문제점을 어느 정도 해결하기 위하여 케이블 선택에 있어, 전송 수단으로서 동축케이블을 사용하지[0007]
않고 트위스트 페어 케이블을 이용하는 기술에 관심을 보이고 있는 추세이다.
일반적인 케이블 수단은 중앙에 전기적인 신호를 전달할 수 있는 구리나 광섬유 등이 있으며 이러한 구리나 광[0008]
섬유를 통하여 전달되는 신호가 다른 외부적인 것에 영향을 받지 않도록 고무나 플라스틱 재질을 사용하여 피복
이 입혀져 있다. 케이블 수단에는 동축 케이블과 트위스트 페어 케이블(Twisted-Pair Cable) 그리고 광케이블
등이 있다.
트위스트 페어 케이블은 다시 피복이 입혀있지 않은 UTP(Unshield Twisted-Pair)케이블과 피복이 입혀져 있는[0009]
STP(Shield Twisted-Pair)케이블로 나누어 지게 된다.
상기 트위스트 페어 케이블(Twisted-Pair Cable) 두 개의 동선을 서로 꼬아서 만든 통신 케이블을 말한다. 두[0010]
개의 동선이 인접해 있게 되면 신호를 전송할 때 서로간의 간섭현상으로 인하여 혼신이 발생하게 된다. 이러한
혼신을 줄이기 위하여 두 개의 선을 서로 꼬게 되는데 이렇게 하면 하나의 선으로부터 발생한 신호가 다른 선으
로부터 발생한 신호를 없애주는 역할을 하기 때문에 간섭현상을 감소시켜 혼신이 일어나지 않도록 해준다.
상기 트위스트 페어 케이블은 4개나 8개의 전선으로 구성되어 있는데 4개의 전선을 가진 트위스트 페어 케이블[0011]
을 투페어(Two-Pair)라고 하고 8개의 전선을 가진 트위스트 페어 케이블을 포페어(four-pair)라고 한다.
이와 같은 트위스트 페어 케이블은 컴퓨터나 전화 네트워크용으로 대량 생산되고 있기 때문에 가격이 저렴하다.[0012]
따라서 설치비용이 다른 전송수단과 비교할 때 무척 저렴하다.
이와 같이 트위스트 페어 케이블을 전송수단으로 이용하는 경우에 많은 장점이 있기 때문에 CCTV 시스템에서 원[0013]
격지의 CCTV 카메라와 관리자가 있는 주장치 간의 영상, 전원 신호는 트위스트 페어 케이블을 이용하는 것이 현
실적으로 유리하다.
그러나 촬상부와 TPC 및 감시부(수신부포함)로 이루어지는 종래의 사방형 카메라 CCTV 시스템에서는 촬상부의[0014]
사방 카메라를 조립하여 설치하는 구조를 알아보면, 단순히 소형으로 제작된 다수의 카메라를 하나의 케이스에
탑재하고 각각의 볼트를 이용해 좌우와 상하로 각도로 조절하였다.
이러한 조립방식은 시공자가 사다리를 타고 높은 위치에서 거꾸로 천장 면에 카메라가 설치된 환경에서 화각 조[0015]
절을 하는 것은 자칫 안전사고의 위험도도 높아 시공자의 안전에 큰 위협이 되었다.
또한, 카메라 하나의 화각을 조절하기 위하여 조립된 카메라의 X-Y축 선상의 고정볼트를 푸는 과정에서 볼트가[0016]
바닥으로 떨어져 찾을 수 없게 되는 등의 문제로 인해 시공속도가 현저히 떨어져 생산성이 낮고, 사다리를 타고
올라가서 제약된 공간에서 작업시에 착시현상으로 인해 각도조절이 쉽지 않았다.
따라서 사방형 카메라는 상당히 고기능과 함께 작고 미려한 외관을 갖추고 있는 장점이 있으나, 많은 시공자가[0017]
시공의 불편함으로 인해 사용을 기피하였다.
종래의 촬상부의 전원 케이블은 상용전원을 카메라 가까이 끌고 온 다음 별도의 전원 어댑터를 이용하여 AC 24V[0018]
또는 DC 12V를 공급하는 방식으로 시설되었으며 전송부의 경우 각각의 카메라로부터 출력되는 영상신호를 동축
케이블을 이용하여 감시부의 수신부까지 전달하여 영상녹화기(DVR; Digital Video Recorder)에 접속되어 녹화
및 모니터 감시를 하는 방식이었다.
또한, 촬상부의 CCTV 카메라는 카메라 장치 외에도 전력공급을 위한 어댑터를 카메라의 위치와 가까운 곳(예;[0019]
천장 속, 벽면)에 배치함으로써 설치 후에 미관에 상당히 부정적인 결과와 함께 사후관리를 위해서는 천장 속이
나 벽면에 있는 전원 공급함을 열고 전원을 Off 한 후에 고장진단 및 교체함으로 사후관리에 있어 상당히 불편
함을 초래하였다.
또한, 촬영된 영상신호를 전송하기 위해서는 굵은 동축케이블 4개를 카메라와 접속하고 감시부까지 전송할 수밖[0020]
에 없어 외형상 카메라 1개를 시설하는 데 있어 상당히 고가의 배관/배선비용의 지출을 초래할 수밖에 없었으나
외형은 1개지만 4개의 카메라라는 인식으로 인해 다른 대안없이 이때까지 그러한 배선공법으로 사용되었다.
또한, 포설된 케이블과 카메라 간의 접속은 BNC 케이블을 이용하여 접속할 때, 현장에서 사용하는 대다수의 BNC[0021]
커넥터는 납땜 형으로 되어있어 사다리를 타거나 천장 속 고소의 위치에서 인두를 이용한 납땜 작업은 전문성과
난이성, 그리고 고도의 숙련도와 화재 등의 안전관리가 요구되었다.
이러한 고비용을 해소하기 위해 종래의 다른 발명에 의하면 카메라 내부에 4개의 카메라를 1개의 4분 할 된 영[0022]
등록특허 10-1079742
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상으로 처리하는 회로를 구성하여 1가닥의 동축케이블만으로 영상을 보는 경우도 있었지만 화질이 떨어지고 정
부가 규정한 촬영된 카메라 영상과 모니터의 구성이 1:1이 되지 못하거나, 모니터상 4인치 이상의 표출화면의
크기를 맞출 수가 없는 심각한 문제점이 있어 그 활용도는 극히 제한적인 상태이다.
케이블의 배관은 케이블의 굵은 지름과 규정에 의한 공극률을 지키기 위해 상대적으로 굵은 지름의 배관재를[0023]
사용하여야 하고 특히 전기통신공사업법의 규정에 의거하여 전원배관과 통신배관의 간격을 60Cm로 이격시켜야
하는 등의 현장 시공사의 큰 어려움과 고비용지출의 문제도 있었다.
감시부의 경우 종래의 수신부에는 촬영된 영상을 표출하는 모니터와 영상녹화장치가 통상적으로 설치되는데 카[0024]
메라 전원의 ON-OFF를 위한 목적으로 전원제어기(Power Controller)나 퓨우즈나 누전차단기 등이 추가로 시설되
고 낙뢰가 칠 경우 장비와 관리자의 안전을 위해 피뢰기나 써지 보호기를 사용하기도 한다.
이러한 경우 수신부를 구성하는 장치가 많아지고 각종 장치를 장착하기 위한 콘솔 랙 등의 부피가 커져 감시장[0025]
소의 공간적인 문제가 발생하기도 하였다.
상기 문제점 외에도 각종 다양한 문제점이 종래의 사방 감시용 CCTV 카메라시스템에서 있었지만 대표적으로 위[0026]
와 같은 조립, 시공, 사후관리 등 기술상의 문제점이 있었다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 트위스트 페어 케이블(TP[0027]
C)을 이용하여 영상신호와 전원을 동시에 전송할 수 있는 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 주요 과제는 종래의 사방 카메라 촬상부와 감시부간 배선이 AC 전원선 1개와 동축케[0028]
이블 4개를 사용하던 것을 간단히 8가닥으로 구성된 4 페어 케이블 구조를 가진 1개의 TPC로 대체하는 것이 목
적이다.
본 발명은 이러한 전송 케이블을 대체 사용하는데 있어서,[0029]
종래의 방식보다 훨씬 장거리에 전송할 수 있도록 하고 수신되는 영상품질도 훨씬 우수하도록 원래의 영상신호[0030]
를 변조하여 송/수신하는 것이다. 이는 영상신호의 전송에 있어 변조를 하여 전송하지 않을 경우 동축케이블 자
체가 가지고 있는 주파수 감쇄 특성으로 인해 일정거리 이후에서는 수신신호의 품질이 떨어지는 것을 방지하기
위한 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해서는 기본적으로 송신부와 수신부 간의 4 페어 TPC를 통해 전력전송과 동시에[0031]
변조에 의한 영상신호의 송/수신할 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 촬상부에 사용되는 카메라는 외형상 1개의 카메라 구조를 취하고 있지만 내부의 4개 카[0032]
메라를 개별로 각각 설치/조절해야 하는 종래의 방식에 비해 수직 지향각도 조절을 위해서는 한 개의 조절자만
으로 4개의 카메라 모듈이 동시에 각도를 조절할 수 있도록 하여 조립 후 조정이 간편하도록 하는 것에 목적이
있다.
[0033]
과제의 해결 수단
본 발명은 LAN 통신선로로 널리 사용되는 UTP, FTP, STP등의 4 Pair형 트위스트 페어 케이블( TPC : Twisted[0034]
Paired Cable ; 이하 TPC로 통칭)을 전송수단으로 이용하여 전력공급과 전송이 동시에 이루어지고 촬영된 영상
신호를 FM으로 변조하여 송출하는 송신부가 내장된 사방형 감시가 가능한 CCTV 카메라와 카메라에 전력을 공급
하는 기능과 자동 수신이득 조절회로가 내장된 모듈형 수신부로 구성하고 촬상부(10)와 TPC(30) 및 감시부(40)
로 이루어진 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 케이블 구성을 4 페어로 구성된 TPC 1개 만을 이용하여 4개의 카메라에 전력공급과 감시부(40)에 영[0035]
상전송이 가능하고 배관과 배선의 구축에 따른 비용을 절감할 수 있다.
발명의 효과
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사방 감시용 CCTV 카메라 시스템에 있어서,[0036]
종래의 기술은 전원케이블을 통해 전력공급을 받음과 동시에 촬영된 영상신호를 전송하여 감시부(40)에 전달하[0037]
고 각각의 카메라로부터 감시부(40)까지 동축케이블이 4개와 전원케이블 1개를 포함하여 총 5개의 케이블이 필
요하고,
상기 케이블을 포설하기 위해서는 관련 법규와 규정에 의거 전기와 통신으로 엄격히 분류되는 각각의 배관을 사[0038]
용하여야 하며, 각 배관은 안전을 위해 60Cm의 이격 거리가 필요하고, 사방형 카메라 1개를 포설하는 배관과 배
선의 비용이 고가인데, 본 발명에 의해 4 Pair형 TPC로 사용하면 고비용의 배관과 배선 비용을 절감하여 시설
및 운영 비용을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
감시부(40)는 촬상부(10)와 감시부(40)에 과전류와 누전을 감지하여 자동으로 전력공급을 차단하는 기능을 갖춘[0039]
전원공급기 및 서브 랙(45)과 FM 변조된 영상신호를 수신하기 위한 수신부(46,47,48,49)는 FM 복조회로를 구성
한다.
상기 감시부는 수신부 1(46),수신부 2(47),수신부 3(48),수신부 4(49)는 별도의 PCB로 구성 및 제작하여 필요한[0040]
채널의 수만큼 단위채널 단위로 탈착할 수 있도록 함으로써 운영을 용이하게 하고,
상기 촬상부(10)는 TPC(33)를 통해 감시부(40)에 변조신호(26,27,28,29)를 전송하는 기능과 감시부(40)는 촬상[0041]
부(10)에 전력을 송출하는 기능을 동시에 수행할 수 있는 회로를 구성하여 이중의 복합기능을 수행하도록 하고,
상기 각 수신부(46,47,48,49)는 전송거리에 따른 자동 수신이득 조절회로를 내장하여 전송거리에 관계없이 선
명한 영상을 복조할 수 있도록 하고, 상기 각 수신부 1(46),수신부 2(47),수신부 3(48),수신부 4(49)는 써지나
대지전압으로부터 안전하게 운영할 수 있는 방호회로를 기본적으로 구성하도록 하여 사방 감시용 CCTV 카메라
시스템을 구축시에 비용절감효과와 설치 후 작동상태 감시와 장애 여부를 신속하게 파악하고 유지보수를 용이하
게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 : 종래의 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템의 구성도.[0042]
도 2 : 본 발명에 의한 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템의 블록도.
도 3 : 본 발명에 의한 촬상부의 분해 사시도.
도 4 : 본 발명에 의한 촬상부의 조립도.
도 5 : 본 발명에 의한 촬상부의 전기 및 전자부의 상세도.
도 6 : 본 발명에 의한 촬상부와 감시부간의 TPC.
도 7 : 본 발명에 의한 감시부의 상세도.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,[0043]
본 발명은 LAN 통신선로로 널리 사용되는 UTP, FTP, STP등의 4 Pair형 트위스트 페어 케이블( TPC : Twisted[0044]
Paired Cable ; 이하 TPC로 통칭)을 전송수단으로 이용하여 전력공급과 전송이 동시에 이루어지고 촬영된 영상
신호를 FM으로 변조하여 송출하는 송신부가 내장된 사방형 감시가 가능한 CCTV 카메라와 카메라에 전력을 공급
하는 기능과 자동 수신이득 조절회로가 내장된 모듈형 수신부로 구성하고 촬상부(10)와 TPC(30) 및 감시부(40)
로 이루어진 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템에 관한 것이다.
도 2를 보면, 본 발명은 촬상부(10)와 TPC(30)와 감시부(40)로 이루어지는 CCTV 기본구성에 있어, 도 1처럼 종[0045]
래에 사용하던 다수의 영상신호 전송용 동축케이블과, 카메라의 전력공급을 위한 AC 전원케이블을 1개의 4 Pair
TPC로 대체하여 운영할 수 있도록 하는 데 가장 큰 목적이 있다.
종래의 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템은 사방형 카메라를 설치한 후 전송하는 데 있어 동축케이블을 사용하는[0046]
바 한 개의 사방 카메라당 4개의 동축케이블과 1개의 전원케이블의 배선이 필요하다.
그러나 본 발명은 도 4를 참조하면 케이블 구성을 4 페어로 구성된 TPC 1개 만을 이용하여 4개의 카메라에 전력[0047]
공급과 감시부(40)에 영상전송이 가능하고 배관과 배선의 구축에 따른 비용을 절감할 수 있다.
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도 3을 참조하면, 상기 촬상부(10)는 결합공(106)을 형성한 본체(108)와 저면에 결합공(101)을 형성한 고정판[0048]
(104)과 상기 고정판(104)에 결합되는 고정봉(100)과 조절자(99)로 사방 카메라모듈(92)의 수평고정과 상하 각
도 조절이 가능하고 상기 본체(108)와 결합공(92,106)으로 결합되는 커버(91)와 글라스(90)로 구성되어 있다.
상기 본체(108)와 고정판(104)은 본체(108) 저면 양측 가장자리의 결합공(107)과 고정판(104)의 양측 가장자리[0049]
의 결합공(102)을 통하여 나사 결합되고, 상기 고정판(104)은 중심에 형성된 결합공(101)과 고정봉(100)의 하단
에 형성된 결합돌부(103)로 고정되고, 상기 고정봉(100)은 상단에 나사 선을 형성하여 나사 형태로 형성된 조절
자(99)가 결합되고, 상기 조절자(99) 하부에 도르래 형태로 형성된 체결부(98)가 결합된다.
상기 고정판(104)의 사방 가장자리에 형성된 4개의 체결공(105)과 사방 카메라모듈(92)의 지지부 하단에 형성된[0050]
체결공(93)으로 나사 결합되어 상기 사방 카메라모듈(92)이 수평 고정되고, 상기 사방 카메라모듈(92)의 지지부
(97) 양단에 형성된 체결홈(96)으로 수직 고정된다.
도 4를 참조하면 상기 체결부(98)에 형성된 걸림부(98a)와 체결공(98b)은 사방카메라모듈(92) 상부의 걸림돌기[0051]
(95)와 체결공(94)으로 결합되고, 상기 나사 형태로 형성된 조절자(99)를 시계방향 또는 반 시계 방향으로 회전
하면 체결부(98)의 상하 움직임에 따라 상기 사방 카메라모듈(92)의 화각 조절이 상하로 조절되도록 하여 4개의
카메라모듈을 동시에 상하 각도 조절을 할 수 있다.
한편, 상기 본체(108) 외부의 4개의 결합공(106)과 4개의 결합공(92)을 형성한 커버(91))와 결합되고 투명창으[0052]
로 구성된 글라스(90)를 결합하여 설치한다.
도 4를 참조하면, 상기 촬상부(10)에서 각 사방 카메라 모듈(11,12,13,14)는 영상신호를 각 송신부[0053]
(15,16,17,18)에 입력하고, 상기 입력된 영상신호는 상기 송신부의 주파수 변조(Frequency Modulation)를 하여
각 매칭트랜스(20,21,22,23)에 입력되고, 상기 매칭트랜스는 1 페어 단위로 각 변조 신호(26,27,28,29)를 TPC
접속부(31)로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 영상신호는 전송시 변조를 하여 전송하지 않을 경우 동축케이블 자체가 가지고 있는 주파수 감쇄 특성으로[0054]
인해 일정거리 이후에서는 수신 신호의 품질이 떨어지는 것을 방지하고 장거리 전송에 따른 화질 열화를 개선하
기 위한 목적이 있다.
상기 각 송신부(15,16,17,18)는 장착되는 카메라 모듈 개수에 의해 촬영된 각각의 영상신호 송신을 위해서 별도[0055]
의 PCB로 구성 및 제작하여 필요한 채널의 수만큼 단위채널 단위로 탈착할 수 있도록 함으로써, 고장이 발생하
더라도 상기 촬상부(10) 전체를 교체하지 않고 해당되는 각 송신부(15,16,17,18)를 교체 및 수리할 수 있어 사
후 유지보수가 용이한 것에 특징이 있다.
상기 촬상부(10)는 TPC를 사용하여 장거리 송신하는데 있어서, 각 선로별 공통접지를 통해 대지전압 차나 낙뢰[0056]
로부터 상기 촬상부(10)를 보호하는 보호회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 촬상부(10)는 각 카메라 모듈(11,12,13,14)과 각 송신부(15,16,17,18)에 안정된 전력공급과 노이즈 발생을[0057]
억제하기 위한 절연형 DC to DC 변환기(19)를 구성하고, 상기 각 카메라 모듈과 송신부의 작동 이상 여부를 송
신신호 각 채널의 엘이디 (61,62,63,64)를 이용하여 상태 인식을 할 수 있도록 구성하고, 4 페어 트위스트 페어
케이블을 접속할 수 있는 TPC 접속구(31)로 각 변조신호(26, 27, 28, 29)를 감시부(40)로 전송하는 것을 특징으
로 한다.
종래의 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템은 감시부(40)로부터 촬상부(10)에 전력공급과 촬상부(10)의 영상신호를[0058]
감시부(40)에 전송하기 위해 전송수단으로 전원과 영상케이블이 5개가 필요하였다.
그러나 본 발명의 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템은 전송수단을 LAN 통신선로로 널리 사용되는 UTP, FTP, STP[0059]
등의 4 Pair형 트위스트 페어 케이블( TPC : Twisted Paired Cable ; 이하 TPC로 통칭)을 이용하여 감시부(4
0)로부터 촬상부(10)에 전력공급과 촬상부(10)의 영상신호를 감시부(40)에 전송이 이루어진다.
또한, 종래에는 영상신호를 Balance 로 전송하기 때문에 출력 극성(Polar)이 있어 구분 접속을 해야 하지만, 본[0060]
발명은 상기 촬상부(10)의 각 송신부(15,16,17,18)는 영상신호를 주파수 변조로 송신하므로 무극성으로 구성되
어 설치에 따른 접속시간을 단축하는 효과를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 전송수단을 4 페어 이상의 세심 다 대화 된 통합형 케이블, 예를 들면 25페어, 50페어 등의 다[0061]
대형 TPC 케이블도 사용할 수 있도록 하는 통합배선방법과, 이때 사용하는 중간 접속함은 19인치 EIA 표준크기
로 제작하는 방법을 포함한다.
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도 4와 도 6을 참조하여 상기 전력공급에 대해 상세히 설명하면,[0062]
상기 촬상부(10)의 각 송신부(15,16,17,18)와 상기 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49)는 TPC 접속구(31,3[0063]
2)와 TPC(33)로 양측에 각 매칭트랜스(20,21,22,23,41,42,43,44)로 대응되게 구성한다.
상기 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49)의 앞 단에 구성되어 있는 각 매칭트랜스(41,42,43,44) 4개의 중간[0064]
탭은 각각 2개씩을 동일한 극성으로 묶어 상기 촬상부(10)에 전원을 송출하고,
상기 송출된 전원은 상기 촬상부(10)의 각 송신부(15,16,17,18)의 뒷 단에 구성되어 있는 각 매칭트랜스[0065]
(20,21,22,23) 4개의 중간 탭은 상기 송출된 전원을 브릿지다이오드 1(24)과 브릿지 다이오드 2(25)로 절연형
DC to DC 변환기(19)에 입력한다.
상기 절연형 DC to DC 변환기(19)는 기 입력된 전원을 상기 촬상부(10)의 각 사방 카메라모듈(11,12,13,14)과[0066]
각 송신부(15,16,17,18)에 필요한 전원을 공급한다.
또한 본 발명은 전송선로가 가지고 있는 고유의 저항 성분으로 인해 송출하는 전력의 손실이 일어나는데 상기[0067]
손실을 최소화하고 상기 촬상부(10)까지 최대전력을 송출하기 위해서는 선로의 직류저항치를 최소화할 필요가
있다. 따라서 4 페어 케이블 중 2 페어를 각각 직류 적으로 묶으면 전체 저항을 최대 1/4까지 줄일 수 있다.
본 발명의 실시 예로 TPC중 LAN 통신용으로 널리 사용되는 4 페어형 UTP 케이블을 사용할 경우, 1 페어에 대한[0068]
국제 표준 치의 동선 고유저항이 1Km에 약 185ohm의 저항값을 가진다.
상기 저항값을 감소시키기 위해 본 발명은 도 4와 7과 같은 구성으로 2페어를 쌍으로 묶어서 상기 촬상부(10)에[0069]
전원송출용으로 사용할 경우, 1Km의 고유저항값이 1/4로 줄여 상기 촬상부(10)의 각 송신부(20,21,22,23)와 상
기 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49) 사이의 전력전송을 최대화할 수 있는 것이다. 상기와 같은 구성으로
UTP 케이블이 허용하는 규격범위 내에서 상기 촬상부(10)의 각 송신부(20,21,22,23)와 상기 감시부(40)의 각 수
신부(46,47,48,49) 사이의 전력 전달량은 최대 52W, 평균 40W 까지 가능하다.
상기 전력 전달량은 UTP 케이블이 아닌 또 다른 TPC를 사용할 경우에는 케이블 자체가 가지고 있는 규격범위 내[0070]
에서 동선의 고유저항값에 따라 달라질 수도 있다.
상기 구성을 통해 전원을 공급받은 상기 촬상부(10)에서는 8가닥 각각의 전송선로가 서로 잘못 접속되었을 때[0071]
쇼트를 방지하기 위해 브릿지 다이오드 1(24) 과 브릿지 다이오드 2(25)를 이용한다.
상기 브리지 다이오드(24,25)는 항상 전원의 극성이 일정한 방향으로 접속될 수 있게 하고 상기 촬상부(10)의[0072]
각 송신부(15,16,17,18)와 상기 감시부(40)의 각수신부(46,47,48,49) 사이의 전위차로 인한 노이즈 방지와 선로
전압강하 및 정전압 출력을 위해 절연형 DC-DC Converter(19)를 통해 안정된 전압과 전류를 공급하게 하는 것을
특징으로 한다.
상기 촬상부(10)의 각 송신부(15,16,17,18)와 상기 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49) 사이의 영상신호의[0073]
전송에 대해 상세히 설명하면,
상기 촬상부(10)의 각각의 사방 카메라모듈(11,12,13,14)에서 촬영한 영상신호는 각 송신부(15,16,17,18)에 입[0074]
력되고 기 변조된 영상신호는 각 매칭트랜스(20,21,22,23)로 전달되어 상기 감시부(40)의 각 수신부
(46,47,48,49) 앞단의 각 매칭트랜스(41,42,43,44)로 전송이 이루어 지게 된다.
전송선로에 사용하는 상기 각 매칭트랜스(20,21,22,23,41,42,43,44)는 입출력 권선비가 1:1 또는 1:N배의 정수[0075]
배로 제작되고 1차와 2차 측의 권선비가 같거나 달라질 수 있다. 이러한 이유는 전송선로로 사용할 TPC는 여러
종류가 있어서 케이블 특성임피던스와 선로의 고유저항이 다르고 이에 따른 전송특성이 다르고 변조방법과 변조
주파수에 따라 매칭트랜스를 다르게 적용하는 요인이다.
상기 각 매칭트랜스(20,21,22,23,41,42,43,44)는 선로에 유기되는 전력손실분을 최대한 적게 하기 위해 전송로[0076]
의 전달 파라메터와 최대전력 전달의 원리를 적용한 것으로, 상기 감시부(40)에서 송출하는 전압을 가급적 높여
서 송출하는 것이 선로의 손실을 감안하여 최대 전송거리가 나오기 때문이다.
그러나 상기 감시부(40)에서 송출전압을 무한정 전압을 올릴 수는 없으므로 선로의 특성임피던스를 고려하여 1[0077]
차와 2차의 권선비가 정수 배인 매칭트랜스를 사용함으로써 전송효율을 높일 수 있게 된다.
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또한, 상기 목적 이외에도 전송회로에 구성된 상기 매칭 트랜스(20,21,22,23,41,42,43,44)는 상기 촬상부(10)의[0078]
각 송신부(15,16,17,18)와 상기 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49) 사이의 대지 전압차이에 의한 유도전압의
차단을 통해 노이즈로부터 방호할 수 있고, 선로에 유기되는 순간 고전압이 코일 자체가 가진 인덕턴스로 인해
전자회로 측으로 넘어오지 않도록 하는 보호효과를 가질 수 있으며, 상기 각 매칭트랜스
(20,21,22,23,41,42,43,44)의 중간 탭은 상기 촬상부(10)에 전력공급과 상기 매칭트랜스
(20,21,22,23,41,42,43,44)의 양측 단자는 상기 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49)에 영상신호의 전송이 가
능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
도 6을 참조하면 본 발명에 의한 상기 감시부(40)는 촬상부(10)로부터 송신된 영상신호를 수신하여 복조하는 기[0079]
능을 수행하는 각 수신부(46,47,48,49)와 상기 촬상부(10)와 상기 감시부(40)에 전력공급과 과전류와 누전을 감
지하여 자동으로 전력공급을 차단하는 기능을 가진 서브 랙(45)으로 구성한다.
상기 각 수신부(46,47,48,49)는 1 페어에 1개의 채널로 구분하고, 상기 각 수신부(46,47,48,49)는 상기 촬상부[0080]
(10)의 각 매칭트랜스(20,21,22,23)에서 전달된 각 변조신호(26,27,28,29)를 상기 각 수신부(46,47,48,49) 앞
단에 각 매칭트랜스(41,42,43,44)로 전달된다.
상기 각 수신부(46,47,48,49)는 상기 각 변조 신호를 복조하는 회로를 구현하여 필요한 채널의 수만큼 단위채널[0081]
단위로 탈착할 수 있게 구성한다. 또한, 상기 각 수신부(46,47,48,49)는 각 채널에 엘이디를 구비하여 채널의
작동 여부의 상태를 인식할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 서브랙(45)은 각 수신부(46,47,48,49)에 전원공급의 기능과 촬상부(10)에 전력을 송출하고, 촬상부(10)와[0082]
감시부(40)에 전원을 제어(ON 과 OFF)하고, 과전류와 누전을 방지하고, 상기 각 수신부(46,47,48,49)는 자동 수
신이득 조절회로를 구성하여 전송거리에 관계없이 일정한 레벨의 신호를 수신하여 선명한 영상신호를 복조할 수
있도록 한다.
상기 서브랙(45)은 촬상부(10)의 각 송신부(15,16,17,18)와 감시부(40)의 각 수신부(46,47,48,49) 사이의 낙뢰[0083]
에 의한 써지전압과 대지전압의 차이에 의한 노이즈 제거와 보호기능을 구성하여 방호회로를 기본적으로 구비하
는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 사방 감시용 CCTV 카메라 시스템을 구축시에 비용절감효과와 설치 후 작동상태 감시와 장애[0084]
여부를 신속하게 파악하고 유지보수를 용이하게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위[0085]
안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 및 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는
것으로 보아야
할 것이다.[0086]
부호의 설명
10.촬상부 11.사방 카메라 모듈 1 [0087]
12.사방 카메라 모듈 2 13.사방 카메라 모듈 3
14.사방 카메라 모듈 4 15.송신부 1
16.송신부 2 17.송신부 3
18.송신부 4 19.DC to DC 변환기
20.매칭트랜스 1 21.매칭 트랜스 2
22.매칭트랜스 3 23.매칭 트랜스 4
24.브릿지 다이오드 1 25.브릿지 다이오드 2
26.변조신호 1 27.변조신호 2
28.변조신호 2 29.변조신호 4
등록특허 10-1079742
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30.TPC 31.TPC 접속부
32.TPC 접속부 33.TPC
40.감시부 41.매칭트랜스 5
42.매칭트랜스 6 43.매칭트랜스 7
44.매칭트랜스 8 45.서브랙
46.수신부 1 47.수신부 2
48.수신부 3 49.수신부 4
50.엘이디 5 51.엘이디 6
52.엘이디 7 53.엘이디 8
54.영상신호 1 55.영상신호 2
56.영상신호 3 57.영상신호 4
61.엘이디 1 62.엘이디 2
63.엘이디 3 64.엘이디 4
70.영상 레코딩 및 재생장치 80.감시 모니터
90.글라스 91.커버
92.사방 카메라모듈 93.체결공
94.체결공 95.걸림돌기
96.체결홈 97.지지부
98.체결부 98a.걸림부
98b.체결공 99.조절자
100.고정봉 101.결합공
102.결합공 103.결합돌부
104.고정판 105.체결공
106.결합공 107.결합공
108.본체
등록특허 10-1079742
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도면
도면1
등록특허 10-1079742
- 12 -
도면2
등록특허 10-1079742
- 13 -
도면3
등록특허 10-1079742
- 14 -
도면4
등록특허 10-1079742
- 15 -
도면5
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도면6
등록특허 10-1079742
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등록특허 10-1079742
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