[과제]청각보조기구 캡스톤①-목적,필요성,사양,경제성(NPW,MARR,IRR,)

1. 프로젝트 개요

 

1-1. 과제의 목적

청각장애는 「장애인 복지법」장애인의 종류 및 기준 제 2조에 의거하여 “[가]두 귀의 청력 손실이 각각 60데시벨(dB) 이상인 사람, [나]한 귀의 청력 손실이 80데시벨 이상, 다른 귀의 청력 손실이 40데시벨 이상인 사람, [다] 두 귀에 들리는 보통 말소리의 명료도가 54퍼센트 이하인 사람, [라]평형 기능에 상당한 장애가 있는 사람”으로 정의되어 있다. 2017년 보건복지부 통계에 의하면 우리나라 전체 장애인 수는 2,545,637명으로 그 중 청각 장애인은 약 10%에 해당하는 252,632명으로 나타나고 있다.

 

청각장애는 의사소통의 문제로 이어져 결과적으로 본인과 상대방의 의사소통 부재로 이어질 수 있다. 이에 보건복지부는 대표적 의료기기인 보청기와 인공와우에 보험금을 지급해주고 있으며 청각장애 환자의 61.8%가 보청기를 사용하고 있다. 하지만 이런 청각 보조기기에 만족하며 지속적으로 사용하는 경우는 절반에 미치지 못하는 것으로 추정된다(보건복지부, 2014). 그 이유로는 청각 보조기기의 착용이 기대한 만큼 큰 효과가 없고 사회적 인식이 부정적이며 착용이 불편하기 때문인 것으로 조사되었다(변용찬 외, 2009).

 

이에 본 프로젝트에서는 청각장애인이 청각 보조기기를 사용하지 않는 상황에서도 일상생활에서 삶의 질을 향상시키며 궁극적으로는 주변인(가족, 지인)들 또한 청각장애인과의 의사소통에 불편함을 해소하기 위해 본 기구를 창안하였다.

 

 

1-2. 과제의 필요성

우리나라 청각 장애인 등록 인구는 매년 증가하는 추세이다(보건복지부, 2017). 하지만 청각 장애인 등록 인구 외에도 선천, 후천적인 청각기능의 감퇴로 불편을 겪고 있는 장애인 미등록 인구 또한 3만 명에 이르는 것으로 추정하고 있다(KOSIS 국내 장애인 현황, 2014). 이러한 실태를 바탕으로 본 프로젝트에서는 청각장애인 본인과 주변인(가족, 지인)에 설문조사를 실시하였다.

 

1-3. 과제의 최종목표

따라서 본 프로젝트에서는 청각 기능이 저하된 사람들과 주변인(가족, 지인)의 의사소통을 지원하는 합리적인 가격의 청각 보조기구를 제안하고자 한다. 또한 본 기구는 휴대폰 벨소리, 초인종 소리와 같은 청각적 요소를 시각적 요소를 통해 인식하도록 돕고 사회적 문제가 되고 있는 미세먼지 감지 기능을 추가적으로 제공한다.

 

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2. 프로젝트 수행 전 검토 사항

2-1. 부품 사양 선정

 

부품명	성능 및 동작환경
아두이노 무선통신 모듈 2.4G Wireless nRF24L01P RFM04	아두이노는 자체적으로 유선 통신인 시리얼 통신을 사용한다. 무선통신을 가능하려면 무선 통신을 시리얼 통신으로 변환 시켜 주는 모듈이 필요한데 이를 위해 이 모듈이 사용된다. 이 모듈은 전화가 왔을 때 애플리케이션에서 블루투스로 정보를 보내 LED 전구에 불이 들어오게 하는 역할을 한다.
아두이노 미세먼지센서 GP2Y1010AU0F	미세먼지농도를 측정하는 센서로서 스펙 상으로는 PM2.5까지 측정가능하다고 한다. 이 센서는 1초에 한번씩 구동되어 측정값을 얻고 현재 읽은 값에 가중치를 두고 가장 최근의 값들의 평균을 구하는 방법이다. 센서를 사용하기 위해서 아두이노에 연결한 후 미세먼지 농도가 높아지면 LED에 불이 들어오게 한다.
브레드보드	납땜이 필요한 pcb기판 대신에 간편하게 회로구성을 하기 위해 사용한다. 보드위에 있는 홈들에 전선을 꼽아 여러 센서나 모듈을 아두이노 나노와 연결시켜 구동되게 하는 역할을 한다.
12mm 4핀 택트버튼 스위치 / DIP타입	택트버튼 스위치는 스위치를 누르면 아두이노에게 정보를 보내는 역할을 하는 부품이다. 이를 초인종을 눌렀을 때 LED 전구에 불이 들어오는 것을 표현하기 위해 사용하였는데 초인종을 누르는 것처럼 이 스위치를 누르면 LED 전구에 불이 들어오게 하는 역할을 한다.
5mm LED / 반투명 / Diffused Green 5mm LED	LED에 연결된 센서나 모듈의 신호를 받아 각기 다른 색의 LED등을 점멸한다. 미세먼지는 빨간색, 전화는 파란색, 초인종은 초록색 전구에 불이 들어와 각각의 상황을 알리는 역할을 한다.
아두이노 나노	마이크로 컨트롤러가 장착된 보드로서 아두이노 우노를 미니 버전으로 만든 보드라고 할 수 있다. 나노에 있는 여러 홈에 전선을 연결하고 브레드보드에 반대쪽 전선을 연결하여 정보를 주고 받는다. 나노를 통해 코드를 받을 수 있고 입출력 기능을 포함하여 하나의 칩으로 만들어져 컴퓨터와 같은 기능을 수행한다.

 

2-2. 산업표준 및 지적재산권 침해 여부

산업표준 및 지적재산권 침해 여부를 판단하기 위해서 청각장애인을 위한 호출장치, 블루투스를 이용한 LED 전구 안정기와 관련된 유사한 출원의 청구항을 비교해 침해여부를 판단하였다.

1) 출원번호 1019990015966의 “청각장애인을 위한 호출장치”의 구조도는 아래와 같다.

[그림] 출원번호 1019990015966 구조도

 

위의 호출 장치는 초인종, 전화, 팩스 등의 여러 가지 신호를 감지하는 센서인데 이 장치는 신호를 감지하면 장치에 장착된 LED화면에 표시되기 때문에 청구 항 1에 침해되지 않는다. 또한 청각장애인이 감지할 수 있도록 하기 위해 진동모터를 사용하므로 청구 항 3에 침해되지 않는다.

 

2) 출원번호 1020140065609의 “색온도 제어가 가능한 LED 조명장치”의 구조도는 아래와 같다.

 

[그림] 출원번호 1020140065609 구조도

 

위의 조명 장치는 사용자가 원할 때 임의의 색깔의 빛을 내는 LED장치이다. 이 장치는 제어모듈(150)내의 데이터 통신부(151)에서 수신된 색온도 제어신호를 분석해서 130번에 있는 각각의 LED 모듈로 정보를 보낸다는 점에서 청구 항 8에 침해되지 않는다.

 

 

2-3. 실제 부품 사양 선정

부품명	성능 및 동작환경
FQP50N06 Mosfet (4500원)	일반적으로 사용하는 아두이노는 각 모듈에 공급할 수 있는 전원이 5V, 3.3V이다. 하지만 큰 전구를 사용하기 위해서는 아두이노 만으로는 12V 모터나 전구와 같이 큰 전압을 제어하기 힘들다. 따라서 큰 전압을 제어하기 위해 모스펫을 사용해야 한다.
SMPS 방수 12V 50W(안정기) (5500원)	안정기란 형광등의 점등을 위해 전기를 공급하는 역할을 돕는 기능을 수행하는 장치이다. 초기 방전을 돕고 전압을 안정적으로 유지시켜 형광등 수명을 연장시키는 역할을 하기도 한다.
먼지측정센서 (7260원)	먼지 측정을 위해 브레드 보드에 연결되는 부품
모던전구소켓세트(E26) (2500원)	전구에 전기를 공급하기 위해 필요한 장치이다. 소켓에 연결되어 있는 전선과 안정기에 있는 전선을 결함으로써 전구에 전기를 공급하여 점등시킨다.
아두이노 우노 (5800원)	마이크로 컨트롤러가 장착된 보드로서 정보를 주는 역할을 한다. 가장 기본적인 기능이 있고 우노를 통해 코드를 받을 수 있으며 많은 호환 실드가 있다. 또한 입출력 기능을 포함되어 있고 하나의 칩으로 만들어져 컴퓨터와 같은 기능을 수행한다.
컬러 밝기 조절 블루투스 led 스마트 전구 매직라이트 (26100원)	4.5W 전력의 제품으로서 수명은 20000시간 정도이며 원격으로 색 변경이 가능하다. 밝기는 350루멘으로써 무게는 75g이다.
서통 절연 테이프 500 (520원)	전선과 전선을 연결할 때 사용하는 테이프로써 전열체로 이루어진 테이프이다. 이 테이프는 전선을 서로 엮은 후에 노출된 부분을 감아서 외부와 차단되게 할 때 사용된다.

 

 

 

2-4. 경제성 분석

경제성 분석 전제    1. 처음의 수요를 알 수 없기 때문에, 기계를 이용한 대량생산이 아닌 사람의 수작업으로 제품을      생 산한다고 가정한다.  2. 인건비를 제외한 다른 비용(ex. 건물의 월세, 전기료 등)은 따로 고려하지 않는다.  3. 따로 특수장비를 사용하지않기 때문에 감가상각되는 특수기계를 없다고 가정한다.

1) NPW

T:4년, N:4년, r:1.9%, Ct= 15만원(재료의 합45920(원)+인건비)

[그림] 할인율 참고자료 - 출처: 통계청 소비자물가지수

 

 

2) MARR

최저 요구 수익률 = 6%

[그림] MARR 참고자료 - 출처: 통계청 손익의 관계비율(중소기업기본법, 2015~, 전수조사)

 

프로젝트 수명 = 5년

[그림] 프로젝트 수명 참고 자료 - 출처 : 통계청 제품수명주기

이 제품의 판매가격, 제작비는 각각 15, 5(만원/개)이므로 순이익이 10만원이다.

따라서

 

3) IRR

'18.1.1 이후 개시하는 사업연도 분부터 적용

 

 

 

IRR을 구하기 위한 가정  1. 직원 수 : 7명  2. 직원 평균 월급(180만원,첫해)  3. 희망생산기간 : 5년  4. 연평균 예상 판매개수 : 4000개

한국에서는 총 매출 2억까지는 법인세는 누적 10%이다.