초록 ▼

최종목표
SOT(System On Textile)기반 지능형 interactive 섬유 기술과 다채널 무선센싱 네트워킹 기술을 활용하여 인체-스마트의류-외부제품 사이에 모션 센싱 및 액츄에이션의 interaction이 가능한 스마트웨어 기술 개발
○ 센싱 및 구동(actuation)이 가능하며 모듈간 데이터 통신과 전원공급 기능을 내장한 3차원 스마트 섬유 및 의복 기술 개발
○ 모션학습용 콘텐츠 및 데이터 DB 구축
○ Wireless 모션제어 구동 컨트롤러 플랫폼 개발

개발내용 및 결과
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최종목표
SOT(System On Textile)기반 지능형 interactive 섬유 기술과 다채널 무선센싱 네트워킹 기술을 활용하여 인체-스마트의류-외부제품 사이에 모션 센싱 및 액츄에이션의 interaction이 가능한 스마트웨어 기술 개발
○ 센싱 및 구동(actuation)이 가능하며 모듈간 데이터 통신과 전원공급 기능을 내장한 3차원 스마트 섬유 및 의복 기술 개발
○ 모션학습용 콘텐츠 및 데이터 DB 구축
○ Wireless 모션제어 구동 컨트롤러 플랫폼 개발

개발내용 및 결과
- SOT용 섬유복합화 전도성사 개발
· 내구성이 우수한 저저항․고강력․세섬도 전도성사 제조기술 개발
(0.02~0.05Ω/cm, 12~17N, 500~1,000D)
· 신호용․전력용․센싱용으로 구분하여 제조
· 자수회로 패터닝, 고신축성 섬유밴드, 전도성 회로원단에 적용

- SOT 회로보드용 섬유소재 개발
· 나노급 원사 적용 2중직 원단 개발(1,000nm급)
· 밀착성, 쾌적성 향상 가공기술 개발
· Stretch성 및 흡한속건 소재 적용 원단 개발

- Stretchable & repairable 섬유기반 회로보드 기술 개발
· 시리얼통신용 전도성사 자수회로 개발
· 시리얼통신용 고신축성 섬유밴드 개발

- 섬유기반 엑추에이터 제조 기술 개발
· SMA를 이용한 밴드형 액추에이터 개발
· 촉각(냉감) 자극 액추에이터 개발

- Textile system integration 기술 개발
· 연결 안정성 향상 자수회로-소자 회로 네트워크 연결 기술 개발
· 시리얼통신용 고신축성 섬유밴드-소자 회로 네트워크 연결 기술 개발
· 센서간 연결용 커넥터 및 연결 안정성 확보 하우징 기술 개발
· 리벳을 이용한 전도성사-소자간 연결 기술 개발
· Solder-free/soldering interconnection 공정 개발
· 의류일체화 SOT 통합 연결 기술 개발

- 3D 통합 SOT 스마트 의류 기술 개발
· 소자-연결용 FPCB-자수회로 네트워크 기술 적용 스마트의류 개발
· 시리얼통신용 고신축성 섬유밴드 회로 네트워크 적용 스마트의류 개발

- 인체모션 학습용 재활/스포츠응용 모션캡쳐 시스템 개발
· 인체모델 기반 모션캡쳐 시스템 개발
· 4개 관절 기반 모션캡쳐 시스템 개발
· DB 다원화를 위한 인체모델 생성 및 초기 자세 설정 자동화 연구

- 인체모션 학습용 재활/스포츠응용 DB 구축 및 분석
· 재활응용(척추측만증) 콘텐츠 DB 구축 및 분석
· 스포츠응용(골프) 콘텐츠 DB 구축 및 분석

- 단위모션별 모션 신호 측정용 센서 개발
· 인체 모션 정보 획득이 가능한 관성 센서 모듈 개발
· 자이로, 가속도계, 지자계 9축 원시 센서 정보 또는 자세 정보 출력

- 다중 센서·액츄에이터 제어기술 개발
· 최종 개발 목표인 10개 이상(시제품상 17개)의 제어기술 개발
· 최종 결과물에서 액츄에이터 10개를 동시 제어하도록 개발

- 센서·액츄에이터 통합형 모듈 및 고속 SoC 기술 개발
· 2cm×2cm 크기, 8층 PCB 양면에 관성 센서 모듈과 액츄에이터 제어모듈 기능을 탑재한 통합형 모듈 개발
· 관성 센서 기술은 각각 3축 자이로, 가속도계, 지자계 탑재
· 액츄에이터 제어 기술은 모듈당 최대 4개의 액츄에이터 제어 가능

- 모션학습을 위한 측정 및 구동 신호 실시간 고속처리 기술 개발
· 단일 센서 모듈에서는 약 200Hz 이상의 정보 출력 가능
· 센서 모듈 그룹당 약 60frames/s의 정보를 코디네이터로 전송
· 코디네이터에서 콘텐츠로 약 60frames/s의 정보를 전송

- 실시간 골프 모션학습 시제품 및 콘텐츠 제작

기술개발배경
- SOT(System on Textile)는 의복 내 전자소자와 통신모듈 등이 통합된 한 단계 진일보된 스마트의류로 전도성사, 연결기술, 의복 내 네트워크 기술 등이 종합적으로 요구되는 고난이도 기술임. 특히 센싱-통신-구동이 동시에 가능한 스마트웨어 기술은 개발된 바가 없어 개발 완료 시 향후 ICT섬유 융합제품화를 위한 다양한 분야에서 플랫폼으로 활용될 가능성이 높은 고부가가치 기술임.

- 최근 e-Learning, e-Sports 및 재활의학 등 모션 제어 및 반복 학습의 필요성이 있는 다양한 관련 분야에서 3D 모션 데이터를 활용한 동작 학습 및 제어 기술에 대한 수요가 점차 증가하고 있음. 3D 모션 데이터를 활용한 동작 학습 및 제어 기술의 효율성 극대화를 위한 실시간 인체 모션캡쳐, 실시간 모션 데이터 분석 및 핵심모션 추출 기술의 개발 및 기술 선점이 요구됨.

- 인체-스마트의류-외부제품 간의 interaction이 가능하도록 원천 SOT (System On Textile)기반 지능형 interactive 섬유 기술을 개발하고, 모션센싱 및 액츄에이션 하드웨어와 소프트웨어로 구성된 Wireless 모션제어 구동 컨트롤러 플랫폼에 관한 연구 개발이 필요함.

- 단위모션별 모션 신호 측정용 센서는 전원 공급 및 통신이 가능한 SOT 3차원 의복에 interaction 될 수 있는 센서 모듈 연구가 수행되어야 하고 다중 센서·액츄에이터 제어기술이 필요하며 의복에 부착 가능하도록 소형화하고 SOT 환경에서 동작 가능한 기술에 대한 연구가 수행되어야 함.

- SOT 환경에서 실시간 피드백을 통한 모션학습이 가능하기 위해서는 인체모션과 인지에 대한 연구가 선행되어야 하고 그 연구결과를 통하여 전문가의 움직임을 모델링하고 이를 DB로 구축해 사용자에게 적절한 코칭을 제공해줄 수 있는 응용 콘텐츠 및 서비스 개발이 수행되어야 함.

핵심개발기술의 의의
- 기존 스마트웨어 기술은 최대 4~5개의 센서를 사용하여 의복 내 네트워크가 한정적이고 대부분 생체정보 만을 취득하여 그 활용에 한계가 있었으나, 본 기술은 최대 17개의 센서 네트워크를 구성하여 신체의 모션 정보를 취득하므로 의복 내 네트워크 구성 난이도 측면과 스마트웨어 활용도 측면에서 기존 기술과 차별화 됨.

- 기존 스마트웨어의 취약점인 세탁 및 굴곡 내구성, 연결부위 신뢰성 등 대다수 문제점을 해결하여 본 기술을 활용한 다양한 스마트웨어로의 응용을 위한 기반기술을 확보함.

- 본 기술에 대한 시장에서의 요구는 매우 높은 편이며, 더불어 시장에서 요구하는 기술의 성능 수준 또한 매우 높음. 특히, 3D 모션 데이터 분석 및 핵심 모션 추출 기술은 모션 제어 및 학습을 위한 핵심기술로 2D 분석 기술 보다 심도 있는 연구가 요구되는 분야로 연구가치가 매우 높음. 3D 모션 데이터 분석 및 핵심모션 추출의 원천기술을 확보함으로써 관련기술의 고부가가치화에 기여할 수 있을 것으로 판단됨.

- 인체-스마트의류-외부제품 간의 interaction이 가능한 SOT 기반 지능형 interactive 섬유기술과 그 환경에서 사용할 수 있는 모션 센싱 및 액츄에이션 하드웨어/소프트웨어로 구성된 Wireless 모션제어 구동 컨트롤러 플랫폼을 연구 및 개발함으로써 3차원 의복 기반 웨어러블 디바이스 상품개발에 반드시 필요한 핵심 기술들을 도출하였으며, 다양한 실험과 연구를 수행해서 문제 해결 방안을 제시하였고, 시제품 수준의 최종 결과를 도출하여 향후 관련 기술 발전에 선구적인 역할을 할 것으로 기대함.

- 특정 자세에 대한 보정이나 움직임에 대한 학습에 있어서 사용자는 그 분야 전문가의 조언과 가이드가 필요함. 스마트웨어를 통한 실시간 모션 학습은 이러한 시공간적 요구사항을 반영할 수 있으며, 다양한 전문가의 적절한 코칭을 콘텐츠로 제작함으로써 인적, 기술적 요구사항 또한 만족시킬 수 있어 모션학습 스마트웨어와 플랫폼 및 콘텐츠의 상용화 가능성을 입증함.

적용분야
- Interactive 섬유 기술을 기반으로 수집된 모션 정보를 모션학습이 용이한 정보로 변환, 콘텐츠화하고 이를 액츄에이팅 하는 다채널 interactive 섬유제품으로 실시간으로 모션을 학습할 수 있는 새로운 IT 융합 스마트 의복기술 개발을 통하여 교육, 의료복지, 엘리트 스포츠 및 레포츠 등에 적용

(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제출문 ... 3최종보고서 초록 ... 4기술개발사업 주요 연구성과 ... 21목차 ... 33표목차 ... 34그림목차 ... 35제 1 장 서 론 ... 40 제 1 절 과제의 개요 ... 40제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 42 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 42 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 48 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 51 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 53 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 53제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 54 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 54 1. 연구개발 추진 일정 ... 54 2. 연구개발 추진 실적 ... 59 3. 연구개발 결과 ... 73 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 172 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 174 제 4 절 고용 창출 효과 ... 180 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 182끝페이지 ... 183