초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
◆ 본 과제에서는 하나의 의복 형태로 융합된 착용형 센서와 착용형 에너지 수확 모듈을 개발하는 것을 목표로 함
◆ 섬유 형태로 구현된 센서를 이용하여 의복 형태의 짜여진 구조로 가공함으로써 사람의 신체 활동을 감지할 수 있음
◆ 인체의 에너지를 포집할 수 있는 직물 형태의 에너지 수확 모듈과 정전용량형 센서가 융합된 의복을 제작함으로써 센서의 구동에 필요한 에너지를 인체의 운동에너지로부터 조달받는 스마트 의복 시스템을 구축함

□ 연구결과
◆ 1차년도에는 선행연구를 바탕으로

□ 연구의 목적 및 내용
◆ 본 과제에서는 하나의 의복 형태로 융합된 착용형 센서와 착용형 에너지 수확 모듈을 개발하는 것을 목표로 함
◆ 섬유 형태로 구현된 센서를 이용하여 의복 형태의 짜여진 구조로 가공함으로써 사람의 신체 활동을 감지할 수 있음
◆ 인체의 에너지를 포집할 수 있는 직물 형태의 에너지 수확 모듈과 정전용량형 센서가 융합된 의복을 제작함으로써 센서의 구동에 필요한 에너지를 인체의 운동에너지로부터 조달받는 스마트 의복 시스템을 구축함

□ 연구결과
◆ 1차년도에는 선행연구를 바탕으로 압전 방식의 착용형 에너지 수확 모듈을 보완하고, 이와 더불어 정전용량 방식의 착용형 센서를 개발하였음
◆ 섬유에 혼용시킬 수 있는 직물 형태로 제작하고 직물에 가해지는 압력에 대한 기계적 모델링 및 이를 이용한 출력에 대한 예측 시뮬레이션을 수행함
◆ 압전특성의 이득을 최대화하기 위한 양방향 구조의 직물형 압전 에너지 수확 구조의 안정성을 확보하고, 정전용량 특성의 효율을 높이기 위한 직물형 정전 센서 면적의 최적화에 대한 연구를 진행함.
◆ 2차년도에는 압전방식의 착용형 에너지 수확 모듈과 정전용량 방식의 착용형 센서가 집적된 하나의 직물 구조를 개발하는 연구를 수행함
◆ 에너지 수확 모듈에서 포집된 에너지를 변환시켜 착용형 센서를 구동시킬 수 있도록 전원을 확보하는 에너지 컨트롤 모듈을 설계하고 구현함
◆ 3차년도에는 융합 직물형 구조의 확장을 통하여 에너지 수확 출력의 증대 및 정전용량형 센서의 해상도와 동작 범위 확장을 구현하며, 직물 구조를 이용한 의복형 패키지 기술을 개발함
◆ 융합 직물 및 에너지 컨트롤 모듈을 결합하여 의복 형태로 제작함으로써 착용성을 확보하고, 구현된 의복을 착용하여 일상 활동에 대한 에너지 수확 및 센싱 실험을 실시하여 다양한 운동 조건에서 수확되는 에너지의 양과 센서의 감도를 측정 및 분석함

□ 연구결과의 활용계획
◆ Wearable computer, smart clothing에 대한 심층적인 연구로의 발판을 마련하여 각종 휴대용 무선 전자기기의 전원 공급 장치로의 활용이 가능할 것으로 사료됨
◆ 넓은 면적에서 동시에 여러 데이터를 다루는 large area-sensor를 구현함으로써 신체 전체의 동작을 파악하는 health care 시스템 구축이 가능해지므로 원격 의료 모니터링 및 진단 등에 활용하는 등 U-health 산업에 효과적으로 활용 할 수 있음
◆ 신체의 동작 파악이 가능해지므로 스포츠 분야에서의 운동 분석, 엔터테인먼트 분야에서의 전자기기와의 커뮤니케이션 도모 등 일상적인 분야에서부터 국방산업 분야에서의 지능형 군용 물품의 전원 장치로 이용할 수 있으며, 구조 활동 등 열악하고 극한 환경에서 전원 공급 및 원격 조종, 각종 익스트림 스포츠 및 아웃도어 용품 등에 활용될 수 있음

( 출처 : 요약문 4p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
● Develop a wearable sensor and energy harvesting module combined into wearable smart clothes.
● Create a capacitive sensor in form of textile and woven structure into fabric for sensing human motion.
● Integration of the fabric energy harvesting module and the textile se

□ Purpose&contents
● Develop a wearable sensor and energy harvesting module combined into wearable smart clothes.
● Create a capacitive sensor in form of textile and woven structure into fabric for sensing human motion.
● Integration of the fabric energy harvesting module and the textile sensor into wearable smart clothes, intended for providing energy from motion of human body to sensor system.

□ Result
● In the 1st year, we developed the wearable piezoelectric energy harvesting module.
● In addition, we developed the wearable capacitive sensor that was fabricated in a woven structure, and conducted predictive simulations of sensor’s output characteristics by using mechanical modeling.
● We also conducted a research on the optimization of woven-structure to increase the efficiency and stability of the energy harvester
● In the 2nd year, a research on the fabrication of device in a woven structure was conducted by integrating wearable piezoelectric energy harvesting module with wearable sensor.
● To be specific, we designed the energy-controlling module that acts as a power supply for the operation of sensor by converting harvested energy into electric energy.
● In the 3rd year, we increased output characteristics, resolution and operational range of the sensor by extending the woven structure, which leads to the implementation of clothing package system.
● The wearability was improved by fabricating the structure into a clothes shape.
● Energy harvesting capability and sensing capability was characterized in a variety of motions of wearer to verify the amount of harvested energy and sensitivity.

□ Expected Contribution
● The technology can be utilized in the field of power source for the hand-held smart devices and wearables such as wearable computer and smart clothing.
● This research can be applied to various fields such as remote health diagnosis, analysis of sports performance, military uniform and communication with electronics.
● The system is expected to have an enormous effect on economy if it can be used as a permanent energy source replacing conventional battery system.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 18 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 47 5. 연구결과의 활용계획 ... 50 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 51 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 58 8. 참고문헌 ... 59 9. 연구성과 ... 61 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 68 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 68 12. 기타사항 ... 68별첨 1 대표연구성과 ... 69별첨 2 세부 목표 관련 증빙 ... 82끝페이지 ... 115