초록 ▼

□ 핵심내용 및 기술
3D 프린팅 기반의 제작방식을 이용해 소프트 센서를 제작하고,다양한 센서가 결합된 착용형 센서 시스템 제작이 가능한 기술을 개발함.

□ 최종목표
○ 다중소재, 고신축성, 고민감도 소프트 센서 시스템 제작을 위한 3D 프린팅 연구
- 액체금속 DIW(direct inking writing)방식을 이용한 저항 방식의 다중소재, 고신축성 소프트 센서 제조 공정 연구
- 정전 용량 방식의 고민감도 소프트 센서제작을 위한 SLA(stereolithography) 방식 프린팅과 단일 디스

□ 핵심내용 및 기술
3D 프린팅 기반의 제작방식을 이용해 소프트 센서를 제작하고,다양한 센서가 결합된 착용형 센서 시스템 제작이 가능한 기술을 개발함.

□ 최종목표
○ 다중소재, 고신축성, 고민감도 소프트 센서 시스템 제작을 위한 3D 프린팅 연구
- 액체금속 DIW(direct inking writing)방식을 이용한 저항 방식의 다중소재, 고신축성 소프트 센서 제조 공정 연구
- 정전 용량 방식의 고민감도 소프트 센서제작을 위한 SLA(stereolithography) 방식 프린팅과 단일 디스펜싱이 통합된 3D 프린팅 공정 및 프린터 연구
- 편리한 사용자 적용을 위해 건식 접착구조를 포함할 수 있는 3D 프린팅 공정 연구

○ 소프트센서 기반 착용형 센서 시스템 제작
- 손가락 움직임 측정 시스템 1종
- 지면 반발력 측정 시스템 1종
- 하지 움직임 측정 시스템 1종

□ 지원내용 및 결과
○ 결과물
- 미세 표면 구조를 포함한 다중소재, 고신축성 소프트 센서제작이 가능한 3D 프린터(SYS)
- 고민감도 소프트 센서제작이 가능한 3D 프린터(SYS)
- 3D 프린팅으로 제작된 착용형 소프트 센서 시스템
- 손가락 움직임 측정용 소프트 센서 시스템
- 지면반발력 측정용 소프트 센서 시스템
- 하지 움직임 측정용 소프트 센서 시스템

□ 기술개발 배경
○ 인간 움직임 측정 시스템 개발의 중요성
- 헬스케어 및 가상현실/증강현실 분야의 시장 규모가 증가하고 있고, 특히, 웨어러블 센서 시스템 시장 규모가 증가하고 있음.

○ 소프트센서 기반의 착용형 시스템 개발의 중요성
- 소프트 센서의 경우 무게가 가벼우며 부드러운 소재로 구성되어 사용자의 움직임을 방해하지 않고, 자연스러운 움직임을 보장할 수 있음.
- 소프트 센서를 이용하면, 기존의 센서들이 측정하지 못했던 복잡한 신체 움직임(어깨 움직임, 3차원 손가락 움직임) 측정이 가능해짐.
- 하지만, 기존에 개발된 소프트 센서의 경우, 신체정보를 얻기 위한 목적이 아닌 단순한 저항 변화만 측정 가능한 경우가 대부분이기 때문에 인간에게 직접 적용해 사용자의 의도파악 및 신체정보를 얻기 위한 통합 시스템에 관한 연구가 미비함.

○ 기존 소프트센서 제작의 문제점을 해결하기 위해 3D 프린팅 기술적용의 필요성
- 기존의 소프트 센서는 수작업을 통해 제작되므로 높은 숙련도가 요구되며 제작 수율 낮고, 여러 모듈(센서부, 장갑부, PCB 등)을 각각 제작하기 때문에 제작공정이 복잡하고 일관적이지 못한 한계가 있음.
- 기존의 소프트 센서는 마이크로 채널 형성을 위한 몰드 제작이 필요하고, 포토리소그래피 등의 방식을 적용하는 등 부가적인 공정을 요구하므로 시간적·비용적 문제가 발생함.
- 수작업으로 만들기 때문에, 다차원 적층, 대면적 및 복잡한 형상을 가지는 센서를 만들기 어려움.
- 3D 프린팅을 적용하는 경우 수작업을 통한 제작공정의 문제점들을 해결할 수 있으며, 신체 모델링 기반의 센서 시스템 설계를 높은 수준으로 구현 가능하여 단순한 저항 변화 측정이 아닌 신체 움직임 정보를 측정하는 시스템을 개발할수 있음.

□ 핵심개발 기술의 의의
○ 기존 기술의 문제점
- 기존의 소프트센서는 마이크로채널 형성을 위한 몰드 제작이 필요하고, 포토리소그래피 등의 방식을 적용하는 등 부가적인 공정을 요구하므로 시간적·비용적 문제가 발생함.

○ 기술개발의 의의
- 하지만, 본 연구과제에서 개발한 3D 프린팅 기반 소프트 센서제작 기술은 웨어러블 디바이스 제작 시, 센서 시스템을 자동화된 공정으로, 일체형으로 제작할 수 있다는 점에서 높은 활용가치를 지님.
- 국내, 외의 다른 연구진들에 비해, 반복성, 일관성 있는 소프트 센서를 제작하고, 센서 시스템으로 제작할 수 있다는 점에서 소프트 센서 및 웨어러블 디바이스 분야에서 세계시장을 선도 할 수 있다는 의의를 지님.

□ 적용 분야
○ 수요처 : 기존에 연구된 다양한 웨어러블 시스템과 착용형 움직임 보조 시스템을 개발된 착용형 소프트 센서 시스템과 연동할 수 있음. 다양한 가상현실기기를 사용하는 기업, 관공서 등과 연계하여 개발된 시스템을 활용할 수 있으며, 움직임 재활 치료에도 사용될 수 있어 재활 병원에서도 활용 가능함.

○ 적용 시스템 : 개발되는 소프트 센서 시스템 제작용 3D 프린팅 기술을 활용하여 신체 모델 기반의 착용형 센서 시스템을 제작하고, 신체 움직임 측정 및 의도 추정 알고리즘을 적용하여, 엔터테인먼트용 가상현실 인터페이스, 착용형 시스템 및 가상 재활치료사를 통한 재활치료, 원격 조종(tele-operation)시스템 등 다양한 어플리케이션에 적용할 수 있음.

○ 활용내용 : 본 연구를 통해 개발된 소프트 센서 제작 방법은 기존의 3D 프린팅 방식으로는 구현이 어려운 부드러운 소재의 활용이 가능하며, 기존 수작업 방식보다 높은 설계 자유도 및 제작 수율을 가지므로 다양한 형태의 센서 모듈 및 착용형 소프트 센서 시스템의 제작이 가능하고, 이는 산업적, 연구적으로 활용가치가 매우 높은 연구임.

(출처 : 초록 - 3. 개발결과 요약 8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 7
• 정보통신․방송 연구개발사업 주요 연구성과 ... 15
• 목차 ... 26
• 제1장 당초 RFP ... 27
• 제2장 서론 ... 30
• 제1절 과제의 개요 ... 30
• 제3장 과제 수행의 내용 및 결과 (기술개발 내용 및 방법) ... 33
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 33
• 제2절 단계 목표 및 평가 방법 ... 34
• 제3절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 35
• 제4절 수행 결과의 보안등급 ... 97
• 제5절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 97
• 제4장 추진계획대비 실적 ... 98
• 제1절 연구개발 최종 결과 ... 98
• 1) 연구개발 추진 일정 ... 98
• 2) 연구개발 추진 실적 ... 99
• 제2절 연구개발 추진 체계 ... 103
• 제3절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 104
• 제4절 고용 창출 효과 ... 104
• 제5장 성과활용방향 ... 105
• 제1절 성과활용방향 ... 105
• 제2절 차수별 성과활용 계획 (성과활용기간) ... 105
• 부록1. 결과물에 대한 언론홍보방안(실적 또는 계획) ... 106
• 부록2. 시험성적서 관련 서류 ... 107
• 부록3. 발표논문 관련 ... 111
• 끝페이지 ... 132