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pp.141-150
본 연구의 목적은 첫째 마찰 시 직물의 면적을 증가시켜 에너지 수확의 효율을 높일 수 있는 입체 자수 기법 및 전도성 직물 재료를 탐색하고, 둘째 높은 효율을 보이는 입체 자수 기법을 토대로 브러싱 가공을 실시하여 가공 후의 발생 전압을 분석하며, 셋째 이를 근거로 마찰 에너지 수확 증대형 직물의 구조를 탐색하는 것이다. 이를 위해 다음의 두 가지 실험을 실시하였다. “실험 Ⅰ”에서는 인체로부터 마찰 에너지를 수확하는 효율에 영향을 미치는 직물 내 주요 변인으로, 1) 입체 자수 기법(사틴 기법, 파일 기법), 2) 전도성 직물 재료(구리 기반 MPF, 니켈 기반 MPF)를 선정하고, 이 두 변인들의 조합에 따른 4개의 시료를 제작하여 마찰 시 발생 전압의 차이를 비교 분석하였다. “실험 Ⅱ”에서는 높은 효율을 보이는 입체 자수 방식의 시료를 대상으로 브러싱 가공을 실시하여 가공 후의 발생 전압을 분석하였다. 그 결과, 두 전도성 직물 재료 모두에 있어서 파일 자수 직물 구조가 사틴 자수 직물 구조에 비해 높은 마찰 에너지 수확 효율을 보였고, 이러한 결과는 마찰 면적에 따른 전하 밀도와 발생 전압이 비례하는 마찰 에너지 수확의 원리와 일치하였다. 이를 통해 마찰 면적이 큰 파일 자수 직물 구조가 마찰 면적이 상대적으로 작은 사틴 자수 직물 구조에 비해 에너지 수확 효율을 증대시키는데 유리한 방식임을 알 수 있었다. 또한 브러싱 가공 후의 에너지 수확 효율도 마찰 면적 증대로 인해 가공 전에 비해 높게 나타나, 브러싱 가공 방식이 마찰 에너지 수확 증대에 있어서 유리한 가공 방식임을 알 수 있었다.
The purpose of this study is to investigate three-dimensional embroidery techniques for creating conductive fabric materials. Such techniques can increase the efficiency of energy harvesting by increasing the fabric's area during rubbing and brushing. We also investigate the fabric structure of the triboelectric energy harvesting type. Two experiments were conducted for this purpose. In Experiment Ⅰ, the three-dimensional embroidery technique(satin technique, file technique) and the conductive fabric material(copper-based MPF, nickel-based MPF) were selected as the main variables affecting the efficiency of triboelectric energy harvesting from the human body. Four samples were fabricated according to a combination of two variables. In Experiment Ⅱ, the harvesters fabricated by the three-dimensional embroidery method showing the highest efficiency were subjected to brushing processes and the voltages generated after processing were analyzed. As a result, in both conductive fabric materials, the pile embroidery fabric structure showed a higher efficiency than the satin structure. These results show the triboelectric energy harvesting principle, which is proportional to the charge density and the generated voltage. It can be seen that the structure of pile embroidery fabric with a large friction area is advantageous for increasing efficiency compared to satin embroidery-fabric structure with a relatively small friction area. Moreover, the energy harvesting efficiency after brushing was higher than that before processing due to the increased friction area, and it was found that the brushing method is advantageous for increasing the triboelectric-energy harvest.
요 약
1. 서론
2. 이론적 배경
2.1. 마찰 에너지 수확의 원리
2.2. 마찰 에너지 수확 연구 동향
3. 연구 방법
3.1. 마찰 에너지 수확 기능의 직물 시료
3.2. 측정 방법
4. 연구 결과
4.1. “실험 I”: 입체 자수 기법과 전도성 직물 재료에따른 직물 구조의 발생 전압
4.2. “실험 II”: 브러싱 가공 전·후의 발생 전압
5. 결론
REFERENCES
