본 연구는 기술혁신을 통한 섬유 개발의 가속화에 따라 지능형 보온 의복 개발을 목표로 의복 내 정지 공기층의 보온 지속력과 PCM 처리 직물의 효과적인 보온 완충력을 통합하고자 시도하였다. 이를 위하여 온도에 따라 형태를 반복하여 변이하는 SMA 코일을 직물 사이에 부착하였다. 본 연구실에서 개발한 HCE simulator를 이용하여 보온성의 지표로서 의복 내 온도 ...
본 연구는 기술혁신을 통한 섬유 개발의 가속화에 따라 지능형 보온 의복 개발을 목표로 의복 내 정지 공기층의 보온 지속력과 PCM 처리 직물의 효과적인 보온 완충력을 통합하고자 시도하였다. 이를 위하여 온도에 따라 형태를 반복하여 변이하는 SMA 코일을 직물 사이에 부착하였다. 본 연구실에서 개발한 HCE simulator를 이용하여 보온성의 지표로서 의복 내 온도 프로파일을 측정하여 환경 온도 변화에 대하여 의복 내에 형성되는 가변적인 공기층의 보온 효과 및 보온 완충력을 평가하였다. SMA 코일의 높이를 다르게 설계하여 환경에 따라 의복 내 기후를 적극적으로 조절하여 보온 기능뿐만 아니라 착용자의 편의에 대하여서도 효과적인 지능성 직물의 상용화를 위한 기초 자료를 제시하고자 하였다.$$a$$a실험은 2단계로 구성하였다. 1차 실험에서는 서로 다른 두께의 정지 공기층과 옥타데칸을 함유한 P.V.C pouch를 의복 시스템 내에 적용하여 전이 상태에서 효율적인 공기층의 두께를 설정하고 각 시스템의 보온 완충력을 산출하였다. 그리고 2차 실험에서는 1차 실험의 결과를 바탕으로 저온에서 공기층의 보온 지속력과 전이 환경에서 PCM의 보온 완충력을 구현할 수 있는 SMA 코일을 의복 내에 적용하였다. SMA 코일은 잠재높이를 1cm와 1.5cm 높이로 설계하여 직물에 부착하였고 환경온에 따라 형성되는 공기층에 의한 의복 내 보온 효과 및 반응성을 관찰하였다.$$a$$a서로 다른 공기층의 두께에 따른 의복 내 보온 효과 및 보온 완충력을 비교한 결과, 모든 환경에서 의복 시스템 내의 공기층 두께가 두꺼울수록, 그리고 환경온이 낮을수록 의복 내 온도 변화는 증가하였으며, 이에 따라 보온 효율은 감소하였다. 의복 재료에 따른 의복 내 온도 변화에서는 저온 환경으로 이동 후 PCM을 적용한 의복 시스템 내 온도가 일시적으로 상승하였으나 약 20여분 경과 후 온도가 급격하게 떨어졌으며, 공기층을 적용한 경우에는 저온 환경으로 이동 후 약 10분경과 시점부터 모든 환경에서 의복 내 온도가 안정되었다. PCM과 공기층을 비교한 결과 PCM의 보온 완충력이 공기층에 대해 거의 두 배에 가까운 결과가 나타났으나 보온효과의 지속력에 제한적이며, 의복에 적용할 경우 처리량에 대한 문제점이 있었다.$$a$$a의복 내 환경 온도에 따라 가변적인 적절한 두께의 공기층을 부여하고자 SMA 코일을 직물에 부착하고 전이 환경에 노출하여 의복 내 온도 변화를 관찰한 결과, SMA 코일은 모든 조건에서 의복 내 공기층을 형성하였고 반응 높이의 평균과 표준 편차를 산출한 결과 재현성과 균일도가 유의하게 나타났다. SMA 코일에 의한 공기층의 두께가 두꺼울수록 보온 효과도 증가하였고 전이 환경 온도의 차이가 클수록 공기층을 적용하지 않은 직물과 적용 직물의 온도 차이가 증가하였다.$$a$$a이상의 결과에 따라, 급격한 전이 환경에 장시간 노출되는 경우, SMA coil을 이용하여 의복 내 형성되는 공기층에 의한 가변 보온성와 지속력을 활용함으로써 의복 내 보온 효과를 얻을 수 있으며, 반복적인 온도 변화에 대해서도 재현성이 나타났으므로 지능적인 동시에 기능적인 보온복 개발에 대한 가능성을 제시하였다.$$a$$a
본 연구는 기술혁신을 통한 섬유 개발의 가속화에 따라 지능형 보온 의복 개발을 목표로 의복 내 정지 공기층의 보온 지속력과 PCM 처리 직물의 효과적인 보온 완충력을 통합하고자 시도하였다. 이를 위하여 온도에 따라 형태를 반복하여 변이하는 SMA 코일을 직물 사이에 부착하였다. 본 연구실에서 개발한 HCE simulator를 이용하여 보온성의 지표로서 의복 내 온도 프로파일을 측정하여 환경 온도 변화에 대하여 의복 내에 형성되는 가변적인 공기층의 보온 효과 및 보온 완충력을 평가하였다. SMA 코일의 높이를 다르게 설계하여 환경에 따라 의복 내 기후를 적극적으로 조절하여 보온 기능뿐만 아니라 착용자의 편의에 대하여서도 효과적인 지능성 직물의 상용화를 위한 기초 자료를 제시하고자 하였다.$$a$$a실험은 2단계로 구성하였다. 1차 실험에서는 서로 다른 두께의 정지 공기층과 옥타데칸을 함유한 P.V.C pouch를 의복 시스템 내에 적용하여 전이 상태에서 효율적인 공기층의 두께를 설정하고 각 시스템의 보온 완충력을 산출하였다. 그리고 2차 실험에서는 1차 실험의 결과를 바탕으로 저온에서 공기층의 보온 지속력과 전이 환경에서 PCM의 보온 완충력을 구현할 수 있는 SMA 코일을 의복 내에 적용하였다. SMA 코일은 잠재높이를 1cm와 1.5cm 높이로 설계하여 직물에 부착하였고 환경온에 따라 형성되는 공기층에 의한 의복 내 보온 효과 및 반응성을 관찰하였다.$$a$$a서로 다른 공기층의 두께에 따른 의복 내 보온 효과 및 보온 완충력을 비교한 결과, 모든 환경에서 의복 시스템 내의 공기층 두께가 두꺼울수록, 그리고 환경온이 낮을수록 의복 내 온도 변화는 증가하였으며, 이에 따라 보온 효율은 감소하였다. 의복 재료에 따른 의복 내 온도 변화에서는 저온 환경으로 이동 후 PCM을 적용한 의복 시스템 내 온도가 일시적으로 상승하였으나 약 20여분 경과 후 온도가 급격하게 떨어졌으며, 공기층을 적용한 경우에는 저온 환경으로 이동 후 약 10분경과 시점부터 모든 환경에서 의복 내 온도가 안정되었다. PCM과 공기층을 비교한 결과 PCM의 보온 완충력이 공기층에 대해 거의 두 배에 가까운 결과가 나타났으나 보온효과의 지속력에 제한적이며, 의복에 적용할 경우 처리량에 대한 문제점이 있었다.$$a$$a의복 내 환경 온도에 따라 가변적인 적절한 두께의 공기층을 부여하고자 SMA 코일을 직물에 부착하고 전이 환경에 노출하여 의복 내 온도 변화를 관찰한 결과, SMA 코일은 모든 조건에서 의복 내 공기층을 형성하였고 반응 높이의 평균과 표준 편차를 산출한 결과 재현성과 균일도가 유의하게 나타났다. SMA 코일에 의한 공기층의 두께가 두꺼울수록 보온 효과도 증가하였고 전이 환경 온도의 차이가 클수록 공기층을 적용하지 않은 직물과 적용 직물의 온도 차이가 증가하였다.$$a$$a이상의 결과에 따라, 급격한 전이 환경에 장시간 노출되는 경우, SMA coil을 이용하여 의복 내 형성되는 공기층에 의한 가변 보온성와 지속력을 활용함으로써 의복 내 보온 효과를 얻을 수 있으며, 반복적인 온도 변화에 대해서도 재현성이 나타났으므로 지능적인 동시에 기능적인 보온복 개발에 대한 가능성을 제시하였다.$$a$$a
This study attempted to combine both duration of thermal insulation of the trapped air and temperature change buffering properties of PCM treated fabrics in order to develop an intelligent thermal insulating clothing.$$a$$aShape Memory Alloy(SMA) coils that transforms repeatedly by temperature chang...
This study attempted to combine both duration of thermal insulation of the trapped air and temperature change buffering properties of PCM treated fabrics in order to develop an intelligent thermal insulating clothing.$$a$$aShape Memory Alloy(SMA) coils that transforms repeatedly by temperature changes were attached on the inside the clothing fabric. Thermal insulation efficiencies and buffering properties against temperature change of temperature adaptable air layers in the clothing system were determined as measured temperature changes of microclimate under the transient conditions using Human Clothing Environment simulator. Varying heights of SMA coils designs allowed microclimate temperature in various environments to be controlled more actively. Therefore, development of intelligent clothing provides not only the thermal function but also convenience for wearer.$$a$$aExperiments were constructed in 2 stages as follows:$$a$$a1. Thermal insulation efficiency of 1cm, 2cm, 2.5cm of trapped airs were compared using inflatable P.V.C pouchs at -5℃,-10℃,-15℃. In order to assess temperature change buffering properties of PCM containing clothing systems, 1g and 5g of Octadecane(Tm=28.2, Tc =25.4, heat storage capacity= 244J/g) were containing in 5x5 sized pockets attached on the P.V.C pouches. The duration of temperature adapting properties were calculated and compared with inflated air system.$$a$$a2. SMA coils were applied for the clothing system to combine the duration and effective thermal insulation buffering capacities based on the result from first stage of tests. SMA coils were designed to be inflated 1cm and 1.5cm heights in the cold temperature, and trained. These coils made trapped air layer between fabrics in the clothing system so that automatically brought out the thermal insulation effects when temperature dropped to 0℃ and -5℃.$$a$$aEffects of the air thickness on insulation were getting higher according to the amount of the inflation up to 2.5cm-thick. However the results did not consider the convection through the layers or restriction of movements, so air layer less than 2cm-thick was judged to be a desirable on thermal clothing.$$a$$aTemperature changes between the PET knit and the P.V.C pouch layers showed clearly that 1g of PCM was not sufficient to provide temperature adaptable properties within clothing systems. The 5g of PCM containing system seemed to slow down the temperature drop due to heat release. However, the effects disappeared after about 20min and at the end of the test temperature went down to lower than that of the trapped air system. On the other hand, the trapped air provided steady insulation throughout the test period and the microclimate temperature was the highest and the efficiency was better at lower condition.$$a$$aTemperature buffering properties among the clothing systems and ambient temperature changes as well as materials greatly influence the buffering properties. As the temperature differences between the warm and the cold conditions increased, buffering properties(Bt) decreased. Comparing trapped air and PCM systems, 5g of PCM did work for temperature buffering properties at sudden ambient temperature changes and this might be mainly due to the slower decrease microclimate temperature However, 1g of PCM showed even worse buffering capacity than empty pouch.$$a$$aSMA coils applied clothing systems were adaptable for both of the repeatability and reproducibility. Air layers formed by SMA coils provided rising thermal insulation up to 16% at -5℃ and buffering properties higher than air thickness system even lower than that of the 5g of PCM system. It was found clearly as the environmental conditions were dropped.$$a$$aIn conclusion, SMA coils formed air layer provided temperature adaptable thermal efficiency and repeatability to prolong the additional insulating function to the clothing system. So this study was confirmed the possibility to develop the intelligent thermal clothing which has not only thermal insulation properties but also temperature buffering capacity against sudden temperature changes.$$a$$a
This study attempted to combine both duration of thermal insulation of the trapped air and temperature change buffering properties of PCM treated fabrics in order to develop an intelligent thermal insulating clothing.$$a$$aShape Memory Alloy(SMA) coils that transforms repeatedly by temperature changes were attached on the inside the clothing fabric. Thermal insulation efficiencies and buffering properties against temperature change of temperature adaptable air layers in the clothing system were determined as measured temperature changes of microclimate under the transient conditions using Human Clothing Environment simulator. Varying heights of SMA coils designs allowed microclimate temperature in various environments to be controlled more actively. Therefore, development of intelligent clothing provides not only the thermal function but also convenience for wearer.$$a$$aExperiments were constructed in 2 stages as follows:$$a$$a1. Thermal insulation efficiency of 1cm, 2cm, 2.5cm of trapped airs were compared using inflatable P.V.C pouchs at -5℃,-10℃,-15℃. In order to assess temperature change buffering properties of PCM containing clothing systems, 1g and 5g of Octadecane(Tm=28.2, Tc =25.4, heat storage capacity= 244J/g) were containing in 5x5 sized pockets attached on the P.V.C pouches. The duration of temperature adapting properties were calculated and compared with inflated air system.$$a$$a2. SMA coils were applied for the clothing system to combine the duration and effective thermal insulation buffering capacities based on the result from first stage of tests. SMA coils were designed to be inflated 1cm and 1.5cm heights in the cold temperature, and trained. These coils made trapped air layer between fabrics in the clothing system so that automatically brought out the thermal insulation effects when temperature dropped to 0℃ and -5℃.$$a$$aEffects of the air thickness on insulation were getting higher according to the amount of the inflation up to 2.5cm-thick. However the results did not consider the convection through the layers or restriction of movements, so air layer less than 2cm-thick was judged to be a desirable on thermal clothing.$$a$$aTemperature changes between the PET knit and the P.V.C pouch layers showed clearly that 1g of PCM was not sufficient to provide temperature adaptable properties within clothing systems. The 5g of PCM containing system seemed to slow down the temperature drop due to heat release. However, the effects disappeared after about 20min and at the end of the test temperature went down to lower than that of the trapped air system. On the other hand, the trapped air provided steady insulation throughout the test period and the microclimate temperature was the highest and the efficiency was better at lower condition.$$a$$aTemperature buffering properties among the clothing systems and ambient temperature changes as well as materials greatly influence the buffering properties. As the temperature differences between the warm and the cold conditions increased, buffering properties(Bt) decreased. Comparing trapped air and PCM systems, 5g of PCM did work for temperature buffering properties at sudden ambient temperature changes and this might be mainly due to the slower decrease microclimate temperature However, 1g of PCM showed even worse buffering capacity than empty pouch.$$a$$aSMA coils applied clothing systems were adaptable for both of the repeatability and reproducibility. Air layers formed by SMA coils provided rising thermal insulation up to 16% at -5℃ and buffering properties higher than air thickness system even lower than that of the 5g of PCM system. It was found clearly as the environmental conditions were dropped.$$a$$aIn conclusion, SMA coils formed air layer provided temperature adaptable thermal efficiency and repeatability to prolong the additional insulating function to the clothing system. So this study was confirmed the possibility to develop the intelligent thermal clothing which has not only thermal insulation properties but also temperature buffering capacity against sudden temperature changes.$$a$$a
주제어
#지능형 보온 의복
#전이환경
#가변 보온성
#trapped air
#SMA coil
#microclimate temperature
#temperature buffering property
#intelligent thermal clothing
#PCM
#HCE simulator
#transient condition
#temperature adaptable thermal insulation
#정지 공기층
#의복 내 온도
#보온 완충력
학위논문 정보
저자
여정희
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
의류환경학과
지도교수
김은애
발행연도
2006
총페이지
ix, 86장
키워드
지능형 보온 의복,
전이환경,
가변 보온성,
trapped air,
SMA coil,
microclimate temperature,
temperature buffering property,
intelligent thermal clothing,
PCM,
HCE simulator,
transient condition,
temperature adaptable thermal insulation,
정지 공기층,
의복 내 온도,
보온 완충력
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