본 연구의 목적은 직물형 스트레인게이지 센서의 종류와 측정 위치가 호흡 신호 검출 성능에 미치는 영향을 연구 하는 것이다. 본 연구에서는 호흡 신호 측정을 위하여 두 가지 종류의 센서를 구현하고 이를 밴드에 부착하여 호흡 신호를 검출하였다. 20대의 건강한 남성 8명을 대상으로 호흡 측정 밴드 2종을 순차적으로 피험자에게 착용하도록 하였다. 피험자가 편안하게 서 있는 상태에서 분당 15회의 호흡을 동기화시켰다. 30초 동안의 호흡 신호를 측정하고 10초간 휴식을 취하도록 한 후 다시 30초 동안의 호흡 신호를 반복 측정하였다. 측정 위치는 흉부와 복부에서 각각 측정하였다. 또한 동작 상태에서의 호흡 측정 성능을 검증하기 위하여 피험자를 80SPM의 속도로 제자리에서 걷게 하고 이 때의 호흡 신호를 동일한 실험 방법으로 측정하였다. 한편 참조 신호를 획득하기 위해 ‘BIOPAC Systems, Inc.’의 SS5LB를 착용하게 한 후 동시에 측정하였다. 센서의 종류, 측정 위치, 동작 상태의 총 8개 조합의 집단 간 측정 성능의 차이를 검증하기 위해서 SPSS 24.0을 사용하여 Kruskal-Wallis test와 Bonferroni 사후검정을 실행하였다. 또한 센서 종류, 측정 위치, 동작 상태에 따라 각각 차이가 있는지를 분석하기 위해 Wilcoxon test를 실시하였다. 분석 결과 동작 상태와 관계없이 CNT기반의 직물센서를 통해 흉부에서 호흡 신호를 측정 했을 때 호흡 신호 검출 성능이 가장 우수한 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 기반으로 향후에는 야외 환경에서 또는 일상 활동 중에도 동작에 방해 없이 다양한 생체신호를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 가슴벨트형 웨어러블 플랫폼을 개발하고자 한다.

본 연구의 목적은 스마트 헬스케어를 위해 접촉식 직물전극의 구조가 심장활동 신호 획득에 미치는 영향을 연구하는 것이다. 본 연구에서는 심장활동 신호 측정을 위하여 전극의 크기와 구성방식을 조작한 6종의 접촉식 직물전극을 컴퓨터 자수 방식으로 구현하였고, 이를 가슴밴드에 부착하여 응용형 리드 II(modified Lead II) 방식으로 심장활동 신호를 검출하였다. 건강한 신체의 남성 4명을 대상으로 서서 정지한 자세에서 각 직물전극을 사용하여 심장활동 신호를 검출하였으며, 모든 유형의 전극에 걸쳐 4회씩 반복측정 하였다. 심장활동 신호의 수집을 위해 BIOPAC ECG100 장비를 사용하여 1 ㎑로 샘플링하였으며, 검출된 원 신호를 대역통과 필터를 사용하여 필터링하였다. 직물전극의 구조에 따른 심장활동 신호 획득의 성능을 비교하기 위하여 신호의 파형과 크기를 파라미터로 하여 정성적 분석을 실시하였고, 각 전극을 통하여 획득된 심장활동 신호의 SPR(signal power ratio)을 산출함으로써 정량적 분석을 실시하였다. 산출된 SPR 값을 대상으로 하여 비모수 통계분석 방식의 차이검정과 사후검정을 실시함으로써 6개 전극의 구조에 따른 심장활동 신호 획득의 성능 차이를 구체적으로 분석하였다. 연구 결과 접촉식 직물전극의 구조에 따라 심장활동 신호의 품질에는 정성적, 정량적 측면에 걸쳐 모두 주요한 차이가 있는 것이 고찰되었다. 접촉식 직물전극의 구성 측면에 있어서는 입체전극이 평면전극에 비해 더 우수한 품질의 신호가 검출되는 것으로 나타났다. 한편 3가지 전극 크기에 따른 심장활동 신호 획득의 유의한 성능 차이는 발견되지 않았다. 이러한 결과는 심장활동 신호 획득을 위한 접촉식 직물전극 구조의 두 가지 요건 중 구성방식(평면/입체)이 웨어러블 헬스케어를 위한 심장활동 신호 획득의 성능에 주요한 영향을 미치는 것을 시사한다. 본 연구 결과를 기반으로 후속 연구에서는 직물전극이 일체형으로 통합된 의복형 플랫폼을 구현하고 성능 고도화 방안을 연구함으로써, 시공간의 제약 없이 고품질의 심장활동 모니터링이 가능한 스마트 의류 기술을 개발하고자 한다.

본 연구는 시·청각 피드백을 통해 아동의 운동 효과를 증진시킬 수 있는 의류형 웨어러블 동작 센싱 및 피드백 시스템을 개발하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 직물 센서 제조 및 이를 적용한 스포츠웨어 디자인, 직물 기반 동작 센싱 모듈 설계, 아동의 운동 흥미 유발을 위한 시·청각 피드백 시스템 개발 등의 일련의 연구를 수행하였다. SWCNT 기반의 동작 센싱용 신축성 직물 센서를 개발하고, 이를 의복의 사지 관절 부위에 부착한 스포츠웨어를 디자인하였으며, 센싱 모듈을 설계하여 아동을 대상으로 한 관절 동작 실험을 통해 센싱 성능을 검증하였다. 또한 악세서리 형태로 개발된 피드백 제품을 통해 본 연구에서 개발된 스포츠웨어를 착용한 아동의 동작에 따라 빛과 소리로 반응하도록 구현하였다. 본 연구의 결과로, 아동의 운동 흥미를 유발할 수 있는 아동용 스포츠웨어 및 악세서리 제품의 디자인 프로토타입을 제안하였다.

본 연구에서는 전도성 직물을 기반으로 동작 센서로 구현하여 팔의 굽힘, 폄 동작에 따른 센서의 전기저항의 변화 를 측정, 분석함으로써 관절 동작을 효과적으로 측정 할 수 있는 직물 센서의 요건을 탐색하였다. 이를 위해 두 가지 편직물인 ‘L’직물과 ‘W'직물 양면에 Single Wall Carbon Nano-Tube(SWCNT) 코팅을 한 후 이를 다양한 형태로 후가 공하여 직물 센서를 개발하고 암 밴드에 부착하였다. 직물 센서는 코팅용 바탕 직물의 종류(2가지), 센서의 부착 방법 (2가지), 센서의 layer 수(2가지), 센서의 길이(3가지), 센서의 너비(2가지)의 총 48개로 구성되었다. Con-Trex MJ에 48개의 암 밴드를 입힌 인체 모형 팔을 대상으로 직물 동작 센서의 성능을 평가하였다. 인체 모형 팔에 입혀진 총 48개의 암 밴드 각각에 대해서 frequency: 0.5Hz, ROM: 20°~120° 에서 굽힘과 폄 동작을 반복하도록 조정하였고, 48개 각 사례 당 세 세트(set)씩 반복 측정한 전압값을 기록하였다. 전압값을 peak-to-peak voltage(Vp-p)의 base line 의 균일성, 동일 세트 내 Vp-p의 균일성, 세 세트 간의 Vp-p의 균일성을 기준으로 평가하고 분석한 결과, SWCNT 코팅된 ‘L’ 직물을 두 겹으로 구성하여 열고정 방식으로 부착한 50×5㎜, 50×10㎜, 100×10㎜ 크기의 직물 센서와, SWCNT 코팅된 ‘W’ 직물을 두 겹으로 구성하고 열고정 방식으로 부착한 50×10㎜ 크기의 직물 센서가 전체 변화율 5%이내의 가장 균일하고 안정적인 신호값을 나타내었다. 이상의 연구 결과를 통해 SWCNT 코팅 소재를 다양한 형태 로 가공해 직물 센서로 구현했을 때 인체의 사지 동작을 측정할 수 있는 센서로서 적합함을 확인하였고, 최적의 센서 형태를 규명하였다.

PURPOSES : The purpose of this study is to develop a deicing pavement system using carbon fiber or graphite with high electrical conductivity and thermal conductivity. METHODS: Based on literature reviews, in general, conventional concrete does not exhibit electrical and thermal conductivity. In order to achieve a new physical property, experiments were conducted by adding graphite and carbon fiber to a mortar specimen. RESULTS: The result of the laboratory experiment indicates that the addition of graphite can significantly reduce the compressive strength and improve the thermal conductivity of concrete. In the case of carbon fiber, however, the compressive strength of the concrete is slightly increased, whereas, the thermal conductivity is slightly decreased against the plain mortar irrespective of the length of the carbon fiber. In addition, a mixture of the graphite and carbon fiber can greatly improve the degree of heating test. CONCLUSIONS : Various properties of cement mortar change with the use of carbon fiber or graphite. To enhance the conductivity of concrete for deicing during winter, both carbon fiber and graphite are required to be used simultaneously.

국내에 도로포장은 대부분 아스팔트 콘크리트로 건설되어지고 있고, 2015년 현재 전국도로 포장율은 83.4%이다. 하지만 최근 들어 기후변화에 의해 대규모의 포트홀 발생으로 인해 많은 국민의 관심을 받고 있다. 아스팔트 포장에서 이러한 수분손상(moisture damage) 또는 박리(stripping)현상은 수분의 침투 로 인해 아스팔트 피막과 골재 사이의 부착력 및 점착력이 약화되어 나타나는 강성과 내구성의 손실로 정 의하고 있다. 초기 균열이 발생하였을 경우, 균열부로 이물질 또는 수분침투를 막기위하여 국내외에서 널리 사용되고 있는 공법으로는 균열실링 공법이 있다. 초기 균열실링을 실시함으로써, 균열의 진행을 억제함으로써 도로 포장수명을 연장할 수 있고, 포트홀 발생 수를 줄일 수 있다. 균열 실링 공법 이 적용된 구간의 파손거동을 알아 보기 위하여 수분침투에 따른 균열실링재의 부착특성을 알아보고자 한다. 본 연구에서는 PATTII(Pneumatic Adhesion tensile Testing Instrument) 장비를 활용하여 Bitumen Bond Strength(BBS) TEST를 실시하여 시간에 따른 국내 균열실란트의 수분 손상평가를 하였다. 주로 수분 손상 의 원인으로 골재를 통한 수분이동하여 발생하는 수분손상과 균열실링재와 골재사이로 물이 침투하여 수분 손상이 발생되는 것에 대하여 알아보기 위하여 두가지 조건에 대하여 실험을 실시하였다. PATTI Test 장비 를 이용하였으며, AASHTO TP-91에 준하여 수분손상에 따른 부착특성을 조사하였다. 수침시 물의 온도는 40℃로 균일하게 하였으며, 수침시간은 0시간, 6시간, 24시간, 48시간, 96시간에 대하여, 균열 실란트 재 료 3개와 아스팔트 바인더 AP-5를 활용하여 실험을 진행하였다. 시험 결과는 수분 조절 전과 후의 부착강 도를 측정하여 부착강도비를 측정하여 수분 손상도를 판단하고자 하였다. 실란트 재료 3개와 AP-5 모두 수 침 시간이 증가함에 따라 부착강도가 감소함을 보였다. 수분침투 전후 부착강도비을 비교하였을 때, 라텍스 를 첨가한 실런트의 수분침투 저항성이 가장 높은 성능을 보여주었다. 또한 완전 수중에 수침 시킨것과 골 재만 수침시킨 것을 비교하였을 때, 두 가지 경우 모두 강도가 감소함을 알 수 있었으나 감소의 정도가 골재 만 수침시킬 경우, 감소 정도가 작았다. 이는 수분 손상이 골재 아래에서부터 올라오는 간극수압에 의한 것 뿐만 아니라 실란트와 골재 사이의 물의 침투로 인해 손상이 일어난다는 것을 알 수 있다.

기존의 제설 및 융설을 위해 가장 흔히 사용되는 방법으로는, 도로 표면에 제설제를 살포하는 방식으로 효과는 우수하지만, 지속적이고 과다한 염화칼슘의 사용으로 인하여 도로를 주행하는 차량의 바닥에서 부 식이 유발되는 문제점과, 도로 주변 가로수의 염해피해로 인한 고사와 같은 1차 ․ 2차적 환경문제에 대한 보고가 증가하고 있는 추세이다. 뿐만 아니라 아스팔트 포장에서 상승적으로 포트홀 현상이 보고되고 있 다. 이러한 문제점들로 인해 유지보수를 위한 막대한 예산이 집행되고 있으며, 현재의 문제점을 해결 ․ 개 선하기 위하여 친환경적이고 효율적인 발열 포장 시스템 개발이 요구되고 있다. 탄소재료인 흑연은 타 재료에 비해 고온윤활, 내열, 내식, 전기전도 및 열전도와 같은 독특한 특성과 물성을 지니고 있기 때문에, 여러 응용분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 이와 더불어 탄소섬유는 강성 이 우수하고 다른 재료에 비해 경량인 장점이 있다. 전 세계적으로 토목뿐만 아니라 다양한 응용분야에서 사용되어졌으며, 또한 앞으로 탄소산업의 발달과 기술발전의 도약으로 인해 사용량과 새로운 분야에서의 적용은 더욱 많이 증가할 전망이다. 현재 탄소섬유는 다양한 분야에서 사용되고 있지만, 토목분야에는 활 발히 사용되고 있지 않은 실정이다. 탄소섬유는 다른 재료와 혼합될 때 더욱 강력한 인성을 갖게 되며, 뿐 만 아니라 높은 전기전도성과 높은 열전도율을 가지고 있기 때문에 특별한 사용목적을 위해서 섬유가 사 용되기도 한다. 따라서 본 연구에서는 전도성 모르타르의 압축강도 테스트를 통한 강도의 경향과, Applied Precision사의 열전도 측정 장치인 ISOMET-2114를 이용하여 전도성 모르타르의 열전도율 거동 을 측정하였다.

도로포장은 과거에는 연장이 적고, 이용자가 한정되어 유지보수에 큰 문제가 없었지만 오늘날에는 지 속적인 도로건설로 인하여 도로 연장이 일어나고 이에 따른 유지관리 비용이 증가하면서 예방적 유지 보 수에 관심이 증가하고 있다. 이러한 예방적 유지보수는 도로포장의 구조적 손상이 발생하기 전에 합리적 으로 신중하게 선택하여 적용하여야 한다. <그림 1>은 도로포장 예방적 유지보수의 개념을 나타내고 있 다. 그림에서 보듯이 예방적 유지보수 공법은 포장이 구조적 손상이 가기 전 양호한 상태에 반복적으로 유지보수를 실행 하는 것으로 도로의 공용 수명을 연장하는데 효과적인 보수방법이다. 주기적인 예방적 유지보수는 적절한 시기에 수행한다면 도로의 공용수명을 5년에서 10년 정도를 연장시킬 수 있다.

최근 지구온난화로 인한 잇따른 기상이변 현상으로 인하여, 겨울철 폭설과 한파가 빈번하게 발생하고 있다. 이로 인한 도로의 결빙과 보행자의 낙상사고의 비율이 매년 증가하는 경향을 보이고 있으며, 도로 에 쌓인 눈 또는 도로표면에 두껍고 얇게 형성된 빙판은 일시적·장기적인 교통체증 및 교통사고를 유발하 는 직·간접적인 원인이 되고 있다. 이는 차량 운전자 또는 보행자에게 도로 서비스 이용에 대한 불편함을 유발하며, 안전을 위협하고 있다. 이러한 측면에서, 결빙도로의 제설 및 융설 시스템에 관한 연구와 개발 은 불가피하며, 이로써 창출되는 사회적·경제적으로 발생하는 손실에 대한 예방과, 비용 절감에 대한 효 과를 기대할 수 있다. <그림 1>은 실제 현장에서의 융설시스템이 적용된 도로의 사례를 나타내고 있다.

PURPOSES: An conventional method for electric power generation is converting thermal energy into mechanical energy then to electrical energy. Due to environmental issues such as global warming related with CO2 emission etc., were the limiting factor for the energy resources which resulting in extensive research and novel technologies are required to generate electric power. Thermal energy harvesting using thermoelectric generator is one of energy harvesting technologies due to diverse advantages for new green technology. This paper presents a possibility of application of the thermoelectric generator、s application in the direct exchange of waste solar energy into electrical power in road space. METHODS : To measure generated electric power of the thermoelectric generator, data logger was adopted as function of experimental factors such as using cooling sink, connection methods etc. Also, the thermoelectric generator、s behavior at low ambient temperature was investigated as measurement of output voltage vs. elapsed times. RESULTS: A few temperature difference between top an bottom of the thermoelectric generator is generated electric voltage. Components of an electrical circuit can be connected in various ways. The two simplest of these are called series and parallel and occur so open. Series shows slightly better performance in this study. An installation of cooling sink in the thermoelectric generator system was enhanced the output of power voltage. CONCLUSIONS : In this paper, a basic concepts of thermoelectric power generation is presented and applications of the thermoelectric generator to waste solar energy in road is estimated for green energy harvesting technology. The possibility of usage of thermoelectric technology for road facilities was found under the ambient thermal gradient between two surfaces of the thermoelectric module. An experiment results provide a testimony of the feasibility of the proposed environmental energy harvesting technology on the road facilities.

현재 청정에너지 확보에 대한 기술은 전 세계적으로 큰 관심을 가지고 있다. 이에 대한 접근법 중 가장 주목을 받고 있는 것은 에너지 하베스팅 기술이다. 에너지 하베스팅은 기존 구조물에서 낭비되어 지는 풍 력, 태양광·열과 같은 에너지를 전기에너지 및 열에너지로 변환하여 사용할 수 있도록 하는 기술이다. 그 중 온도 차이에 의해 전기를 생산 할 수 있는 발전소자를 이용하여 콘크리트 포장도로에 적용하고자 한다. 콘크리트 포장도로의 표면은 하루 중 가장 태양열에 오랜 시간 노출되는 구조물 중 하나이며, 그로 인하여 콘크리트 구조물의 상부와 하부의 온도차이가 발생하게 된다. 본 실험에서는 발전소자의 콘크리트 적용의 효율증대를 위해 알루미늄 판을 부착시킨 상태와 부착시키지 않은 상태의 동일 시간대의 전압생성 량을 비교하여 동일한 실험조건(온도, 측정시간, 공시체크기)을 유지한 상태에서 실험해 보았다.

본 연구에서는 무구속, 무자각, 무침습적인 패치형 심장활동 모니터링 시스템(HAMS)을 개발하였다. 이 심전도 모듈은 무선 통신을 사용하여 신호를 컴퓨터로 전송 받아 실시간으로 피검자의 심장 활동 상태를 언제 어디서나 장시간 동안 손쉽게 모니터링 측정할 수 있는 이동성을 갖추고 있다. 가슴에 부착이 가능한 패치 타입의 소형 전극을 자체 제작하였고, 측정된 심전도 신호에 대한 신뢰성 검증이 이루어졌다. HRV에 대한 스트레스의 영향을 평가하기 위하여 HAMS을 이용하여 동일한 피험자를 대상으로 HRV 파라미터와 불안, 스트레스 항목에 대한 설문지 평가, 스트레스 호르몬(코티졸)양을 측정하였다. 일상 상태와 스트레스 상황에서의 값들을 비교한 결과, 많은 파라미터에서 유의미한 차이가 나타났다. 또한 피어슨 상관계수로부터 스트레스와 상관성이 높은 파라미터를 검토하였다. 이는 HAMS를 이용하여 자율신경계 기능 평가가 충분히 가능하다는 것을 보여주는 것이다. 이러한 결과로부터 HAMS를 통하여 일상생활에서 심장 이상을 예측할 수 있으며, 건강 모니터링 시스템으로 활용도가 높을 것으로 기대된다.

In order to develop "textile electrode - sensing clothing" which is a sort of smart clothing to measure electric activities of heart, we propose possible ways to develop textile electrode and design of sensing clothing, ultimately aiming to develop "ECG sensing clothing for lifestyle monitoring". Conventional sensors for measuring typical electric activities of heart keep certain distance between measuring electrodes to measure signals for electric activities of heart, but these sensors often cause inappropriate factors (e.g. motional artifacts, inconvenience of use, etc) for monitoring natural cardiac activities in our daily life. In addition, most of textile electrodes have made it difficult to collect data due to high impedance and unstable contact between skin and electrodes. To overcome these questions, we minimized distance between electrodes and skin to maximize convenience of use. And in order to complement contact between skin electrodes, we modified textile electrode's form and developed ways to design clothing. As a result, we could find out clinical significance by investigating possible associations of clinical electrocardiogram (ECG) with variation of distance between electrodes, and could also demonstrate clinically significant associations between textile electrode developed herein and clothing.

국내에서도 소득증대와 시장 확대 등에 따라 기능성 식품에 대한 의존도가 증대되고 있다. 특히 유아용 및 노인용 식품제조에 적합한 유산균 제제의 개발과 함께 선발된 유산균의 생육을 위한 특정 생장촉진물질의 탐색이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 두유수유아의 분변으로부터 분리, 선발된 Bifidobacterium 균을 생균제로서의 능력을 향상시키기 위해 Bifidobacterium 균의 성장요인으로 알려져 있고, 인체에 유용한 기능성 올리고당의 첨가에 따른 생육특성을 조사하였다. 선발된 균주는 기능성 올리고당이 첨가된 배지에서 증식이 더 빠르게 나타났고, 그 중에서도 GOS가 5% 첨가된 배지에서 가장 빠르게 증식하였다. 또한, 기능성 올리고당을 첨가한 경우 α-galactosidase와 β-galactosidase의 활성이 더 좋아졌고, 균체의 세포막 지방산 조성을 비교해본 결과 Oleic acid (C18:1 ω9C) 함량 또한 월등히 높게 나타났다. pH 변화와 총산도 실험을 수행한 결과, 기능성 올리고당을 첨가하지 않은 배지에서 pH 5.79의 0.873%를 나타낸 반면, 5% GOS 가 첨가된 배지에서는 pH 3.6의 1.188%, 3% IMO는 pH 3.69의 1.134%, 그리고 FOS는 pH 3.71의 1.098%등으로, 현저히 낮은 pH를 나타냈다. 내담즙성의 실험결과 , 기능성 올리고당 중 5% GOS가 가장 높은 나타냈으나, 첨가하지 않은 경우보다는 낮은 수치를 나타냈다. 병원성균 성장저해 실험을 한 결과, 5% GOS를 첨가한 배지에서 자란 Bif. breve PBH-30이 E. coli O157, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus 등과 같은 병원성 균을 더 효과적으로 저해하였으며, 특히 E. coli O157의 생육이 효과적으로 저해되었다. In vitro 부착능을 실험한 결과, 대부분의 Bif. breve PBH-30이 Caco-2 cell의 세포외막의 굴곡을 따라 부착되었음을 확인 하였다.