This study studied a system that can redesign the production site layout and respond with dynamic simulation through fabric production process innovation for smart factory promotion and digital-oriented decision making of the production process. We propose to reflect the required throughput and throughput per unit facility of fabric production process as probability distribution, and to construct data-driven metabolism such as data collection, data conversion processing, data rake generation, production site monitoring and simulation utilization. In this study, we demonstrate digital-centric field decision smartization through architectural design for the smartization of fabric production plants and dynamic simulations that reflect it.

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 연구의 목적은 정신적, 신체적 힐링을 위한 명상용 스마트 의류 개발을 위한 기초연구로서 명상 시 복식호흡 수를 측정함으로써, 의복을 통해 명상의 진입상태를 모니터링 하기 위한 방법을 연구하는 것이다. 이를 위해 본 연구 에서는 Single Wall Carbon Nano-Tube (SWCNT)를 기반으로 한 스트레인 게이지 타입의 직물센서를 구현하고, 1차 실험으로 0.1 Hz의 주기로 복부형태의 더미를 5 cm 길이로 2분간 개폐를 반복하여 명상호흡을 시뮬레이션 한 결과 참조전극인 BIOPAC과 직물호흡센서의 신호가 매우 높은 일치도를 나타냈다(p<0.001). 같은 조건으로 2차 본 실험에서 피험자 4명에게 명상호흡을 수행하도록 하였고, 배꼽점, 횡경막 부근 중심과 측면 총 4군데 위치에서 출력된 전압 값을 비교한 결과 배꼽점 중심 위치와 횡경막 측면에서 신호의 일치도가 높고, 크고 안정된 신호형태를 보여 명상호흡을 측정하기에 적합한 위치로 선정되었다. 따라서 본 연구에서는 긴 호흡주기의 명상호흡을 측정하기 위한 직물센서를 구현하고, 이 센서의 명상 호흡수 측정을 위한 신뢰성과 타당성을 검토하며, 인체 상 측정위치에 따른 호흡 수 측정효율을 비교, 고찰하는 것을 목표로 하였다.

This study presents a flexible and highly stretchable textile circuit line for the signal and power transmission of smart clothing systems that provide wearing comfort and high mobility to where’s. A textile based circuit network on smart clothing requires 30% stretch ability so as not to constrain body movement. The advantages of a textile band type transmission line is the easy configuring of several separate transmission lines on a single band to construct a sensor module network. Conductive transmission line yarns have to be protected from deformation when textile transmission lines are stretched according to body movement. To ensure the elastic property of the smart clothing, textile transmission lines need to stretch more than 30% using the additional spandex yarns in warp. Four strands of conductive yarns were inserted in a single transmission line and each transmission line indicated 0.03Ω/cm in resistance. The resistance change rate of the textile transmission line during elongation was measured using a universal testing machine (Instron 5543) and Milliohmeter (Agilent 4338). The resistance of the transmission lines unchanged until breakage occurred at the 140% strain level. Resistance started to change at the 180% strain level where conductive yarns start to deform and break. In conclusion, the proposed textile transmission provides a comfortable wearing sensation that maintains a stable electrical performance during any type of body movement and is suitable for the wearable circuit of a highly stretchable smart wear system.

스마트 섬유는 외부의 열적, 기계적, 전기적인 환경의 조건이나 자극에 대하여 감응하고 반응하는 섬유를 의미한다. 스마트 의류의 구성하는 여러 요인들 가운데 전도성 소재가 중요하며, 전도성 물질로서 사용되는 있는 재료들은 전도성 고분자, 금속 나노 물질, 탄소를 기반으로 하는 마이크로 또는 나노 크기의 물질들이 있다. 전도성 고분자는 좋은 전기 전도성과 유연성을 가지고 있으나 태양광이나 열에 취약한 환경적인 불안정성을 내포하는 등의 단점을 가지고 있다. 금속 나노 입자들은 높은 전도성을 가지고 있으나 유연성의 부족, 가격이 단점을 포함하여 세척시에나 또는 물로 흘러나올 수 있다는 환경에 대한 부정적인 요인이 문제점으로 제기되고 있다. 탄소 기반의 물질들 중에서 탄소 나노 튜브나 그래핀이 가장 많이 사용되고 있으며 그 작용성에 대한 잠재성이 가장 높은 물질들이다. 그래핀의 높은 전기 전도도, 유연성, 인체 친화적인 성질 등의 우수한 물리적, 기계적 성질을 특성을 활용하여 다양한 스마트 섬유들이 탑재되고 있다. 그래핀은 현재 문제점은 있으나 쉽게 생산하는 법이 개발되고 대형의 그래핀을 생산하는 방법 등이 개발되어 그 발전성은 매우 크다.