Demand for CFRP with new characteristics is increasing in various industrial fields, from parts materials to daily necessities, and research on this is also being actively conducted. CFRP is a material that realizes properties suitable for multiple functions that cannot be seen in a single material by physically combining two or more materials with different shapes and chemical compositions. When machining CFRP using a high-speed steel (HSS) drill or a TiAlN-coating drill with different rotation speed and feed speed, the cutting force was experimentally analyzed and the optimal tool material and cutting conditions were selected. The cutting force according to the change in rotation speed of the high-speed steel drill and the TiAlN-coating drill is compared.

본 연구의 목적은 본 연구에서는 탄소나노튜브 기반의 신축성 직물 센서의 모양과 의복 상 부착 위치가 아동의 사지 관절 동작 센싱 성능에 미치는 영향을 분석하고, 이를 통해 아동의 사지 동작 센싱에 적합한 직물 동작 센서의 요건을 규명하고자 하였다. 실험 대상 아동에게 2종의 센서 모양과 2개의 센서 부착 위치에 따라 조작된 실험복을 착의시킨 후 60 deg/sec의 속도로, 팔과 다리의 굽힘-폄 동작(60°, 90°의 동작 각도별로 10회씩 3회 반복 동작, 총 60회 동작)에 의한 직물 센서의 신장과 수축에 따른 전압의 변화량을 측정하였으며, 가속도 센서를 함께 부착하여, 센싱 결과의 일치 도를 분석함으로써 신뢰도를 검증하였다. 실험 결과 아동의 팔과 다리 동작을 가장 효율적으로 측정할 수 있는 직물 센서의 구성 요건은 장방형 모양 센서 및 관절로부터 4㎝ 아래 부위에 부착된 센서로 나타났다. 본 연구에서는 아동의 사지 동작 측정에 적합한 직물 센서를 개발하고 관절동작 센싱에 적합한 센서의 모양과 의복 상 부착 위치에 대한 조건 을 분석하였으며, 의복에 통합된 유연한 직물 센서를 활용하여 인체 부위별 동작 센싱이 가능하다는 것을 규명하였다.

본 연구의 목적은 마우스 사용 시 손목터널증후군을 예방할 수 있는 스마트장갑을 연구하는 것이다. 연구에 앞서 손목의 좌·우 움직임은 미세하므로 게이지율(Gauge Factor)이 크고, 이력현상(Hysteresis)이 적은 인장 직물 센서가 필요하다. 만능재료시험기(UTM)를 통해 4가지의 직물을 분석하여 각각의 게이지율을 계산하고, 이력현상도 가장 적은 직물을 선택하였다. 또한, 3가지 부착방법을 아두이노로 분석하여 센서값 변화(△Sensor Value) 값이 큰 방법을 선택하였다. 선택된 직물과 부착방법으로 제작한 프로토타입을 아두이노를 통해 데이터 패턴을 분석하였다. 첫 번째 는 센서 1개(A 센서)로만 파악하는 방법이고, 두 번째로는 센서 2개(A, B 센서)로 파악하는 방법이다. 손목 왼쪽(A 센서), 손목 오른쪽(B 센서) 양쪽에 인장 직물 센서를 부착하고, 손목을 오른쪽으로 꺾을 때 A 센서는 늘어나서 △ Sensor Value 값이 커지고, B 센서는 줄어들어서 △Sensor Value가 작아진다. 반면에 손목을 왼쪽으로 꺾을 때는반대로 패턴이 분석되었다. 본 연구를 통해 손목이 꺾일 시 LED가 켜지는 알고리즘으로 손목터널증후군을 예방하는 스마트장갑을 연구하였고, 본 연구 결과를 기반으로 후속 연구에서는 10명을 대상으로 직접 마우스를 사용하면서 실제 사용 시 문제점을 파악하고 파악된 문제점을 해결하고자 한다.

Hierarchically porous carbon materials with high nitrogen functionalities are extensively studied as highperformance supercapacitor electrode materials. In this study, nitrogen-doped porous carbon textile (N-PCT) with hierarchical pore structures is prepared as an electrode material for supercapacitors from a waste cotton T-shirt (WCT). Porous carbon textile (PCT) is first prepared from WCT by two-step heat treatment of stabilization and carbonization. The PCT is then nitrogendoped with urea at various concentrations. The obtained N-PCT is found to have multi-modal pore structures with a high specific surface area of 1,299 m2 g−1 and large total pore volume of 1.01 cm3 g−1. The N-PCT-based electrode shows excellent electrochemical performance in a 3-electrode system, such as a specific capacitance of 235 F g−1 at 1 A g−1, excellent cycling stability of 100 % at 5 A g−1 after 1,000 cycles, and a power density of 2,500 W kg−1 at an energy density of 3.593 Wh kg−1. Thus, the prepared N-PCT can be used as an electrode material for supercapacitors.

최근 ICT 산업의 기술혁신이 일어남에 따라 생체신호을 인식하고 이에 대해 대응을 하기 위한 웨어러블 센싱 장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 단순한 함침과정을 통해 3차원 스페이서(3D spacer)직물 을 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)분산용액에 함침공정을 진행해 단일층(monolayer) 압전 저항형 압력 센서 (piezoresistive pressure sensor)를 개발하였다. 3D 스페이서 원단에 전기전도성을 부여하기 위해 시료를 SWCNT 분 산용액에 함침공정을 진행한 후 건조하는 과정을 거쳤다. 함침된 시료의 전기적 특성을 파악하기 위해 UTM (Universal Testing Machine)과 멀티미터를 이용해서 압력의 변화에 따른 저항의 변화를 측정하였다. 또한 센서의 전기적 특성의 변화를 관찰하기 위해 분산용액의 농도, 함침횟수, 시료의 두께를 다르게 해서 시료의 센서로서의 성능을 평가했다. 그 결과 wt0.1%의 SWCNT 분산용액에 함침공정을 2번 진행한 시료가 센서로서 가장 뛰어난 성능 을 나타냄을 알 수 있었다. 두께별로는 7mm 두께의 센서가 가장 높은 GF를 보이고 13mm 두께의 센서가 작동범위가 가장 넓음을 확인했다. 본 연구를 통해 3D spacer 원단으로 제작한 스마트 텍스타일 센서는 공정과정이 단순하면서도 센서로서 성능이 뛰어나다는 장점을 확인할 수 있었다.

본 연구의 목적은 생체 신호 측정 압력 및 인장 직물 센서의 전극을 자수 공정을 이용하여 제작할 때 전도사의 필요 물성을 파악하는 것이다. 스마트 웨어러블 제품의 전극을 전도사를 이용한 자수 공정을 통해 전극 및 회로 등을 제작하면 불필요한 재료 손실이 없고 복잡한 전극 모양이나 회로 디자인을 컴퓨터 자수기를 이용하여 추가 공정 없이 제작할 수 있다. 하지만 보통의 전도사는 자수 공정 내의 부하를 못 이기고 사절 현상이 발생하기에 본 연구에서는 silver coated multifilament yarn 3종류의 기계적 물성인 S-S curve, 두께, 꼬임 구조 등을 분석하고 동시에 자수기의 실의 부하를 측정하여 자수 공정 내 전도사의 필요 물성을 분석하였다. 실제 샘플 제작에서 S-S curve의 측정 결과가 가장 낮은 silver coated polyamide/polyester가 아닌 silver coated multifilament의 사절이 발생하였으며 그 차이는 실의 꼬임 구조와 사절이 일어난 부분을 관찰한 결과 수직으로 반복적인 부하가 일어나는 자수 공정에서 꼬임이 풀리면서 사절이 일어나는 것을 알 수 있었다. 추가적으로 압저항 압력/인장 센서를 제작하여 생체 신호 측정용 지표인 gauge factor를 측정하였으며 스마트 웨어러블 제품의 대량 생산화에 중요한 부분인 자수 전극 제작으로의 적용 가능성을 확인하였다.

The purpose of this research was to revive the bathochromic effects of wool fabrics by using natural dyestuffs with minimum heavy metallic mordants. The natural dyestuffs used in this research were the indigo plant, Phellodendron amurense, and Caesalpinia sappan. Sample no. 1 was pre-dyed five times with indigo. Sample no. 2 was pre-dyed five times with indigo and then once dyed with Phellodendron amurense. Following the same method as sample no. 2 with an additional Phellodendron, Sample no. 3 consisted of a pre-dye five times with indigo and twice with Phellodendron amurense. Sample no. 4 was pre-dyed six times with indigo and then once dyed with Caesalpinia sappan. Sample no. 5 followed the same method as no. 4 with an additional dye of Caesalpinia sappan. Sample no. 6 was pre-dyed five times with indigo and then once dyed with Phellodendron amurense and once dyed with Caesalpinia sappan. The results were as follows: first, all samples showed deeper colors. Second, according to the results of the surface K/S measurement, the surface K/S of wool fabrics was >20. Third, the results of lightfastness measurement showed superiority over grade 4 in samples no. 1, 2, 3, 5, and 6. However, sample no. 4 was grade 3. In the colorfastness to washing measurement, sample no. 2 showed greater superiority than grade 3—4, while samples no. 1 and 3 were grade 3. In addition, the colorfastness to dry cleaning for all samples was satisfactory or excellent by more than grade 3.

The study investigates Atlas fabrics, the Ikat weaving method used by the Uygur People in Xinjiang, China. Based on domestic and foreign papers and other literature, different cultural characteristics of Ikat fabrics from various regions are compared. Following a theoretical investigation, characteristics of fabrics from the Indian Patola, Indonesian Ikat, Japanese Kasuri, and Uzbekistan Adras are summarized and compared with the characteristics of pattern, color, and manufacturing process of Atlas silk from Xinjiang China (also an Ikat fabric). The results are as follows. First, although the weaving process used for Ikat fabrics differs from country to country according to different national cultures, lifestyles, colors, patterns, and usage methods, they are all Ikat dyed fabrics. Therefore, they are all regarded as precious objects symbolizing a certain social status, and are used as a gift for special occasions, such as weddings. Second, the form of the pattern varies. Indian Patola has clear outlines and regular patterns, while the patterns of Japanese Kasuri are mainly inspired by folk life ideas. Indonesian Ikat contains influences from indigenous tribes, and Uzbekistan’s and China’s Atlas textiles are influenced by geography, religion, and national culture, including bright colors and pattern designs inspired by plants, musical instruments, and geometric figures. Finally, the patterns and colors of Xinjiang Atlas fabrics present strong ethnic characteristics. Unlike the Uzbekistan fabric which is mostly influenced by Islam, human and animal patterns would not feature in Xinjiang Atlas patterns, which mostly consist of long strips, repeated in a neat and orderly form.

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.

경량화 설계 및 자유로운 성형이 가능하고 유사연성의 장점을 가지는 직물보강 콘크리트는 철근콘크리트의 대체재로 큰 기대를 모으고 있다. 본 연구에서는 탄소 직물을 보강한 콘크리트 복합체 (TRC) 패널의 휨 특성을 살펴보고, 탄소 직물의 배치 위치 변수에 따른 차이를 살펴보기 위해 TRC 시험체를 제작하고 4점 재하 휨실험을 수행하였다. 또한, 일반 철근콘크리트 개념을 바탕으로 시험체의 휨 거동을 수치계산 결과와 실험결과를 비교하였다. 실험 결과, 콘크리트 매트릭스에서 탄소 직물간 의 부착파괴로 인해 TRC 패널의 큰 휨강도 감소와 내하력 감소가 나타났고, 탄소 직물을 시험체 하부로 편심 배치한 경우 휨 성능의 감소를 다소 줄일 수 있었다. TRC 패널의 수치계산 결과, 초기 거동에서는 휨실험 결과와 유사한 거동을 나타내었지만, 두 번째 균열의 발생 이후부터는 부착파괴의 발생으로 거동의 큰 차이를 나타내었다.

직물섬유 보강 콘크리트(textile reinforced concrete, TRC)는 콘크리트 매트릭스를 직물섬유로 보강한 복합재료로 높은 강도 및 우수한 연성을 발휘한다. 본 논문에서는 TRC로 보강된 구조 부재의 성능 평가를 위해 그 유효물성치를 멀티스케일에 기반한 해석적 방법을 통해 평가하였다. 유효물성치 산정을 위해 감소차수모델(reduced order model)에 기반한 3차원 유닛셀 유 한요소해석법을 이용하였다. 계산된 유효물성치를 TRC 보강 휨 부재의 유한요소해석에 활용하여 하중-변위 그래프를 도출하였 다. 계산된 유효물성치를 TRC 보강 휨 부재의 유한요소해석에 활용하여 하중-변위 그래프를 도출하였으며, 이의 정확성을 평가 하기 위해 TRC 복합패널의 4점 휨실험을 수행하고 그 결과를 유한요소 해석결과와 비교 및 분석하였다.

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.

웨어러블 광섬유 직물의 주요 요건은 의류에 적용하기 위해 높은 유연성을 전제로 해야 한다는 점과 인체의 평평한 부위뿐만 아니라 굴곡이 있는 구간에서도 발광 효과, 즉 휘도를 유지해야 한다는 점이다. 따라서 본 연구에서는 위 조건을 충족하는 웨어러블 광섬유 직물의 세부 구조를 직조(weaving) 타입과 자수(computer embroidery) 타입의 2가지 로 제작하였고, 이를 토대로 다음의 두 가지 조건에서 실험을 실시하였다. 첫째, 굴곡이 없는 평평한 상태에서의 웨어러블 광섬유 직물을 1㎝간격으로 총 10개의 측정점을 좌표화하여 그 휘도를 측정하였다. 둘째, 인체 부위 중 입체적 굴곡이 발생하는 팔뚝 부위에 가로 방향으로 웨어러블 광섬유 직물을 배치하고 1㎝ 간격으로 총 10개의 측정점을 좌표화하여 그 휘도값을 측정하였다. 그 결과 직조(weaving) 타입의 경우, 평평한 상태에서의 휘도값은 최대 5.23cd/㎡, 최소 2.74cd/㎡, 평균 3.56cd/㎡, 표준편차 1.11cd/㎡로 나타났고, 팔뚝 부위에서의 휘도값은 최대 7.92cd/㎡, 최소 2.37cd/㎡, 평균 4.42cd/㎡, 표준편차 2.16cd/㎡로 나타났다. 또한 자수(computer embroidery) 타입의 경우, 평평한 상태에서의 휘도값은 최대 7.56cd/㎡, 최소 3.84cd/㎡, 평균 5.13cd/㎡, 표준편차 1.04cd/㎡로 나타났고, 팔뚝 부위에서의 휘도값은 최대 9.62cd/㎡, 최소 3.63cd/㎡, 평균 6.13cd/㎡ 표준편차 2.26cd/㎡ 나타났다. 즉, 자수(computer embroidery) 타입의 경우가 직조(weaving) 타입의 경우에 비해 더 높은 발광 효과를 보였는데 이는 자수(computer embroidery) 타입의 세부 구조가 배면 소재로 인해 빛의 손실을 줄일 수 있었기 때문으로 사료된다. 또한 두 타입 모두에서 팔뚝 부위의 휘도가 평평한 상태에 비해 각각 124%, 119%로 나타나, 인체의 굴곡에도 본 웨어러블 광섬유 직물의 발광 효과가 우수하게 나타남을 알 수 있었다. 이는 빛의 파동설을 정의한 호이겐스의 원리(Huygens’ principle), 빛 파면의 진행 방향과 이루는 각도(θ)의 크기에 커지면 이와 비례하여 빛의 세기도 커진다는 호이겐스-프레넬-키르히호프 원리 (Huygens-Fresnel-Kirchhoff principle)와 일치하는 결과이다.

현대 섬유 기술의 발전으로 박리에 의한 복합체 파괴 가능성을 줄일 수 있고, 복합체의 전단강도를 향상시킬 수 있는 있는 3차원 직물섬유를 제작할 수 있게 되었다. 본 연구에서는 3D 직물섬유의 시멘트 기반 복합체 적용 가능성을 살펴보기 위해 3D 직물섬유의 종류, 매트릭스의 종류, 보 부재 높이를 변수로 한 3D 직물섬유 보강 모르타르 보 시험체를 제작하고 휨실험을 수행하였다. 휨실험 결과, 3D 직물섬유 보강 모르타르 부재는 전형적인 직물섬유 보강 콘크리트의 휨거동과 유사한 결과를 나타내었다. 3D 직물섬유 보강을 통해 보 부재의 휨강성 및 휨인성이 향상되었고, 6mm 스페이서를 가진 직물섬유 보강 시험체가 4mm 스페이서를 가진 직물섬유 보강 시험체 보다 더 높은 휨강도 및 휨인성을 보였다. 3D 직물섬유 보강 모르타르의 휨강도 및 휨인성을 보다 향상시키기 위해서는 높은 인장강도와 탄성계수를 가지는 섬유의 적용, 섬유량의 증가, 인장단에 가까운 섬유의 배치가 필요하다.

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.

This study aims to contribute to the development of sports wearables. It was conducted by a convergence team of professionals in the fashion industry, kinesiology and sports studies, and computer science and engineering. The purpose of the current study was to design and develop a fabric-type fitness band for a sensor to measure acceleration during jump rope exercises. Computer science and engineering professionals developed the Arduino board and sensor, kinesiology and sports studies provided the necessary exercise protocol, and the fashion industry professionals developed the band. First, a fitness band preference survey was completed by men and women between the ages of 20 and 50. Typical uses of the band included tracking exercise amount as measured by the number of steps taken and calories burned. Strap watch closure, a single color and achromatic color, and soft and smooth touch materials were preferred as band design. Second, two fabric-type fitness bands were designed and developed. Design 1 had a 3-dimensional pocket for the sensor, bright blue color, and stretch binding around the edges and for a loop. Design 2 had a flat pocket for the sensor, achromatic color, mesh binding around the edges and two metal loops. Both designs had Velcro as a closure. Third, wear testing of both bands with the sensor were conducted of 15 women in their 20s. They wore the bands during jump rope exercises. Both bands generally satisfied the participants. The Design 2 band was slightly more satisfying than the Design 1 band.