The Classification and Investigation of Smart Textile ...
Transcript of The Classification and Investigation of Smart Textile ...
ํ๊ตญ์๋ฅ์ฐ์ ํํ์ง pISSN 1229-2060 ์ 21๊ถ ์ 6ํธ, 2019 eISSN 2287-5743 ๏ผ์ด์ค๏ผ Fashion & Text. Res. J.
Vol. 21, No. 6, pp.697-707(2019) https://doi.org/10.5805/SFTI.2019.21.6.697
์จ์ด๋ฌ๋ธ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ ์ํ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ๋ถ๋ฅ ๋ฐ ๊ณ ์ฐฐ
์ฅ์์ง ยท ์กฐ๊ธธ์โ
์ฐ์ธ๋ํ๊ต ์๋ฅํ๊ฒฝํ๊ณผ
The Classification and Investigation of Smart Textile Sensors
for Wearable Vital Signs Monitoring
Eunji Jang and Gilsoo Choโ
Dept. of Clothing & Textiles, Yonsei University; Seoul, Korea
Abstract : This review paper deals with materials, classification, and a current article investigation on smart textile sen-sors for wearable vital signs monitoring (WVSM). Smart textile sensors can lose electrical conductivity during vital signs monitoring when applying them to clothing. Because they should have to endure severe conditions (bending, folding, and distortion) when wearing. Imparting electrical conductivity for application is a critical consideration when man-ufacturing smart textile sensors. Smart textile sensors fabricate by utilizing electro-conductive materials such as metals, allotrope of carbon, and intrinsically conductive polymers (ICPs). It classifies as performance level, fabric structure, intrinsic/extrinsic modification, and sensing mechanism. The classification of smart textile sensors by sensing mech-anism includes pressure/force sensors, strain sensors, electrodes, optical sensors, biosensors, and temperature/humidity sensors. In the previous study, pressure/force sensors perform well despite the small capacitance changes of 1-2 pF. Strain sensors work reliably at 1 kฮฉ/cm or lower. Electrodes require an electrical resistance of less than 10 ฮฉ/cm. Opti-cal sensors using plastic optical fibers (POF) coupled with light sources need light in-coupling efficiency values that are over 40%. Biosensors can quantify by wicking rate and/or colorimetry as the reactivity between the bioreceptor and transducer. Temperature/humidity sensors require actuating triggers that show the flap opening of shape memory poly-mer or with a color-changing time of thermochromic pigment lower than 17 seconds.
Key words: smart textile sensors (์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์), pressure and force sensors (์๋ ฅ์ผ์), strain sensors (์คํธ๋ ์ธ์ผ์), electrodes (์ ๊ทน), optical sensors (๊ด์ผ์), biosensors (๋ฐ์ด์ค์ผ์), temperature/humidity sensors (์จ์ต๋์ผ์)
1. ์ ๋ก
๊ธฐ๋์๋ช ์ ์ฐ์ฅ์ผ๋ก ์ธ๊ตฌ ๊ณ ๋ นํ ํ์์ด ๋ํ๋จ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ
์ ๋ด์์ ์์ฝ๊ฒ ํ๋น, ํ์, ์ฒด์จ, ์ฌ๋ฐ ๋ฑ์ ์์ฒด์ ํธ๋ฅผ ์ธก
์ ํ ์ ์๋ ๊ธฐ๊ธฐ ์ฌ์ฉ์ด ์ฆ๊ฐํ๊ณ ์๋ค. ๋ํ ๊ณ ํ์, ๋น๋จ
๋ฑ ๋ง์ฑ์งํ์ด ์ฆ๊ฐํ์ฌ ๋งค๋ ์ฆ๊ฐํ๋ ์๋ฃ๋น ๋ถ๋ด์ ์ต์ ๋
๋ ์ ๊ฐํ ํ์์ฑ์ด ๋๋๋๊ณ ์๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ ํ์๋ฅผ ํฌํจํ
์ผ๋ฐ์ธ์ ๊ฑด๊ฐ ์ํ๋ฅผ ์ค์๊ฐ์ผ๋ก ๊ด์ฐฐํ๊ณ , ์๊ธ์ํฉ์ ๋น ๋ฅด
๊ฒ ๋์ฒํ ์ ์๋ ์จ์ด๋ฌ๋ธ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง(Wearable Vital
Signs Monitoring, WVSM)์ ์ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ํ๋ฐ
ํ ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค(Jang et al., 2019a; Kim et al., 2019; Lee
& Cho, 2019).
์จ์ด๋ฌ๋ธ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ ์ฐฉ์ฉํ ์ํ์์ ์ง์์ ์ธ ์
์ฒด์ ํธ๋ฅผ ์ค์๊ฐ ์ธก์ ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์ ๋ณดํต์ ๊ธฐ์ (Information
and communication technology)๊ณผ ์ฌ์ ๊ธฐ์ (Textiles technology),
์ ์๊ธฐ์ (Electronic technology)์ ์ตํฉ์ด ํ์ํ๋ค. ์ธ์ , ์ด๋
์๋ ๊ฐํธํ๊ฒ ์์ฒด์ ํธ๋ฅผ ๊ด์ฐฐํจ์ผ๋ก์จ ํ์์ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์์
์ ์ ํ๋ฅผ ์ ์ ํ๊ฒ ๊ด๋ฆฌํ ์ ์์ผ๋ฉฐ ์ผ๋ฐ์ธ์ ์๊ธฐ์น ์์
์๊ธ ์ํฉ์ ๋น ๋ฅด๊ฒ ๋์ฒํ ์ ์๋ค(Sprogis et al., 2019).
ํ์ฌ ์จ์ด๋ฌ๋ธ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ ์ค๋งํธ์์น(Smart watch)
๋ ์ค๋งํธ์๋ฅ(Smart clothing) ๋ฑ์ ์จ์ด๋ฌ๋ธ ๋๋ฐ์ด์ค(Wearable
device)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค. ์ด ์ค ์ผ์์ํ์ฉ ์ค๋งํธ
์๋ฅ๋ ์ ์์ฅ์น์ ์ ์ฉ์ด ์๋ฅ๋ถ์ฐฉ์(On-cloth)์์ ์๋ฅ๋ด์ฅ์
(In-cloth)์ผ๋ก ๋ฐ์ ๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ(Zeng et al., 2014), ์ฐฉ์ฉ๊ฐ๊ณผ ์ฑ
๋ฅ์ด ์ฐ์ํ ์๋ฅ๋ด์ฅ์ ์ค๋งํธ์๋ฅ๋ฅผ ์ํด์๋ ํ ์คํ์ผ ๊ธฐ๋ฐ
์ ์์ฅ์น์ธ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์(Smart textiles sensor)๊ฐ ํ์
๋ถ๊ฐ๊ฒฐํ ์์๋ก ๋ฑ์ฅํ๊ฒ ๋๋ค. ์ด๋ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ฌ๋ฃ(Electro-
conductive materials)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ e-textiles์ ํํ๋ก ์ ์กฐ๋์ด
์๋ฅ ๊ณ ์ ์ ์์ฑ์ ์์ง ์์ผ๋ฉด์ ์ ๊ธฐ์ ์ฑ๋ฅ์ ์ํํ ์
โ Corresponding author; Jinhee Park
Tel. +82-2-2123-3104, Fax. +82-2-312-8554
E-mail: [email protected]
ยฉ 2019 (by) the authors. This article is an open access article distributed
under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution
license (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/), which permits unre-
stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the
original work is properly cited.
697
698 ํ๊ตญ์๋ฅ์ฐ์ ํํ์ง ์ 21๊ถ ์ 6ํธ, 2019๋
์๋ค(Jang & Cho, 2018). ํ์ฌ, ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์ ๊ด๋ จ ๊ธฐ์
์ ์์ง ์ด๊ธฐ ๋จ๊ณ์ ๋จธ๋ฌผ๋ฌ ์์ผ๋ฉฐ, ์ฌ์ ยท ํจ์ ์ฐ์ ์ ์ ์ฉ๋
๊ธฐ ์ํด์๋ ๋์ด์ผ ํ ๊ธฐ์ ์ ๋คํน(Technical necking)์ด ๋ง๋ค.
๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์ด์ ๊ดํ ๊ฐ๋ ๋ฐ ๋ถ๋ฅ์ ๋ํ ์ ๋ฆฌ๊ฐ ์ฒด๊ณ์ ์ผ
๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง์ง ์์ ๊ฐ ์์๊ธฐ์ ์ด ์ฐ๊ณ์ฑ ์์ด ์ฐ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๊ฐ
๋ฐ๋๊ณ ์๋ค.
์ด์ ๋ณธ ์ด์ค์์๋ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ๊ฐ๋ ๊ณผ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์
๋ฆฌํ๊ณ ๋ถ๋ฅํจ์ผ๋ก์จ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ๊ดํ ์ดํด๋๋ฅผ ๋
์ด๊ณ ์ ํ์๋ค. ๋ํ ์ฐ๊ด ์ ๋์ ๋ฐํ๋ ์ต๊ทผ์ ์ฐ๊ตฌ์ฌ๋ก ๋ฆฌ
๋ทฐ์ ๊ทธ ๋์ ํ์๋ค์ด ์ํํ ์ฐ๊ตฌ๋ค์ ์ค์ฌ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ, ์ ์กฐ
๋ฐฉ์, ์ฑ๋ฅ ๋ฑ ํต์ฌ ๋ด์ฉ์ ์์ฝ ์ ์ํจ์ผ๋ก์จ ๊ด๋ จ ๋ถ์ผ์ ์ฐ
๊ตฌ ๋ฐ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ ๋์์ด ๋ ๊ธฐ์ด์๋ฃ๋ฅผ ์ ๊ณตํ๊ณ ์ ํ์๋ค.
2. ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ๊ฐ๋
2.1. ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ์ ์
์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ ์ฌ์ ๋ ์ค, ์ง๋ฌผ ๋ฑ์ ํ ์คํ์ผ์ ๊ธฐ
๋ฐ์ผ๋ก ํ์ฌ ๊ฐ์ข ์ ์์ฅ์น์ ๊ธฐ๋ฅ์ ์ํํ๋๋ก ์ผ์ ํํ๋ก
๊ตฌํ๋ ๊ฒ์ ๋งํ๋ค. ์ฆ, ํ ์คํ์ผ ๊ณ ์ ์ ํน์ฑ์ ์ ์งํ๋ฉด์
๊ธฐ๊ณ์ , ์ด์ , ํํ์ , ์ ๊ธฐ์ , ์๊ธฐ์ ์๊ทน๊ณผ ๊ฐ์ ์ธ๋ถ ์๊ทน
์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์์ ๊ฐ์งํ๊ณ ๊ฒ์ถํ ์ ์๋ ์ผ์(Sensor)์ ์ฑ๋ฅ
์ ์ํํ ์ ์๋ ์ฅ์น๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ค. ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋
textiles์ electronics์ ํผ์ฑ์ด์ธ ํ ์คํธ๋ก๋์ค(Textronics)์ ์
ํ๋ค(Rubacha & Zieba, 2007).
2.2. ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ๋ถ๋ฅ
์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ ๋์์ํ๋ฅ๋ ฅ, ์ง๋ฌผ๊ตฌ์กฐ, ํํ ๋ณํ,
์ผ์ฑ ๋ฉ์ปค๋์ฆ ๋ฑ์ ๋ฐ๋ผ ๋ถ๋ฅํ ์ ์๋ค.
์ฒซ์งธ, ๋์์ํ๋ฅ๋ ฅ์ ๋ฐ๋ผ์ ์๋์ผ์(Passive sensors), ๋ฅ
๋์ผ์(Active sensors), ์ด์ค๋งํธ์ผ์(Very smart sensors) ๋ฑ
์ธ ๊ฐ์ง๋ก ๋๋ ์ ์๋ค. ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ ์ผ์ฑ(Sensing),
์ก์ถ์์ดํ (Actuating), ํ๋ก์ธ์ฑ(Processing)์ ๋ฐ๋ผ ๋์ํ๋ค.
์๋์ผ์๋ ์ธ๋ถํ๊ฒฝ์ ์ผ์ฑ(Sensing)ํ๋ ๋์๋ง ์ํํ๋ ์ผ
์๋ฅผ ๋งํ๋ฉฐ, ๋ฅ๋์ผ์๋ ์ธ๋ถํ๊ฒฝ์ผ๋ก๋ถํฐ ์ผ์ฑ๋ ์๊ทน์ ๋
ํด ์ก์ถ์์ดํฐ(Actuator) ๊ธฐ๋ฅ์ ์ํํ๋ ์ผ์๋ฅผ ๋งํ๋ค. ์ด์ค
๋งํธ์ผ์๋ ์ธ๋ถ ์๊ทน ๋๋ ์ํฉ์ ๋ฐ๋ผ ์ผ์ฑ, ์ก์ถ์์ดํ , ํ
๋ก์ธ์ฑ์ ๊ธฐ๋ฅ์ ์ฐ์์ ์ผ๋ก ๋ฐํํ๋ ์ผ์๋ฅผ ๋งํ๋ค. ์ด์ค๋ง
ํธ์ผ์๋ ๋ฅ๋์ผ์์ ๋ฌ๋ฆฌ ํ๊ฒฝ์ ์ ์ํ๋ฉฐ ์ํฉ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ง์ถคํ
๊ธฐ๋ฅ์ ์ํํ๋ค(Van Langenhove & Hertleer, 2004)(Table 1).
๋์งธ, ์ง๋ฌผ๊ตฌ์กฐ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ง๋ฌผ(Woven fabric), ํธ์ฑ๋ฌผ(Knitted
fabric), ๋ถ์งํฌ(Non-woven), ๋คํธ(Nets fabric), ๋ธ๋ ์ด๋
(Braided fabric), ํฐํํธ(Tufted fabric) ๋ฑ ์ฌ์ฏ ๊ฐ์ง๋ก ๋๋
์ ์๋ค. ์ด๋ค์ ์ฌ์ (Fibers), ์ค(Yarn) ๋ฑ์ ๊ธฐ๋ณธ๋จ์๋ก ํ์ฌ
์ ํต์ ์ธ ํ ์คํ์ผ ์ ์กฐ๋ฐฉ์์ ์ํด ๋ค์ํ ์ง๋ฌผ๊ตฌ์กฐ๋ก ์ ์ํ
๊ฑฐ๋ ๋ ๊ฐ์ง ์ด์์ ๊ตฌ์กฐ๋ ํํ๋ฅผ ํฉํด ๋ณตํฉ์ฒด(Composites)
๋ก ์ ์กฐํ ์ ์๋ค(Castano & Flatau, 2014; Fig. 1).
์ ์งธ, ํํ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ์ ์ธ์ ๋ณํํ(Extrinsic modification)
๊ณผ ๋ด์ ๋ณํํ(Intrinsic modification) ์ผ์๋ก ๋๋๋ค. ์ธ์ ๋ณ
ํํ์ ์ฝํ (Coating)์ด๋ ํ๋ฆฐํ (Printing) ๊ธฐ์ ๋ฑ์ ์ด์ฉํด
์ง๋ฌผ์ ๋ณํํ์ฌ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ์ ๋ถ์ฌํ๋ ๊ฒ์ ๋งํ๋ค. ์ง๋ฌผ์
๊ธ์ ์ํฌ(Metal ink)๋ ์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์ ๋ฑ์ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ๋ฌผ์ง์
์ฝํ ํ๊ฑฐ๋ ์คํฌ๋ฆฐํ๋ฆฐํ (Screen printing), ์ํฌ์ ฏํ๋ฆฐํ (Ink-jet
printing) ๋ฑ์ผ๋ก ํ๋ฆฐํ ํ๋ ๊ฒ์ด ์ธ์ ๋ณํํ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ
์ผ์์ ์ํ๋ค. ์ด์ ๋ฌ๋ฆฌ, ๋ด์ ๋ณํํ์ ์ฌ์ ๋ ์ค ์์ฒด๊ฐ ์
๊ธฐ์ ๋์ฑ์ ๊ฐ์ง ๊ฒ์ ๋งํ๋ค. ์ ๊ธฐ๋ฐฉ์ฌ(Electrospinning), ์์ฌ
๋ฐฉ์ฌ(Centrifugal spinning) ๋ฑ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ด์ฉํด ์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์๊ฐ
๋ถ์ฐ๋ ์ฉ์ก์ ๋ฐฉ์ฌ ์ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ์ ๊ฐ์ง ๋๋ ธ์ฌ์ ๋ถ์งํฌ๋ฅผ
์ ์ํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ์ฌ์ ์์ค์์ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ์ ๋ถ์ฌํ ๊ฒ
์ผ๋ก ๋ด์ ๋ณํํ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ์ํ๋ค. ๋ํ ์ฌ์ ์ฌ
์ ๊ธ์์ฌ๋ฅผ ํจ๊ป ๊ผฌ์ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ค์ ์ ์ํ๋ ๊ฒ์ ์ค ์
์ฒด๊ฐ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ์ ๊ฐ์ง๋ฏ๋ก ๋ด์ ๋ณํํ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์
์ ์ํ๋ค(Castano & Flatau, 2014).
๋ง์ง๋ง์ผ๋ก, ์ผ์ฑ ๋ฉ์ปค๋์ฆ(Sensing mechanism)์ ๋ฐ๋ผ ์
๋ ฅ์ผ์(Pressure and force sensors), ์คํธ๋ ์ธ์ผ์(Strain sensors),
์ ๊ทน(Electrodes), ๊ด์ผ์(Optical sensors), ๋ฐ์ด์ค์ผ์(Biosensors),
์จ์ต๋์ผ์(Temperature and humidity) ๋ฑ 6๊ฐ์ง๋ก ๋๋ ์
์๋ค.
Table 1. Classification of smart textile sensors according to performance level (Van Langenhove, L., & Hertleer, C., 2004)
Passive sensors Can only sense the environment
Active sensorsCan sense the stimuli from the environment and also react to them, besides they also have an actuator function
Very smart sensors To adapt their behaviour to the circumstances
Fig. 1. Fabric construction and structures; woven, knitted, non-woven, nets, braided, tufted.(Castano & Flatau, 2014).
์จ์ด๋ฌ๋ธ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ ์ํ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ๋ถ๋ฅ ๋ฐ ๊ณ ์ฐฐ 699
์๋ ฅ์ผ์๋ ํ(Force)๊ณผ ์๋ ฅ(Pressure)์ ์์ฐ๋ฅด๋ ์ผ์๋ก์จ
์ธ๋ถ์์ ๊ฐํด์ง ํ์ ์ ๊ธฐ์ ํธ๋ก ๋ณํ์ํค๋ ์ฅ์น์ด๋ค. ํ์
์ํด ํ๋ฉด์์ ์ ๊ธฐ์ ๋ถ๊ทน์ด ์ผ์ด๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์(Electric
pressure)์ด ์๊ธฐ๋ ์๋ฆฌ๋ก ์๋ํ๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ์ ์์ด๋ ์ ๊ธฐ์ฅ
๋ด ์ ํ๊ฐ ๊ฐ์ง๋ ์์น์๋์ง ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋งํ๋ฉฐ ์ ์์ฐจ(Electric
potential difference)๋ผ๊ณ ๋ ํ๋ค. ์๋ ฅ์ผ์์ ์ข ๋ฅ์๋ ์ ํญ
(Resistive)ํ๊ณผ ์ปคํจ์ํด์ค(Capacitance)ํ์ด ์๋ค. ํ ๋๋ ์
๋ ฅ์ ์ํด ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ ๋ณํ๊ฐ ์ผ์ด๋๋ ๊ฒ์ ์ ํญํ, ์ ๊ธฐ์ฉ
๋๊ฐ์ ๋ณํ๊ฐ ์ผ์ด๋๋ ๊ฒ์ ์ปคํจ์ํด์คํ๋ผ๊ณ ํ๋ค. ์ ๊ธฐ์
ํญ(Electrical resistance)์ ์ ๋ฅ(Current) ํ๋ฆ์ ๋ฐฉํดํ๋ ์ ๋
๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ ๋ฌผ๋ฆฌ๋์ด๋ฉฐ, ์ ๊ธฐ์ฉ๋(Capacitance)์ ๋จ์ ์ ์ ๋น
์ ์ฅ ๋๋ ๋ถ๋ฆฌ๋๋ ์ ํ๋์ผ๋ก์จ ์ ํ์ ์ฅ(Electric charge
storage) ๋ฅ๋ ฅ์ ๋ํ๋ด๋ ๋ฌผ๋ฆฌ๋์ด๋ค. ์๋ ฅ์ผ์๋ ์ผ์ ํ๋ฉด์
๊ฐํด์ง ์์ง์ ํ์ ๋ฌผ๋ฆฌ๋์ผ๋ก ๋ฐ์๋ค์ธ ํ ์ด๋ฅผ ์ ๊ธฐ์ ํธ๋ก
๋ณํ์์ผ ์ถ๋ ฅํ๋ค. ํ(F;force, N=kgยทm/s2)์ ํฌ๊ธฐ์ ๋ฐฉํฅ์ ๊ฐ
์ง ๋ฒกํฐ(Vector) ๋ฌผ๋ฆฌ๋์ด๋ฉฐ, ์๋ ฅ(P;pressure, Pa=N/m2)์ ํฌ๊ธฐ
๋ง ์๊ณ ๋ฐฉํฅ์ด ์๋ ์ค์นผ๋ผ(Scalar) ๋ฌผ๋ฆฌ๋์ด๋ค. ์๋ ฅ์ผ์๋ ์
๊ธฐ์ฉ๋(Capacitance; ๋จ์:F, farad)์ด๋ ์ ์ ๋๋ ์ ์์ฐจ(๋จ์
:V, volt)์ ๋ฐ๋ผ ์ฑ๋ฅ์ ํ๊ฐํ ์ ์๋ค. ์ ์์ฐจ๋ ์ ๊ธฐ์ฅ ๋ด์
์ ์ ๋ฅ๊ฐ ํ๋ฅด๊ฒ ํ๋ ์์ธ์ผ๋ก ์ ๊ธฐ์ ์์น์๋์ง ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ง
ํ๋ค. ์ ์์ฐจ์ ์ํด ์ถ์ ๋ ์ ํ๋์ ๋น์จ์ ์ปคํจ์ํด์ค
(Capacitance) ํน์ ์ ๊ธฐ์ฉ๋์ด๋ผ ํ๋ฉฐ, ์ปคํจ์ํด์ค๋ ์๋ ฅ์ผ์
์ ์ฑ๋ฅ์ ํ๊ฐํ๋ ์งํ๋ก ๋จ์๋ ํจ๋ฟ(Farad)์ด๋ค.
์คํธ๋ ์ธ์ผ์๋ ๊ฐํด์ง ์ธ๋ ฅ(Stress)์ ์ํด ๊ธธ์ด์ ๋ณํ์ด
์ผ์ด๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ด ๋ณํ๋ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์ด์ฉํ ์ผ์์ด๋ค.
์คํธ๋ ์ธ์ผ์์ ์ข ๋ฅ์๋ ํฌ์งํฐ๋ธ(Positive)ํ๊ณผ ๋ค๊ฑฐํฐ๋ธ
(Negative)ํ์ด ์๋ค. ํฌ์งํฐ๋ธํ ์คํธ๋ ์ธ์ผ์๋ ์ธ๋ ฅ์ ์ํด
์ผ์์ ๊ธธ์ด๊ฐ ๋์ด๋๋ฉด ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ด ์ฆ๊ฐํ๊ณ , ์ธ๋ ฅ์ด ์ ๊ฑฐ
๋์ด ์ผ์์ ๊ธธ์ด๊ฐ ์ค์ด๋ค๋ฉด ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ด ๊ฐ์ํ๋ค. ์ด์ ๋ฐ
๋๋ก, ๋ค๊ฑฐํฐ๋ธํ ์คํธ๋ ์ธ์ผ์๋ ์ผ์์ ๊ธธ์ด๊ฐ ๋์ด๋๋ฉด ์
๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ด ๊ฐ์ํ๊ณ , ์ผ์์ ๊ธธ์ด๊ฐ ์ค์ด๋ค๋ฉด ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ด ์ฆ
๊ฐํ๋ค. ์คํธ๋ ์ธ์ผ์๋ ์ธ์ฅ๊ณผ ์์ถ์ ์ํด ๋ณํ๋ ์จ์ ํญ
(Impedance; ๋จ์:ฮฉ, ohm)์ ๋ฐ๋ผ ์ฑ๋ฅ์ ํ๊ฐํ ์ ์๋ค. ์ค
ํธ๋ ์ธ์ผ์๋ ์ธ์ฅ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ ๋ณํ๊ฐ ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ์ ์ฃผ
์ํ ์งํ์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ ์กฐ ์ ์ธ์ฅ ํน์ฑ์ ๋ณํ๋ฅผ ์ต์ํํ๋
๊ฒ์ด ์ค์ํ๋ค(Chang et al., 2012).
์ ๊ทน์ ํผ๋ถ ํํผ์ ์กด์ฌํ๋ ์ฌ๋ฌ ๊ฐ์ ์ ๊ธฐ์ฅ์ผ๋ก ์ธํด ์
๊ธฐ์ ํธ์ ์ ์์ฐจ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ฒด๋ด์ ์ ๊ธฐ์
์ ํธ๋ฅผ ์ธ๋ถ๋ก ์ ๋ฌํด์ฃผ๋ ์ฅ์น๋ฅผ ๋งํ๋ค. ์ ์ฒด์ ๋ ๊ณณ ์ด์
์ ์ ๊ทน์ ์์น์ํค๊ณ ์ ๋ฅ๋ฅผ ํ๋ ค์ฃผ๋ฉด, ์ฒด๋ด์ ์ ๊ธฐ์ ํธ๊ฐ ์
๊ทน์ ๋ฐ๋ผ ์ธ๋ถ๋ก ํ๋ฅธ๋ค. ์ ๊ทน ์์น์ ๋ฐ๋ผ ์ ๋ฌ๋ ์ ํธ์ ์
์์ฐจ๊ฐ ๋ฐ์ํ๊ฒ ๋๋ฉฐ, ์ด์ ๋ฐ๋ผ ์ป์ด์ง ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ํ ๋๋ก ๊ฐ
์ข ์์ฒด์ ํธ๋ฅผ ๋ถ์ํ ์ ์๋ค. ์ ๊ทน์ผ๋ก ํธํก์ ์ธก์ ํ๋ ๊ฒฝ
์ฐ์๋ ์จ์ ํญ์ผ๋ก ์ฑ๋ฅ์ ํ๊ฐํ๋ฉฐ, ์์ฒด์ ๊ธฐ์ ํธ์ธ ์ฌ์ ๋
(Electrocardiogram, ECG), ๊ทผ์ ๋(Electromyogram, EMG) ๋ฑ
์ ์ธก์ ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์จ์ ํญ ๋๋ ์ ์์ฐจ์ ๋ฐ๋ผ ์ฑ๋ฅ์ ํ๊ฐ
ํ ์ ์๋ค.
๊ด์ผ์๋ ๊ด์์ผ๋ก๋ถํฐ ๋ฐ์ฐ๋ ๋น์ด ๋ฐ์ฌ ๋๋ ํก์๋จ์ ๋ฐ
๋ผ ์ ๊ธฐ์ ์ ํธ๊ฐ ๋ณํ๋ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์ด์ฉํ๋ ์ผ์์ด๋ค. ๋น์ ํก
์์ ๋ฐ์ฌ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์ด์ฉํ ๊ด์ผ์๋ ๊ด์์์ ๋น์ ๋ฐ์ฐ์ํจ ํ
๋ฐ์ฌ๋์ด ๋์์จ ๋น์ ์์ ๋ฐ๋ผ ์ธก์ ํ๊ณ ์ ํ๋ ๋์์ ์ ๋ณด
๋ฅผ ๊ฐ์งํ๋ค. ๊ด์ผ์์ ๊ธฐ๊ณ์ ๋ณ๋(์๋ ฅ, ์๋ ฅ, ๋ณํ)์ ๊ฐํ์ฌ
๊ตด๊ณก์ด ์ผ์ด๋๋ฉด, ๋น์ ์ ๋ฌ๋์ ์ฐจ์ด๊ฐ ์๊ธฐ๋ ๊ฒ์ ์ด์ฉํ์ฌ
๊ฐ์ข ์ ํธ๋ฅผ ๊ฐ์งํ๋ค. ๊ด์ผ์์ ์ฌ๋ฃ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ด์ฌ์ ๋ ๋
ํฐ(DuPont) ์ฌ๊ฐ 1967๋ Derick and Synder์ ํนํ๋ก ์ฒ์์ผ
๋ก ๊ฐ๋ ์ ๋ฐํํ ์ดํ์ ๋์คํ๋ ์ด, ํต์ ์ฅ์น์์ ์๋ฃ, ๊ฑด๊ฐ
๊ด๋ฆฌ, ๊ฑด์ถ, ๊ณต๊ณต์์ค, ๋ฌด๋ ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ๊ด๋ฒ์ํ ๋ถ์ผ๋ฅผ ํฌํจํ
์ฌ ๋ฐ์ดํฐ ํต์ ๋๋ ์๋์ฐจ ๊ณตํ๊น์ง ๊ด๋ฒ์ํ ๋ถ์ผ์์ ๋ค์
ํ๊ฒ ์ฐ๊ตฌ๋๊ณ ์๋ค(Selm et al., 2010). ๊ด์ผ์๋ ๋น ์ปคํ๋ง
ํจ์จ(Light in-coupling efficiency; ๋จ์:%), ๋ฐ์ฌ์จ(Reflectivity;
๋จ์:%), ์๋์ง์ธ๊ธฐ(Power density; ๋จ์:mW/cm2) ๋๋ ์กฐ๋
์ฐจ(Illuminance difference; ๋จ์:lux) ๋ฑ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ฑ๋ฅ์ ํ
๊ฐํ ์ ์๋ค.
๋ฐ์ด์ค์ผ์๋ ๋ฐ์ด์ค์์ฉ๊ธฐ(Bioreceptor)์ ๋ณํ๊ธฐ(Transducer)
์ ํํ์ ๊ฒฐํฉ์ด ๊ฐ์ง๋จ์ ๋ฐ๋ผ์ ์ ๊ธฐ์ ํธ๊ฐ ๋ฐ์ํ๊ฑฐ๋ ์
Table 2. Electrical conductivity of various electro-conductive materials (Ivetic et al., 2003; Griffiths & Reeves, 1999; Pan & Kania, 1994; Serway & Jewett, 1998)
Electro-conductive materials Approx conductivity (S/m)
Metal
Gold 4.11 ร 107
Silver 6.30 ร 107
Nickel 1.43 ร 107
Stainless steel 1.45 ร 106
Titanium 2.38 ร 106
Aluminum 3.77 ร 107
Cooper 5.96 ร 107
Allotropeof
carbone
Graphene 1.00 ร 104
Nanotubes 4.00 ร 1010
Fullerene 1.00 ร 10-12
Diamond 1.00 ร 10-13
Graphite 1.10 ร 104
ICPs
Polyacetylene 1.00 ร 106
Polypyrrole 5.00 ร 104 ~ 7.50 ร 105
Polythiophene 1.00 ร 105
Poly(3-alkylthiophene) 1.00 ร 106 ~ 1.00 ร 107
Polyphenylene sulphide 5.00 ร 104
Polyphenylenevinylene 1.00 ร 106
Polythienylenevinylene 2.70 ร 105a
Polyphenylene 1.00 ร 106
Polyisothianaphthene 5.00 ร 103
Polyazulene 1.0 ร 102
Polyfuran 1.00 ร 104
Polyanilline 2.00 ร 104
PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate))
1.00 ร 100 ~ 4.60 ร 105
700 ํ๊ตญ์๋ฅ์ฐ์ ํํ์ง ์ 21๊ถ ์ 6ํธ, 2019๋
์ด ๋ณํ๋ ๊ฒ์ ์ด์ฉํด ํน์ ๋ฌผ์ง์ ์ผ์ฑํ๋ ์ฅ์น์ด๋ค. ๋ฐ์ด
์ค์ผ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฒด๋ด์ ์๋ฌผํ์ ์ธ ์ํธ์์ฉ์ ์ ๊ธฐ์ ํธ๋ก ๋ณํ
ํ์ฌ ์ํํ๋ฌผ์ง์ ์ ํ์ ์ผ๋ก ์ผ์ฑํ ์ ์๋ค. ์๋ฅ์ ์ ์ฉํ์
์ ์ ์ผ์์ํ์์ ๋ฐ์๋๋ ๋ ๋๋ ์นจ ๋ฑ์ ์ฒด์ก์ ๋น์นจ์ต์
์ผ๋ก ์์งํ๊ณ , ์ธ์ฒด์ ์ํํ์ ์ ๋ณด๋ฅผ ๊ฐ์งํ๋ ๊ฒ์ ๋ชฉํ๋ก
ํ๋ค. ๋ฐ์ด์ค์ผ์์ ๊ตฌํ์ ์ํด ์ํฌ์ ฏํ๋ฆฐํ (Ink-jet printing),
ํ๋ฆฌ์ฆ๋ง์์นญ(Plasma etching), ์์คํ๋ฆฐํ (Wax printing), ํฌํ
๋ฆฌ์๊ทธ๋ํผ(Photolithography) ๋ฑ์ ๋ฐฉ๋ฒ๋ค์ด ์๋๋๊ณ ์๋ค. ๋ฐ
์ด์ค์ผ์์ ์ฑ๋ฅ์ ํก์๋ฌผ์ง์ ์ํน์๋(Wicking rate) ๋๋ ์
๋ฃ์ ์๋ณํ๋ฅผ ๋น์๋ฒ(Colorimetric method)์ ๋ฐ๋ผ ํ๊ฐํ ์
์๋ค(Kim et al., 2019).
์จ์ต๋์ผ์๋ ์จ๋ ๋๋ ์ต๋์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ด
๋ณํ๋ ์ผ์๋ก ์ ์์ฐจ, ์จ์ ํญ, ์ ๊ธฐ์ฉ๋, ๋ฐ์์๋ ๋ฑ์ ๋ฐ๋ผ
์ฑ๋ฅ์ ํ๊ฐํ ์ ์๋ค(Zhong et al., 2017). ์จ์ต๋์ผ์๋ ์ธก
์ ๋ ์จ๋ ํน์ ์ต๋๋ฅผ ์ ์์ด๋ ์ ๋ฅ์ ๊ฐ์ ์ ๊ธฐ์ ์ ํธ๋ก
๋ณํํ์ฌ ์ ํธ์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ์ฉ์ดํ๊ฒ ํ๋ ํธ๋์ค๋์(Transducer)์ด
๋ค. ์จ๋์ผ์์ ์ข ๋ฅ์๋ ์๋ชจ์ปคํ(Thermocouple)๊ณผ ์๋ฏธ์คํฐ
(Thermistors)๊ฐ ์๋ค. ์๋ชจ์ปคํ์ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ์ด ์๋ก ๋ค๋ฅธ ๋
๊ฐ์ง ๊ธ์์ฌ๋ฃ๋ฅผ ์ ํฉํ์ฌ ์ ์กฐ๋๋ฉฐ, ์ ํฉ๋ถ๊ฐ ๊ฐ์ด ๋๋ ๋๊ฐ
๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์์ฐจ๊ฐ ์์ฑ๋๋ ์๋ฆฌ๋ก ์จ๋๋ฅผ ์ธก์ ํ๋ค. ์๋ฏธ์ค
ํฐ๋ ๊ธ์์ฐํ๋ฌผ ๋ฐ๋์ฒด๋ฅผ ์ฌ๋ฃ๋ก ์ ์กฐ๋๋ฉฐ, ์จ๋๊ฐ ๋ณํํจ์
๋ฐ๋ผ ๋ฐ๋์ฒด์ ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ด ๋ณํ๋ ์๋ฆฌ์ ์ํด ์จ๋๋ฅผ ์ธก์
ํ๋ค. ์๋ฏธ์คํฐ์ ์ ํญ์จ๋๊ณ์(Temperature Coefficient of
Resistance, TCR)๋ ์จ๋์ ๋ฐ๋ผ ๋ฌ๋ผ์ง๋ฉฐ, ์จ๋๊ณ์์ ๋ณํ์
๋ฐ๋ผ์ ๋ถ์จ๋๊ณ์(Negative Temperature Coefficient, NTC),
์ ์จ๋๊ณ์(Positive Temperature Coefficient, PTC), ์๊ณ์จ๋
์ ํญ๊ธฐ(Critical Temperature Resistor, CTR)๋ก ๋๋๋ค. ๋๋ถ๋ถ
NTC ์๋ฏธ์คํฐ์ด๋ฉฐ, PTC์ CTR์ ํน์ ์จ๋์์ ์ ํญ์ด ๊ธ๋ณ
ํ๋ ํน์ฑ์ ๊ฐ์ง๋ฏ๋ก ์จ๋ ์ค์์น๋ ์จ๋ ๊ฒฝ๋ณด๊ธฐ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ค.
์ต๋์ผ์(Hygrometer)๋ ๊ฐ์ง๋ ์๋ถ๋์ ๋ฐ๋ผ ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ด
๋ณํ๋ ์จ์ ํญ ๋ณํํ, ์ ๊ธฐ์ฉ๋์ด ๋ณํ๋ ์ ๊ธฐ์ฉ๋ ๋ณํํ ๋ฑ
์ด ์๋ค.
3. ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ์ฌ๋ฃ ๋ฐ ์ ์กฐ
3.1. ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ฌ๋ฃ
3.1.1. ๊ธ์(Metal)
์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ฌ๋ฃ ์ค ๊ธ์์ ์์จ์์ ๊ณ ์ฒด ์ํ์ธ ๋ฌผ์ง๋ก ๊ฐ
๋๊ณ ๊ธธ๊ฒ ๋์ด๋๋ ์ฑ์ง์ธ ์ฐ์ฑ๊ณผ ๋๋๋ฆฌ๋ฉด ์๊ฒ ํด์ง๋ ์ฑ์ง
์ธ ์ ์ฑ ๋ ๊ฐ์ง๋ฅผ ๋ชจ๋ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค. ๊ธ(Gold), ์(Silver), ๋์ผ
(Nickel), ์๋ฃจ๋ฏธ๋(Aluminum), ํฐํ๋(Titanium), ์คํ ์ธ๋ ์ค์คํธ
(Stainless steel), ๊ตฌ๋ฆฌ(Cooper) ๋ฑ์ ๊ธ์์ ํ๋ผ๋ฉํธ(Filament)
๋ ์คํ ์ดํ์ฌ์ (Staple fiber)๋ก ์ ์กฐํ ์ ์์ด ์ค๋งํธํ ์คํ
์ผ์ผ์์ ์ฌ๋ฃ๋ก ์ฌ์ฉํ๊ธฐ์ ์ ํฉํ๋ค. ์ ๊ธฐ์ ๋๋๋ ๊ฐ์ ์ฌ๋ฃ
์์๋ ๋ฌผ์ฑ์ด๋ ์ ์กฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐ๋ผ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ํ๋์ง๋ง ๋๋ถ๋ถ
์ ๊ธ์์ ํ์๋์์ฒด๋ ์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์์ ๋นํด ๋์ ์ ๊ธฐ์ ๋๋
๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค(Table 2). ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์ ์ ์กฐ์ ์ฌ์ฉ๋๋
๋ํ์ ์ธ ๊ธ์ ์ฌ๋ฃ๋ก๋ ์๋๋ ธ์์ด์ด(Silver nanowire, AgNW)
๋ฅผ ๋ค ์ ์๋ค. ์๋๋ ธ์์ด์ด๋ ๋จ๋ฉด์ ์ง๋ฆ์ด ๋๋ ธ๋ฏธํฐ
(Nanometer, 10-9) ๊ตต๊ธฐ์ธ ์์ ๊ทน๋ฏธ์ธ์ ์ ํํ๋ก ์ฐ์ํ ์ ์ฐ
์ฑ๊ณผ ๋ฐ์ด๋ ์ ๊ธฐ ์ ๋์ฑ์ ๊ฐ์ ธ ํ๋ ์๋ธ(Flexible) ์ ์์์
์ ๊ฐ๋ฐ์ ๋ง์ด ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ค. ์๋๋ ธ์์ด์ด๋ ์ค๋งํธํ ์คํ
์ผ์ผ์์ ์ ์กฐ๋ฐฉ๋ฒ์ด๋ ๋ถ์ฐ์ฉ์ก์ ๋๋์ ๋ฐ๋ผ ์ฌ๋ฌ ์ ๊ธฐ์
๋๋๋ฅผ ๊ตฌํํ ์ ์๋ค(Cho et al., 2019; Jang et al., 2019b;
Kim et al., 2018).
3.1.2. ํ์๋์์ฒด(Allotrope of carbon)
ํ์๋์์ฒด(Allotrope of carbon)๋ ํ์์์๋ผ๋ฆฌ ๊ฒฐํฉํ ์
์ ๋ ๊ตฌ์กฐ์ ๋ฌผ์ง๋ก ํ์์์์ ๋ฐฐ์ด์ ๋ฐ๋ผ ๋ฌผ๋ฆฌ ยท ํํ์ ๋ค
์์ฑ์ ๊ฐ์ง๋ค. ํ์๋์์ฒด ๋ด์ ํ์์์๋ค์ด ๊ฒฐํฉํ ํํ์
๋ฐ๋ผ ๊ทธ๋ํ(Graphene), ํ์๋๋ ธํ๋ธ(Carbon nanotube), ํ๋ฌ๋
(Fullerene) ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ค์ด์๋ชฌ๋(Diamond), ๊ทธ๋ํ์ดํธ(Graphite)
๋ฑ์ผ๋ก ๋๋ ์ ์๋ค(Fig. 2).
์ด ์ค์์๋ ํนํ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ์ด ๋ฐ์ด๋ ๊ทธ๋ํ๊ณผ ํ์๋๋ ธ
ํ๋ธ๋ฅผ ์ด์ฉํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ๋ง์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค(Cho et al., 2019;
Jang et al., 2019b). ์ถ๊ตฌ๊ณต๊ณผ ๋น์ทํ ํํ๋ฅผ ๊ฐ์ง ํ๋ฌ๋ , ์ฐ
ํ์ฌ์ ์ฌ๋ฃ๋ก ์ฌ์ฉ๋๊ธฐ๋ ํ๋ ๊ทธ๋ํ์ดํธ(ํ์ฐ)๋ ๊ทธ๋ํ์ด
๋ ํ์๋๋ ธํ๋ธ์ ๋นํด ๋ฎ์ ์ ๊ธฐ์ ๋๋๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค. ๋ค์ด
์๋ชฌ๋๋ ํ์์์๊ฐ ๋งค์ฐ ์์ ์ ์ผ๋ก ๊ฒฐํฉ๋์ด ์์ด ์์ ๋ก์ด
์์ง์ผ ์ ์๋ ์ ์๊ฐ ์๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ ๋ค์ด์๋ชฌ๋๋ ์ ์์
์ด๋์ด ๋ถ๊ฐ๋ฅํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ ๊ธฐ์ ๋๋๊ฐ ์๋ ์ ์ฐ์ฒด์ด๋ค. ํ
์๋์์ฒด ์ค ๋ค์ด์๋ชฌ๋์ ๋ถ์ ๊ฒฐํฉ ์์ ์ฑ์ด ๊ฐ์ฅ ๋์ผ๋ฉฐ, ํ
๋ฌ๋ ์ด ๋ค์ด์๋ชฌ๋ ๋ค์์ผ๋ก ๋๊ณ ๊ทธ๋ํ, ํ์๋๋ ธํ๋ธ, ํ
์ฐ์ ๋ถ์ ๊ฐ ๊ฒฐํฉ ์์ ์ฑ์ ๋ฎ์ ํธ์ด๋ค. ํ์๋์์ฒด๋ด ๋ถ์
๊ฐ์ ๊ฒฐํฉ์์ ์ฑ์ด ๋์์๋ก ์ ๊ธฐ์ ๋๋๋ ๋ฎ๊ฒ ๋ํ๋๋ค
(Table 2).
Fig. 2. Allotrope of carbon.
์จ์ด๋ฌ๋ธ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ ์ํ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ๋ถ๋ฅ ๋ฐ ๊ณ ์ฐฐ 701
3.1.3. ์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์(Intrinsically Conductive Polymers, ICPs)
์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์๋ ์ ๊ธฐ(Electric), ์ ์(Electronic), ์๊ธฐ(Magnetic),
๊ดํ(Optic)์ ํน์ฑ๊ณผ ๋๋ถ์ด ๊ฐ๊ณต์ฑ์ ๊ฐ์ง ์ ๊ธฐ๊ณ ๋ถ์๋ฅผ ๋ง
ํ๋ค. ์งํ ์ก์ฒด(Dope)์ ํํ๋ก ํ ์คํ์ผ ์ฌ์ ๋ณด๋ค๋ ์ ์ฐํ
์ง ์์ ๊ฒฝํฅ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ผ๋, ์ ์กฐ๊ณผ์ ์์ ์ฌ์ ์ ์ง๊ฒฝ์ ์ถ
์ํ๊ฒ ๋๋ฉด ์ ์ฐ์ฑ์ด ํฌ๊ฒ ์ฆ๊ฐํ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ธฐ๋๋๊ณ ์๋ค. ๋ฟ
๋ง ์๋๋ผ ์ฌ์ ์ ์ง๊ฒฝ์ ๋๋ ธ์ค์ผ์ผ๋ก ์ค์ด๊ฒ ๋๋ฉด ๋ ํนํ ์
๊ธฐ์ ํน์ฑ์ด ๋ฐํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์์ธก๋๊ณ ์๋ค. ์ด์๊ฐ์ ์ ๋์ฑ๊ณ
๋ถ์์ ์ข ๋ฅ์๋ ํด๋ฆฌ์๋๋ฆฐ(Polyanilline), PEDOT:PSS(Poly(3,4-
ethylenedioxythiophene): poly(Styrene sulfonate)), ํด๋ฆฌ์์ค๋
(Polyazulene), ํด๋ฆฌํ๋๋ (Polyphenylene), ํด๋ฆฌํผ๋กค(Polypyrrole),
ํด๋ฆฌ์์ธํธ๋ (Polyacetylene) ๋ฑ์ด ์์ผ๋ฉฐ ๊ณ ๋ถ์ ํฉ์ฑ์ ๋ฐ๋ผ
๋ค์ํ ์ ๊ธฐ์ ๋๋์ ๊ตฌํ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค(Table 2; Cho et al., 2019;
Jang et al., 2019a).
3.2. ๋ฐ๊ด์ฌ๋ฃ
3.2.1. ํ๋ผ์คํฑ ๊ด์ฌ์ (POF)
ํ๋ผ์คํฑ ๊ด์ฌ์ (Plastic optical fiber)๋ ํ๋ผ์คํฑ์ ์ฃผ์ ์ฌ
๋ฃ๋ก ๋ง๋ค์ด์ง ๋น์ ์ ๋ฌ์ด ๊ฐ๋ฅํ ์ฌ์ ์ด๋ค. ๊ด์ฌ์ ๋ ์ค์ฌ ๋ถ
๋ถ์ธ ์ฝ์ด(Core)์ ๋ฐ๊นฅ ๋ถ๋ถ์ธ ํด๋๋(Clad)๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ ธ ์๋ค.
์ฝ์ด๋ ๊ตด์ ๋ฅ ์ด ๋์ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๊ณ , ํด๋๋๋ ๊ตด์ ๋ฅ ์ด ๋ฎ์
์ฌ๋ฃ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ค. ์ฝ์ด์ ํด๋๋์ ๋น ๊ตด์ ๋ฅ (Refractive index)
์ด ์๋ก ๋ค๋ฅด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ด๋ค์ ๊ฒฝ๊ณ๋ฉด์์๋ ๋ฐ๋ณต์ ์ธ ์ ๋ฐ์ฌ
๊ฐ ์ผ์ด๋๋ค. ์ด์ ๊ฐ์ ์ ๋ฐ์ฌ์ ์๋ฆฌ๋ก ๊ด์ฌ์ ์ ์ ์ฌ๋ ๋น
์ด ํ์ชฝ ๋์์๋ถํฐ ๋ค๋ฅธ ์ชฝ ๋์ผ๋ก ์ ๋ฌ๋๋ค.
3.2.2. LED(Light Emitting Diode)
๊ด์ฌ์ ๊ฐ ์ ์กํ๋ ๋น์ ๊ด์(Light source)์ผ๋ก๋ถํฐ ์ ๋ฌ๋
๊ฒ์ผ๋ก LED(Light Emitting Diode)๊ฐ ๊ด์์ผ๋ก ์ฃผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ค.
LED๋ PN ์ ํฉ์ ์๋ฆฌ์ ์ํด ์ ์์ ๊ฐํ๋ฉด ๋ฐ๊ดํ๋ ํน์ฑ
์ ๊ฐ์ง๋ Pํ ๋ฐ๋์ฒด์ Nํ ๋ฐ๋์ฒด๊ฐ ์ ํฉ๋ ๋ฐ๋์ฒด ์์์ด
๋ค(Peter, 2010).
3.2.3. OLED(Organic Light Emitting Diode)
OLED(Organic Light Emitting Diode)๋ ์ ๊ธฐ๋ฐ๊ด๋ค์ด์ค๋๋ก
์จ ์ ๊ธฐํํฉ๋ฌผ(Organic compounds) ๊ธฐ๋ฐ์ ๋ฐ๊ด์์(Luminous
element)์ด๋ค. OLED๋ ์ ๊ธฐํํฉ๋ฌผ์ ์ ๊ธฐ์ ์๊ทน์ ๊ฐํด ์ ๋ฅ
๊ฐ ํ๋ฅด๊ฒ ๋๋ฉด ๋น์ ๋ฐ์ฐํ๋ ์ ๊ณ๋ฐ๊ด(Electroluminiscence)
ํ์์ ์ํด ๋์ํ๋ค(Bernanose, 1955). ๋ฌด๊ฑฐ์ด LED์ ๋นํด
๊ฐ๋ณ๊ณ ์๋น์ ๋ ฅ์ด ๋ฎ์ OLED๋ ์๋ฅ์ ์ ์ฉํ๊ธฐ์ ์ ํฉํ
๋ฐ๊ด์ฌ๋ฃ๋ก์จ ์ฃผ๋ชฉ๋ฐ๊ณ ์๋ค(Jeong et al., 2019).
3.3. Textile-based smart sensor์ ์ ์กฐ๋ฐฉ๋ฒ
์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ฌ๋ฃ์ ๋ฐ๊ด์์ฌ๋ฅผ ์ฌ๋ฃ
๋ก ํ์ฌ ์ฌ์ฉ ๋ชฉ์ ์ ๋ฐ๋ผ ๋ค์ํ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ ์กฐ๋๋ค.
์์ ์ธ๊ธํ ๊ฒ๊ณผ ๊ฐ์ด ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ฅผ ์ ์กฐํ ๋ ์ฌ
์ฉ๋๋ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ฌ๋ฃ์๋ ๊ธ์(Metal), ํ์๋์์ฒด(Allotrope
of carbon), ์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์(Intrinsically Conductive Polymers,
ICPs) ๋ฑ์ด ์๋ค.
๊ธ์์ ๋ฒ๋ค ๋๋ก์(Bundle drawing), ํผํฉ ์ฉ์ต์ก ๋ฐฉ์ฌ
(Mixed melt spinning) ๋ฑ์ ์ํด ์ฌ์ ๋ก ์ ์กฐํ ์ ์๋ค. ๋ฒ
๋ค ๋๋ก์์ ์ฐ์ ๋ ๊ธ์์ ์ ๋๊ธ์ด๋ ๊ณ ๋ถ์ ๋ฌผ์ง์ ํจ์นจ ๋ฑ
์ผ๋ก ์ฒ๋ฆฌํ์ฌ ๊ฐ๋๊ฒ ๋ง๋ ํ, ๋ค๋ฐ๋ก ๋ฌถ์ด ๋ค์ ์ฐ์ ํด ์ง๊ฒฝ
์ 10 ยตm ์ดํ๋ก ๋ณํ์ํค๊ณ ๋๊ธ์ธต์ด๋ ๊ณ ๋ถ์์ธต์ ์ ๊ฑฐํ์ฌ
์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ฌ์ ๋ฅผ ์ ์กฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด๋ค. ํผํฉ ์ฉ์ต์ก ๋ฐฉ์ฌ๋ ๊ณ
๋ถ์ ์ํ์์ ๊ธ์๊ณผ ์ฌ์ ๋ฅผ ๊ฒฐํฉ์์ผ ๋ฐฉ์ฌํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก, ์จ๋
๋ฅผ ๋์ด๋ฉด ์ก์ฒด ์ํ๊ฐ ๋๋ ํด๋ฆฌ์๋ฏธ๋(Polyamide), ํด๋ฆฌ์์ค
ํ ๋ฅด(Polyester) ๋ฑ์ ํ ์คํ์ผ์ด ํผํฉ ์ฌ๋ฃ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ค. ๊ธ์์
์ค์ ํํ๋ก ์ ์กฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก๋ ๊ธ์์ฌ๋ฅผ ์ค๋ก ๊ฐ์ธ ํผ๋ณต์ฌ
ํํ๋ก ์ ์กฐํ๋ ์ปค๋ฒ๋์(Covered yarn), ์ฌ์ฌ๋ฅผ ํ์ฑ์ฌ๋ก ํ
๊ณ ๋ฐ๊นฅ์ ๊ธ์์ฌ๋ก ๊ฐ์ ํ์ ์ต์ธ์ธต์ ๋ฉด์ด๋ ํด๋ฆฌ์์คํ ๋ฅด
์ฌ ๋ฑ์ผ๋ก ๊ฐ์ ์ ์กฐํ๋ ์ฝ์ด์คํ์(Core-spun yarn) ๋ฑ์ด ์
๋ค(Blucher et al., 2001).
ํ์๋์์ฒด ์ค ํ์์์๋ค์ด ์ก๊ฐํ ๋ฒ์ง ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์ด๋ฃจ๊ณ ์
๋ ๊ทธ๋ํ(Graphene)์ ์ ๊ณ์ ๋์ต์๊ณต์ (Electric field-induced
wet spinning process)์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ฌ์ ๋ก ์ ์กฐ ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ์ ๊ณ
์ ๋์ต์๊ณต์ ์ ๋ฐฉ์ฌ์ฉ์ก์ ํ์ ๋๋ ์ ํ์ผ๋ก ๋ฐฉ์ฌ๋ ธ์ฆ์ ์ฃผ
์ ํ ๋, ๋ฐฉ์ฌ๋ ธ์ฆ๊ณผ ์๊ณ ์ ์ฌ์ด์ ์ ์์ ์ธ๊ฐํ์ฌ ์ฌ์ ๋ฅผ ์ป
๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก, ๊ทธ๋ํ ์ฐํ๋ฌผ ๋๋ ๊ทธ๋ํ ๋ฐฉ์ฌ์ฉ์ก์ ๊ณ๋ฉดํ์ฑ์
๋ก ๋ถ์ฐ์ํจ ์ฉ์ก์ ์ฌ์ฉํด ์ ์กฐํ ์ ์๋ค(Park et al., 2017).
๊ทธ ์ธ์ ๊ทธ๋ํ์ํธ๊ฐ ํ๋ธ ํํ๋ก ๋ง๋ฆฐ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๊ฐ์ง ํ์๋๋ ธ
ํ๋ธ(Carbon Nanotube, CNT)๋ ์ต์ ๋ฐฉ์ฌ ๊ณต์ ์ ๋ฐ๋ผ ์ฌ์
๋ฅผ ์ ์กฐํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ฉ๋งค์ ํ์๋๋ ธํ๋ธ๋ฅผ ๋ น์ธ ํ ๋ถํ์
๋ฌผ์ง์ ํ๋ฐ์์ผ ๊ฑด์ ๋ฐฉ์ฌ ๊ณต์ ์ ๋ฐ๋ผ ์ง์ ๋ฐฉ์ ์ฌ๋ฅผ ์ ์กฐํ
์ ์๋ค(Mukai et al., 2016).
์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์๋ ์ ๊ธฐ๋ฐฉ์ฌ(Electrospinning)๋ ์ต์๋ฐฉ์ฌ(Wet
spinning)์ ๋ฐ๋ผ ์ฌ์ ๋ ์ค๋ก ์ ์กฐํ ์ ์๋ค. ์ ๊ธฐ๋ฐฉ์ฌ๋ ์
๋์ฑ๊ณ ๋ถ์ ์ฉ์ก์ ์์ ํ(+, positive)๋ฅผ ํ์ฑํ๊ณ , ๋กค๋ฌ์๋ ์
์ ํ(-, negative)๋ฅผ ํ์ฑํด ์ฌ์ ๋ ์ค์ด ์ค์ค๋ก ๊ฒฐ์ง๋๋๋ก ์
์กฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด๋ค. ์ต์ ๋ฐฉ์ฌ๋ ์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์ ์ฉ์ก๊ณผ ์๊ณ ์ก์
๋ น์ฌ ๋ง๋ ๋ฐฉ์ฌ์ฉ์ก์ ์ด์ฉํด ๋ฐฉ์ฌํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก, ์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์
๊ฐ ์๊ณ ์ก ์์์ ๊ฒ(Gel) ํํ๋ก ๋ณํ๋ฉด์ ์ฌ์ ํ๊ฐ ์งํ๋๋ค.
์ด์ ๊ฐ์ด, ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ฅผ ์ฌ์ ๋ ์ค ์์ค์์ ๊ตฌํ
ํ๋ฉด ์ด๊ฐ, ์ง๊ฐ, ๋ด๊ตฌ์ฑ ๋ฑ์ ์ ์งํ๋ฉด์ ํ ์คํ์ผ ๊ตฌ์กฐ ๋ด์
์ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ๋คํธ์ํฌ๋ฅผ ํ์ฑํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์๋ฅ์ ์ ์ฉ ์ ์ฉ
์ดํ๋ค. ์ด ์ธ์ ๋๋ ธ์น์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ํ ์ง๋ฌผ ํ๋ฉด์ ์คํผํฐ๋ง
์ฝํ (Sputtering coating), ๋ฅ์ฝํ (Dip coating) ๋ฑ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ด
์ฉํ์ฌ ์ฝํ ํ๊ฑฐ๋ ์คํฌ๋ฆฐํ๋ฆฐํ (Screen printing), ์ํฌ์ ฏํ๋ฆฐ
ํ (Ink-jet printing) ๋ฑ์ผ๋ก ํ๋ฆฐํ ํ์ฌ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ฅผ
์ ์กฐํ๊ธฐ๋ ํ๋ค. ์ฝํ ๋ฐ ํ๋ฆฐํ ์ ์ ์กฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ๊ฐ๋จํ ๋ฟ๋ง
์๋๋ผ ๋๋ ธ์น ๊ธฐ๋ฐ ์ง๋ฌผ์ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ๋ฐ๋ง ์์ค์ ์ค
๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ฅผ ๊ตฌํ ๊ฐ๋ฅํ๋ค๋ ์ฅ์ ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค(Jang
et al., 2019a; Kim et al., 2018; Lee & Cho, 2019).
์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์ ์ ์กฐ ์ ๋ฐ๊ด์ฌ๋ฃ๋ก๋ ํ๋ผ์คํฑ ๊ด์ฌ์
702 ํ๊ตญ์๋ฅ์ฐ์ ํํ์ง ์ 21๊ถ ์ 6ํธ, 2019๋
(Plastic Optical Fiber, POF)์ ํจ๊ป LED(Light Emitting Diode,
LED)๊ฐ ๊ด์ฌ์ ์ ๊ด์์ผ๋ก ์ฃผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ค. ํ๋ผ์คํฑ ๊ด์ฌ์ ๋ด
์ ํด๋๋์ธต์ ๋งคํฌ๋ก๋ฐด๋ฉ(Macro-bending) ๋๋ ๋ง์ดํฌ๋ก๋ฐด๋ฉ
(Micro-bending)ํ์ฌ ๋น์ ๊ตด์ ๋ฅ ์ ์กฐ์ ํ๊ฑฐ๋ ๋ฌผ๋ฆฌยทํํ์ ์
์นญ(Etching)์ผ๋ก ํด๋๋ ์ธต์ ๋ง๋ชจ๊น์ด๋ฅผ ์ ์ดํ์ฌ ๋น์ด ๊ท ์ผ
ํ๊ฒ ๋ฐฉ์ถ๋ ์ ์๋๋ก ์ ์กฐํ๋ค. ํ๋ผ์คํฑ ๊ด์ฌ์ ์ LED๋ฅผ
์ฌ๋ฃ๋ก ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋์ฒด๋ก ๊ธฐ๋ณธ์ง(Basic weave), ๋๋น์ง(Dobby
weaves), ์์นด๋์ง(Jacquard weave) ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ์ง์กฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก
์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ๊ณ ์๋ค(Masuda et al., 2006). ๊ทธ
๋ฌ๋ ํ๋ผ์คํฑ ๊ด์ฌ์ ๋ ์ผ๋ฐ ์ฌ์ ์ ๋นํด ๋ค์ ๋ปฃ๋ปฃํ๊ธฐ ๋๋ฌธ
์ ํ ์คํ์ผ๊ณผ ๊ฒฐํฉํ๋ฉด ์ง๋ฌผ์ด ๊ฒฝํ๋๊ณ ๊ฐ์ด์ด ์์ค๋๋ ๊ฒฝ
ํฅ์ด ์๋ค(Rothmaier et al., 2008a).
3.4. ์ธํฐ์ปค๋ฅ์ ๋ฐ ๋์ถ์์ ๊ธฐ์
์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๊ฐ ์๋ฅ์์ ์ผ์ฑ ์ฑ๋ฅ์ ๋ฐํํ๊ธฐ ์ํด
์๋ ๊ฐ์ข ์์๋ฅผ ์ํธ์ ์ผ๋ก ์ฐ๊ฒฐํ๋ ์ธํฐ์ปค๋ฅ์ ๊ณผ์ ์ด ํ
์ํ๋ค. ์๋ฅ์ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ฅผ ์ธํฐ์ปค๋ฅ์ ํ๊ธฐ ์ํด์
์์ฌ(Silver yarn) ๋๋ ์คํ ์ธ๋ ์ค์คํธ์ฌ(Stainless steel yarn)
๋ฑ์ ๊ธ์์ฌ(Metallic yarn)๋ฅผ ์ด์ฉํ ์ ๋ธ๋ก์ด๋๋ง(Embroidering)
๋ฐฉ๋ฒ์ด ๊ฐ์ฅ ๋ง์ด ์ฌ์ฉ๋๋ค. ๊ทธ ์ธ์ ์ด์ ์ด์ฉํ ํ๋ฆฐํ (Printing)
์ด๋ ์ ์ฐฉ์ ๋ฅผ ์ด์ฉํ๋ ๋ณธ๋ฉ(Bonding) ๋ฑ์ ์ธํฐ์ปค๋ฅ์ ๋ฐฉ๋ฒ
๋ ์ฌ์ฉ๋๋ค. ๋ํ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ธก์ ๋ ์
๊ธฐ์ ํธ์ ๋ถ์์ ์ํด์๋, ์ ๊ธฐ์ ํธ๋ฅผ ๋ถ์ ์ฅ๋น๋ก ์ ์กํด ์ฃผ
๋ ๋์ถ์์(Lead element)๊ฐ ํ์ํ๋ค. ์๋ฅ์ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ
์ผ์๋ฅผ ์ ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ, ์๋ฅ์ฉ ๋ถ์์ฌ์ธ ์ค๋ ๋จ์ถ(Snap button)
๋ฅผ ์ด์ฉํ๋ ๊ฒ์ด ๊ฐ์ฅ ์ผ๋ฐ์ ์ด๋ค. ์ค๋ ๋จ์ถ๋ ๋์ถ์์๋ก์จ์
๊ธฐ๋ฅ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์ค๋งํธ์๋ฅ๋ก ๊ตฌํ ์ ์ฌ๋ฏธ์ฑ ๋ถ์ฌ์๋ ์ ๋ฆฌ
ํ๋ค(Jang et al., 2019b).
4. ์ผ์ฑ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์
์ฐ๊ตฌ ๋ํฅ
4.1. ์๋ ฅ์ผ์(Pressure and force sensors)
PEDOT:PSS๋ฅผ ์ด์ฉํด ํ ์คํ์ผ ๊ธฐ๋ฐ์ ์๋ ฅ์ผ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ
Takamatsu์ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ฝํ ํ์ง ์์ ๋์ผ๋ก (Nylon) ์ฌ์ ์
PEDOT:PSS์ UV ๊ฒฝํ์ ๋ฅผ ์ฝํ ํ ์ฌ์ ๋ฅผ ํ์ง์ผ๋ก ์ ์งํ
์ฌ ์ง๋ฌผ ํํ๋ก ๋ง๋ค์๋ค(Fig. 3(a)). ์ด๋ ์ง์กฐ๋ก ์ ์กฐ๋์์ผ๋ฏ
๋ก ์ ์ง๋ฌผ(Woven fabric)์ผ์์ ์ํ๋ฉฐ, ์ฌ์ ๋ฅผ ๋ณํํ์ฌ ๋ง๋ค
์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ด์ ๋ณํํ์ผ์์ ์ํ๋ค. ๊ฐ๋ฐ๋ ์๋ ฅ์ผ์๋ ์ฌ
๋์ ์๊ฐ๋ฝ๊ณผ ์ฌ์ ์ฌ์ด์ ํ๋ฉด ์ปคํจ์ํด์ค๋ฅผ ์ธก์ ํ์ฌ ์ ์ด
์ ๊ฐ์งํ ๋งํผ์ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์ก๋ค. ์ด ๋, ํฐ์น ์ ๋ ฅ์์์ ์ปคํจ์
ํด์ค ๋ณํ๊ฐ์ 1-2 pF ์ ๋๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค(Takamatsu et al., 2011).
Park์ ์ฐ๊ตฌํ์ ๊ธ(gold; Au)์ด ์คํผํฐ๋ง ์ฝํ ๋ PDMS์
PVDF-TrFE๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ค์๊ฐ ๋งฅ๋ฐ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ด ๊ฐ๋ฅํ ์๋ ฅ
์ผ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ๊ณ , ์ฑ๋ฅ์ ํ๊ฐํ๊ธฐ ์ํด ์ ๋ ฅ์ ํธ(Input signal)
์ ์ถ๋ ฅ์ ํธ(Output signal)์ ์๊ด๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ถ์ํ์๋ค. ์๋ ฅ์ผ์
์ ์ ๋ ฅ์ ํธ์ ์ถ๋ ฅ์ ํธ๋ 114.2 mV/ยตm์ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ ๊ฐ์ ๊ฐ์ง
์ ํ์ ์ธ ๊ทธ๋ํ๋ก ๋ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ, ๊ฐ๋ฐ๋ ์๋ ฅ์ผ์๋ 1 kPa ๋ฏธ๋ง
์ ์๋ ฅ๊ณผ 1ยตm ๋ฏธ๋ง์ ๋ณํ์ ๋ํด ์ ๋ฐ ์ธก์ ์ด ๊ฐ๋ฅํ ๊ฒ์ผ๋ก
ํ์ธ๋์๋ค. ์ด ์ฐ๊ตฌ๋ ์น ํํ์ ๋๋ ธ์ฌ์ ๋ถ์งํฌ(Non-woven)
์ผ์์ ์ํ๋ฉฐ, ์ฝํ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์๋์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ธ์ ๋ณํ
ํ์ผ๋ก ๋ถ๋ฅํ ์ ์๋ค(Fig. 3(b); Park et al., 2016).
4.2. ์คํธ๋ ์ธ์ผ์(Strain sensors)
์๋๋ ธ์์ด์ด๋ฅผ ์ํ์ฌ์ ๋ถ์ฐ์ํจ ์ฉ์ก์ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฅ์ฝํ
(Dip coating) ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ํ ๋๋ ธ์น(Polyurethane nano-
web) ๊ธฐ๋ฐ์ ์คํธ๋ ์ธ ์ผ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด, ์ฝํ ๋
์๋ฃ๋ ์ฝ 1~500 ฮฉ/cm (ohm/cm) ์์ค์ ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ ๊ฐ์ง๊ณ
์์์ผ๋ฉฐ ์ฝํ ํ์ ์ธ์ฅ ํน์ฑ์ด ๋ค์ ๋จ์ด์ง๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ
๋ค(Kim et al., 2018).
์๋ถ์ฐ ๋น์ฐํ๊ทธ๋ํ ์ฉ์ก์ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ํ ๋๋ ธ์น์ ๋ฅํฐ๋ธ๋
์ด๋ ์ฝํ (Doctor blade coating)๊ณผ ๋ธ๋ฌ์ฌ ํ์ธํ (Brush painting)
๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ฝํ ํ ํ ์ค๋ ๋จ์ถ๋ฅผ ์ด์ฉํด ์คํธ๋ ์ธ์ผ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ
์ฐ๊ตฌ์์๋ ์๋ฃ๊ฐ 600 ฮฉ/cm ์ดํ ์์ค์ ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ ๋ํ
๋์ผ๋ฉฐ, ์ด ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์ฝํ ๋ ์๋ฃ๊ฐ ์ธ์ฅ ํน์ฑ์ด ๋ฎ์์ง ๊ฒฝํฅ
์ ๋ณด์๋ค(Fig. 4; Jang et al., 2019b).
์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ํ ์คํ์ผ์ ์ฝํ ํ ๊ฒฝ์ฐ์ ์ธ์ฅํน์ฑ์
๋จ์ด์ง๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ์ผ๋, 1 kฮฉ/cm ์ดํ ์์ค์ ์ ๊ธฐ์ ํญ
๊ฐ์ ๊ฐ์ง๋ ๊ฒฝ์ฐ ์คํธ๋ ์ธ์ผ์๋ก์จ์ ์ฑ๋ฅ์ด ๊ตฌํ๋์๋ค. ์
์ ๋ ๊ฐ์ง ์ฌ๋ก๋ ๋ชจ๋ ๋ถ์งํฌ ํํ์ ๋๋ ธ์น์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ์
์ํ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ถ์งํฌ์ผ์๋ก ๋ถ๋ฅ๋๋ฉฐ, ๋ํ ์ฝํ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ค
๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ฅผ ์ ์กฐํ์ฌ ์ธ์ ๋ณํํ์ผ๋ก ๋ถ๋ฅํ ์ ์๋ค.
Fig. 3. Pressure and force sensors. (Park et al.,2016; Takamatsu et al., 2011).
์จ์ด๋ฌ๋ธ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ ์ํ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ๋ถ๋ฅ ๋ฐ ๊ณ ์ฐฐ 703
4.3. ์ ๊ทน(Electrodes)
๋๋ถ๋ถ์ ์๋ฃ๊ธฐ๊ด์์ ์ฌ์ฉํ๋ Ag/AgCl ์ ๊ทน์ ํผ๋ถ์ ์
๊ทน ์ฌ์ด์ ์ ์ด ์ํผ๋์ค๋ฅผ ์ค์ด๊ธฐ ์ํด ํ์ด๋๋ก๊ฒ์ ์ด์ฉํ
๋ค. ํ์ด๋๋ก๊ฒ์ ์ ๊ทน๊ณผ ์ ์ฒด ๊ฐ ์ ์ด์ ์ ์ง์ํค๊ณ ๋์ก์
(Artifact)์ ๋ฎ์ถฐ์ฃผ๋๋ฐ ๋์์ด ๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ Ag/AgCl ์ ๊ทน์
์ฅ์๊ฐ ์ฌ์ฉํ๋ฉด ํผ๋ถ ์๊ทน์ด ์ผ์ด๋๊ณ , ํ์ด๋๋ก๊ฒ์ด ๊ฑด์กฐ๋
๊ฒฝ์ฐ ์ ๋ขฐํ ์ ์๋ ์ ํธ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ ํ ์คํ์ผ ๋ถ
์ผ์์๋ ํ์ด๋๋ก๊ฒ ์์ด ์ธก์ ํ ์ ์๋ ๊ฑด์กฐ์ ๊ทน์ ๋ํ ์ฐ
๊ตฌ๊ฐ ๋ง์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค(Sinha et al., 2017).
ํ์๋๋ ธํ๋ธ์ ์๋๋ ธ์์ด์ด๋ฅผ ์ฝํ ํ์ฌ ์๋ชฉ ๋ฐด๋ ํํ์
ECG ๊ฑด์กฐ์ ๊ทน์ ๊ฐ๋ฐํ ์ ํ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด, Ag/AgCl ์ ๊ทน๊ณผ
ECG ์ ํธ๋ฅผ ๋น๊ตํ์์ ๋ ์ ๊ทน ์ฑ๋ฅ์ ํฐ ์ฐจ์ด๊ฐ ๋ฐ๊ฒฌ๋์ง
์์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ๊ฑด์กฐ์ ๊ทน์ผ๋ก ์ฌ์ ๋๋ฅผ ์ฅ์๊ฐ ๋ชจ๋ํฐ๋งํ๊ธฐ ์
ํด์๋ 10 ฮฉ/cm ์ดํ์ ์ ํญ๊ฐ์ ๊ฐ์ ธ์ผ ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ์ธ๋
์๋ค. ์ด ์ฐ๊ตฌ๋ ๋๋ ธ์ฌ์ ๋ถ์งํฌ์ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ๋ฌผ์ง์ ์ฝํ ํ
์ฌ ์ ๊ทน์ ๊ฐ๋ฐํ์์ผ๋ฏ๋ก, ๋ถ์งํฌ์ผ์์ด์ ์ธ์ ๋ณํํ ์ค๋ง
ํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ก ๋ถ๋ฅ๋๋ค(Lee & Cho, 2019).
Pani์ ์ฐ๊ตฌํ์ 100% ๋ฉด ์ง๋ฌผ์ PEDOT:PSS์ํฌ๋ฅผ ์คํฌ
๋ฆฐํ๋ฆฐํ ํ์ฌ ํ๋ฉด ๊ทผ์ ๋(Surface electromyogram, sEMG) ์
๊ทน์ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค. ๋ ๊ฐ์ง ์ง๊ฒฝ(10 mm, 24 mm)์ ํ๋ฉด ๊ทผ์ ๋
์ ๊ทน์ผ๋ก ์ธก์ ํ ์ ํธ๋ฅผ Ag/AgCl ์ ๊ทน๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ ์ฑ๋ฅ์ ํ
๊ฐํ์๋ค. 10 mm ์ง๊ฒฝ ์ ๊ทน์ ๋ฉด ์ ํญ๊ฐ์ 390 ยฑ 60 ฮฉ/sq๋ก ๋
ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ, 24 mm ์ง๊ฒฝ ์ ๊ทน์ 410 ยฑ 150 ฮฉ/sq๋ก ์ง๊ฒฝ์ด ํด์
๋ก ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ฐ๋ฐ
๋ ํ๋ฉด ๊ทผ์ ๋ ์ ๊ทน์ ์ ์ง๋ฌผ์ ์คํฌ๋ฆฐํ๋ฆฐํ ํ ๊ฒ์ด๋ฏ๋ก ์ธ์
๋ณํํ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ์ํ๋ค(Fig. 5; Pani et al., 2019).
4.4. ๊ด์ผ์(Optical sensors)
Rothmaier ์ฐ๊ตฌํ์ ํ๋ผ์คํฑ ๊ด์ฌ์ ๋ฅผ ์ ๋ธ๋ก์ด๋๋งํ์ฌ ์ฅ
๊ฐ ํํ๋ก ์ฒด๋ด ์ฐ์ํฌํ๋(SpO2, Saturation of percutaneous
oxygen)๋ฅผ ์ธก์ ํ ์ ์๋ ๊ด์ผ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค(Fig. 6). ์ฒด๋ด
์ฐ์ํฌํ๋๋ ์๊ฐ๋ฝ ๋(๋๋ ๊ท๋ถ)์ ๊ด์ผ์๋ฅผ ์ฅ์ฐฉํ์ฌ ๋น ์
๋ฌ๋์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ ๋์ถํ ์ ์๋ค. ๋ ๊ฐ์ง์ ์๋ก ๋ค๋ฅธ ํ
์ฅ์ ๊ฐ์ง ๋น(HeNe laser, Halogen lamp)์ ์ ๋ฌ๋์ ๊ด์ผ์
๋ก ์ธก์ ํ์ฌ, ์ฐ์๊ฐ ํ์๋ ํค๋ชจ๊ธ๋ก๋น๊ณผ ํ์ฐ์ํ ๋ ํค๋ชจ๊ธ
๋ก๋น์ ์ฐ์ถํ๋ฉด ์ฒด๋ด ์ฐ์ํฌํ๋๋ฅผ ์ป์ ์ ์๋ค(Rothmaier
et al., 2008b).
Corres์ ์ฐ๊ตฌํ์ ๊ด์ฌ์ ํ๋ฉด์ PVDF ๋๋ ธ์ฌ์ ๋ฅผ ์ ๊ธฐ๋ฐฉ
์ฌ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ค๋ฒ๋ ์ดํ์ฌ ์๋์ต๋ ๊ฐ์งํ ๊ด์ผ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ์
๋ค. ์ด ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ ์ต๋๋ณํ๋์ ๋น ์ถ๋ ฅ๊ฐ์ ๋ณํ
์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ์งํ๋ ๊ด์ผ์์ด์ ์จ์ต๋์ผ์๋ก์จ ์ฝ 50% ์ด์์
์๋์ต๋๋ณํ๋ฅผ ๊ฐ์งํ ์ ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด ๊ด์ผ์๋
๊ด์ฌ์ ํ๋ฉด์ ๋๋ ธ์ฌ์ ๋ฅผ ์ค๋ฒ๋ ์ดํ์ฌ ์ ์ํ ๊ฒ์ด๋ฏ๋ก ๋ด์
๋ณํํ ๋ถ์งํฌ์ผ์์ ์ํ๋ค(Corres et al., 2011).
4.5. ๋ฐ์ด์ค์ผ์(Biosensors)
Baysal ์ฐ๊ตฌํ์์๋ ํด๋ฆฌ์์คํฐ/๋์ผ๋ก ๋ถ์งํฌ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ
ํฌํ ๋ฆฌ์๊ทธ๋ํผ ๋ฐฉ์์ผ๋ก ํ ์คํ์ผ ๊ธฐ๋ฐ ๋ฐ์ด์ค์ผ์๋ฅผ ๊ตฌํํ
์๋ค. SU-8 ํฌํ ๋ ์ง์คํธ ๋ฌผ์ง์ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ง์ดํฌ๋ก ์์ค์ ์
์ ์ฑ๋์ ํตํด ๊ฐ์ง ๊ตฌ์ญ์์ ๋์ ๋ชจ์ ์ ์๋๋ก ์ค๊ณํ์
๋ค. ๋ฐ์ด์ค์ผ์๋ ๋, ์นจ๊ณผ ๊ฐ์ ํผ๋ถ์๋ฌผ์ ๊ฒ์ถ๊ณผ ๋๋ถ์ด ์ด
๋ฅผ ์ ๋ฌํ๋ ๊ณผ์ ์์ ์๊ฒฉํ ๋ด๋ถ ํต์ ๊ฐ ์๊ตฌ๋๋ค. ํฌํ ๋ฆฌ์
๊ทธ๋ํผ ๊ธฐ์ ์ ์ฉ๋์ ๋ง์ถฐ ๋ง์คํฌ(Mask)๋ฅผ ์ ์ํ ํ ๋น์ ์ด
์ฉํ์ฌ ๊ธฐ๋ฐ ์ง๋ฌผ ์์ ๋ง์คํฌ๋ฅผ ํจํฐ๋(Patterning)ํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ
์ด๋ค. ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ฐ๋ฐ๋ ๋ฐ์ด์ค์ผ์๋ ๋ถ์งํฌ ์ง๋ฌผ์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก
์ ์๋ ์ธ์ ๋ณํํ์ผ๋ก ๋ถ๋ฅํ ์ ์๋ค(Fig. 7(a); Baysal et al.,
2014).
Fig. 4. Strain sensor. (Jang et al., 2019b).
Fig. 5. ECG electrode. (Pani et al., 2019).
Fig. 6. Optical sensors. (Rothmaier et al., 2008a).
704 ํ๊ตญ์๋ฅ์ฐ์ ํํ์ง ์ 21๊ถ ์ 6ํธ, 2019๋
Coyle์ ์ฐ๊ตฌํ์ ์ธ์ฒด ๋ ์์ ํํ ์ฑ๋ถ์ ์ธก์ ํ ์ ์
๋ ๋ฐ์ด์ค์ผ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค. ์ด ๋ฐ์ด์ค์ผ์๋ ๋ ์์ ํํ์ฑ
๋ถ ํก์ ์ ์์ด ๋ณํ๋ pH ์ผ์๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ ์๋์์ผ๋ฉฐ,
ํ์ค ์์กฐ์ ํํ์ฑ๋ถ ํก์ ํ์ ์๋๋์ ์๊น์ ๋น๊ตํ๋ ๋น
์๋ฒ์ผ๋ก ํํ ์ฑ๋ถ์ ํ์งํ๋๋ก ์ค๊ณ๋์๋ค. ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ฐ
๋ฐ๋ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ ์ธ์ ๋ณํํ์ ๋ถ์งํฌ์ผ์์ด๋ค(Fig.
7(b); Coyle et al., 2010).
4.6. ์จ์ต๋์ผ์(Temperature & humidity sensors)
์จ์ต๋์ผ์์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๊ธ์์ด๋ ๊ธ์์ฐํ๋ฌผ์ ์ด์ฉ
ํ์ฌ ์จ๋๋ ์ต๋๋ฅผ ์ธก์ ํ๋ ์ฉ๋๋ก ์ ์กฐ๋๊ณ ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ํ
์คํ์ผ ๋ถ์ผ์์๋ ๋จ์ํ ์ธก์ ์๋ง ์ฌ์ฉ๋๋ ์๋์ผ์๊ฐ ์๋
์ธ๋ถํ๊ฒฝ์ผ๋ก๋ถํฐ ์ผ์ฑ๋ ์๊ทน์ ๋ํด ์ก์ถ์์ดํฐ ๊ธฐ๋ฅ์ ์ํ
ํ๋ ๋ฅ๋์ผ์๊ฐ ์ฃผ๋ก ๊ฐ๋ฐ๋๊ณ ์๋ค.
Zhong์ ์ฐ๊ตฌํ์์๋ ์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์๋ณต ๋ด ์จ
๋๋ฅผ ์กฐ์ ํ ์ ์๋ ์จ์ต๋์ผ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค. ์จ์ต๋์ผ์๋
ํด๋ฆฌํ ํธ๋ผํ๋ฃจ์ค๋ฅด์ํธ๋ (Poly(tetrafluoroethylene))์ ๊ณจ๊ฒฉ์
์ ํฐ์ฐ๊ธฐ๋ฅผ ๋์ ํ ์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์์ธ ๋ํผ์จ(Nafion)์ ์ด์ฉํ์
๋ค. ๋ํผ์จ์ ์ ๋์ฑ๊ณ ๋ถ์์ด์ ์ด-์๋ถ ๋ฐ์์ฑ๊ณ ๋ถ์(Thermo-
moisture responsive polymer)์ด๋ฉฐ, ํ์๊ธฐ์ต๊ณ ๋ถ์(Shape memory
polymers, SMPs)์ ์ํ๋ค. ์ฐ๊ตฌํ์ ๋(Sweat)์ ๋ฐ์ํ๋ ์ฑ
์ง์ ๊ฐ์ง ๋ํผ์จ์ ์ธ์ฒด ๋ ๊ตฌ๋ฉ(Sweat pore) ๋ชจ์์ผ๋ก ํ๋ฆฌ
์ปท(Pre-cut)ํ์ฌ ํ๋ฉ(Flap) ํํ๋ก ๊ธฐ๊ณต์ ๋ง๋ค์๋ค. ๋ํผ์จ ๊ธฐ
๋ฐ์ ์จ์ต๋์ผ์๋ฅผ ์ฐฉ์ฉ ํ ์ฌ๋์ด ๋์ ํ๋ ค ์ต๊ธฐ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ฉด,
ํ๋ฆฌ์ปทํ ํ๋ฉ์ด ์ด๋ ค ๊ณต๊ธฐ ํ๋ฆ์ ํ์ฉํ์ฌ ์ต๋๋ฅผ ๋ฎ์ถ๋๋ก
์ค๊ณํ์๋ค. ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ฐ๋ฐ๋ ์จ์ต๋์ผ์๋ ๋ํผ์จ์ ๊ณ ๋ถ
์ ์์ค์์ ๋ณํํ์ฌ ๊ฐ๋ฐํ ๋ถ์งํฌ์ผ์์ด๋ฉฐ ๋ด์ ๋ณํํ์ผ๋ก
๋ถ๋ฅํ ์ ์๋ค(Fig. 8(a); Zhong et al., 2017).
Karpagam์ ์ฐ๊ตฌํ์ ๋ฉด(Cotton) ์ง๋ฌผ์ ์ด ๋ณ์์ฑ ์ฐฉ์์
(Thermochromic colorants)๋ฅผ ํ๋ฆฐํ ํ์ฌ ์นด๋ชจํ๋ผ์ฅฌ(Camouflage)
๊ตฐ๋ณต(Military uniform) ์ง๋ฌผ์ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค. ๋ น์์ ์ ๊ธ ๋ชจํฐ๋ธ
๊ฐ ์ธ๋ถ๋ก๋ถํฐ ์ด์ด ์ ์ฉ๋์์ ์, ์ ์ ๊ฐ์์ ์ฌ๋ง ๋ชจํฐ๋ธ
๋ก ๋ณํ๋๋ก ์นด๋ชจํ๋ผ์ฅฌ ํ๋ฆฐํ ํจํด์ ์ค๊ณํ์๋ค. ๋ฉด ์ง๋ฌผ์
ํ์ชฝ์ ์นด๋ชจํ๋ผ์ฅฌ ํจํด์ ํ๋ฆฐํ ํ๊ณ , ๋ค๋ฅธ ์ชฝ์ ๊ทธ๋ํ์ดํธ
(Graphite)๋ก ์ฝํ ํ ํ ๋ํฌ๋กฌ์์ด์ด(Nichrome wire)๋ก ์คํฐ์น
ํ์ฌ ์นด๋ชจํ๋ผ์ฅฌ ๊ตฐ๋ณต ์ง๋ฌผ์ ์ ์ํ์๋ค. ์ ์๋ ์ง๋ฌผ์ ์ ์
์ ๊ฑธ๋ฉด, ๋ํฌ๋กฌ์์ด์ด๋ฅผ ๋ฐ๋ผ ๊ทธ๋ํ์ดํธ๋ก ์ฝํ ๋ ๋ฉด์ ์ ๋ฅ
๊ฐ ํ๋ฅด๋ฉด์ ์ด์ด ๋ฐ์ํ์ฌ ์ง๋ฌผ์ ์จ๋๊ฐ ๋ณํด ์นด๋ชจํ๋ผ์ฅฌ ํ
๋ฆฐํ ํจํด์ ์์ด ๋ น์์์ ๊ฐ์์ผ๋ก ๋ฐ๋๊ฒ ๋๋ค. ์ด์ ๊ฐ์
์นด๋ชจํ๋ผ์ฅฌ ๊ตฐ๋ณต ์ง๋ฌผ์ ํ๋์ ๊ตฐ๋ณต์ ์ฐฉ์ฉํ ์ฑ๋ก ์๋ก ๋ค๋ฅธ
์งํ์์ ์์ฅ์ด ๊ฐ๋ฅํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ตฐ์ฌ ์ด๋ ์ ์ฉ์ดํ๋ค. ์ด
์ฐ๊ตฌ์์ ๊ฐ๋ฐ๋ ์นด๋ชจํ๋ผ์ฅฌ ๊ตฐ๋ณต ์ง๋ฌผ์ ๋ฉด ์ง๋ฌผ์ ์ด์ฉํ ์
์ง๋ฌผ์ผ์๋ก์จ ๊ทธ๋ํ์ดํธ๋ฅผ ์ฝํ ํ ๋ฉด ์ง๋ฌผ์ ๋ํฌ๋กฌ์์ด์ด๋ฅผ
์คํฐ์นํ์์ผ๋ฏ๋ก ์ธ์ ๋ณํํ์ผ๋ก ๋ถ๋ฅ๋๋ค(Fig. 8(b);
Karpagam et al., 2017).
5. ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ์ ์ฉ
์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ฅผ ์๋ฅ์ ์ ์ฉํ๊ฒ ๋๋ฉด, ์ฌ๋์ ์์ง์
๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์ฌ์ฅ์ ์ ๊ธฐ์ ํ๋ ์ํ๋ฅผ ์ธก์ ํ๋ ์ฌ์ ๋
(Electrocardiogram, ECG), ๊ทผ์ก ๋ฐ ์ ๊ฒฝ์์ ์ผ์ด๋๋ ์ ๊ธฐ์
ํ๋ ์ํ๋ฅผ ์ธก์ ํ๋ ๊ทผ์ ๋(Electromyogram, EMG) ๋ฑ ๊ฐ์ข
์์ฒด์ ํธ๋ฅผ ์ธก์ ํ ์ ์๋ ์ค๋งํธ์๋ฅ๋ฅผ ๊ตฌํํ ์ ์๋ค.
์๋ ฅ์ผ์ ์ค ์์ ์์๋ฅผ ์ด์ฉํ ์ ํญ(Resistive)ํ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ค
๋งํธ์๋ฅ์ ์ ์์ ๊ณต๊ธํ๋ ์ค์์น(Switch)๋ก ์ด์ฉํ๊ฑฐ๋ ๊ฑธ
์ ์ ๋๋ ์์ ์์ธ ๋ฑ์ ์ธก์ ํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉํ ์ ์๋ค. ์คํธ
๋ ์ธ์ผ์๋ ํ๋ถ ๋ถํผ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ์์ฐจ ๋๋ ์ ๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์
๋ณํ๋ฅผ ์ด์ฉํด ํธํก(Respiration) ํ์๋ฅผ ์ธก์ ํ๊ฑฐ๋ ์ธ์ฒด ํ๋ฉด
์ ๋งฅ์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ์์ฐจ๋ก ๋งฅ๋ฐ(Pulse) ๋ฑ์ ์ธก์ ํ ์ ์
๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ํธํก ๋ฐ ๋งฅ๋ฐ ์ธก์ ์ฉ ์ผ์๋ก ์ ์ฉํ ์ ์๋ค. ๋ํ
์๋ฅ์ ์ ๊ทน์ ์ ์ฉํ๋ค๋ฉด, ์ธ์ฒด์์ ๋ฐ์ํ๋ ์ฌ์ ๋, ๊ทผ์ ๋
๋ฑ์ ๋ค์ํ ์ ๊ธฐ์ ํ๋ ์ํ๋ฅผ ์ธก์ ํ ์ ์๋ค. ๊ด์ผ์๋ ์ฒด
๋ด์ ํ์ค ์ฐ์ ๋๋, ํ๋น ๋ฑ์ ์์น๋ฅผ ์ธก์ ํ ์ ์์ผ๋ฏ๋ก
์๋ฅ์ ์ ์ฉํ์ฌ ์ค์๊ฐ์ผ๋ก ๋ชจ๋ํฐ๋งํ ์ ์๊ฒ ๋๋ค๋ฉด, ์ง๋ณ
์กฐ๊ธฐ์ง๋จ ๋๋ ๋น๋จํ์์ ์๊ธ ์ํฉ ์ ์ ์ํ ๋์ฒ์ ๋์์ด
๋ ์ ์๋ค. ๋ฐ์ด์ค์ผ์๋ ์ ์ฐ, ์ฝ๋ ์คํ ๋กค, ํ๋น ๋ฑ ์ํํ
์์์ ์์น๋ฅผ ์ธก์ ํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉํ ์ ์์ผ๋ฏ๋ก ํด๋น ์์น๋ฅผ ํ
๋ณดํ์ฌ ๋ฐ์ดํฐ ๋ถ์ํ๊ฒ ๋๋ฉด, ๊ฐ์ธ ๋ง์ถคํ ๊ฑด๊ฐ๊ด๋ฆฌ์งํ๋ฅผ ๋
์ถํ ์ ์๋ค. ๋ง์ง๋ง์ผ๋ก ์จ์ต๋์ผ์๋ ์ธ๋ถํ๊ฒฝ ์ธก์ ์ ๋ฐ๋ฅธ
์๋ณต๊ธฐํ(Clothing climate) ์กฐ์ ์ ์ฌ์ฉ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ์๋ณต ๋ด ์จ์ต
๋๋ ์จ์ด ์๋ฆฌ์ ์พ์ ์ฑ(Thermophysiological comfort)์ ๊ฒฐ์
ํ๋ ์ค์ํ ์์๋ก์จ ์๋ฅ์ ์จ์ต๋์ผ์๋ฅผ ์ ์ฉ ์ ์ธ๋ถ๊ธฐ์จ
Fig. 7. Biosensors. (Baysal et al., 2014, Coyle et al., 2010).
์จ์ด๋ฌ๋ธ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ ์ํ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ๋ถ๋ฅ ๋ฐ ๊ณ ์ฐฐ 705
์ด๋ ์ต๋์ ๋ฐ๋ผ ์๋ณต๊ธฐํ๋ฅผ ์กฐ์ ํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉ๋ ์ ์๋ค.
6. ๊ฒฐ ๋ก
์ด ์ด์ค์์๋ ์์ฒด์ ํธ ์ธก์ ์ฉ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ๊ฐ๋
์ ์ ์ํ๊ณ ๋ถ๋ฅํ์ฌ ์ผ์์ ๋ํ ์ดํด๋๋ฅผ ๋์ด๊ณ , ์ ๊ธฐ์ ๋
์ฑ ์ฌ๋ฃ์ ๋ฐ๋ฅธ ํน์ฑ ์ฐจ์ด์ ๋ํ ์ ๋ณด๋ฅผ ์ ๊ณตํ๊ธฐ ์ํด ๋ค์
ํ ๋ถ์ผ์์ ์ด๋ฃจ์ด์ง ์ฐ๊ตฌ๋ค์ ๊ณ ์ฐฐํ์๋ค.
์๋ ฅ์ผ์๋ 1-2 pF์ ์์ ์ปคํจ์ํด์ค ๋ณํ์๋ ์ผ์๋ก์จ์
์ฑ๋ฅ์ ๊ตฌํํ ์ ์์์ด ํ์ธ๋์๋ค. ์๋ ฅ์ผ์๋ ๋๋ถ๋ถ ์ง๋ฌผ
์์ค์์ ์ฝํ ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ธ์ ๋ณํํ์ผ๋ก ์ ์กฐ๋๊ณ
์์ผ๋ ์ค์ด๋ ์ฌ์ ์์ค์์ ์ ์ง๋ฌผ, ํธ์ฑ๋ฌผ, ๋ถ์งํฌ ๋ฑ์ผ๋ก
๊ตฌํํ์ฌ ์๋ฅ์ ์ ์ฉ ์ ์ด์ง๊ฐ์ ์ต์ํํด์ผ ํ๋ค. ๋ฐ๋ฉด์,
์คํธ๋ ์ธ์ผ์๋ 1 kฮฉ/cm ์ดํ ์์ค์์ ์์ ์ ์ธ ์ผ์ฑ์ด ๊ฐ๋ฅ
ํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์คํธ๋ ์ธ์ผ์๋ ๋ฐ๋ณต์ ์ธ ๊ธธ์ด ๋ณํ์ ์
ํด ๋ฐ์ํ๋ ์ ๊ธฐ์ ์ฑ๋ฅ์ ์์ค์ด ํด๊ฒฐํด์ผ ํ ๊ณผ์ ๋ก, ์ ์ถ
์ฑ์ ๊ฐ์ง ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ฌ๋ฃ์ ํ์์ด ํ์ํ๋ค. ์ ๊ทน์ ๊ฒฝ์ฐ์
๋ ๊ฒ ํํ๋ณด๋ค๋ ๊ฑด์กฐ ์ ๊ทน ํํ์ ํ ์คํ์ผ ์ ๊ทน์ด ์ ์กฐ๋๊ณ
์์ผ๋ฉฐ, ์ฅ์๊ฐ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ ์ํด์๋ 10 ฮฉ/cm ์ดํ ์์ค์ ์
๊ธฐ์ ํญ๊ฐ์ด ์๊ตฌ๋๋ค.
์ ๊ทน์ ์๋ฅ์ ์ ์ฉ ์ ์ฑ๋ฅ์ ๋ฐํํ ์ ์๋ ๋์ ์ ๊ธฐ์
๋์ฑ๊ณผ ๋๋ถ์ด ์ธ์ฒด ์นํ์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ ธ์ผ ํ๋ค.
๊ด์ผ์๋ POF๋ฅผ ์ง๋ฌผ์ ์ ๋ธ๋ก์ด๋๋งํ์ฌ ์ฅ๊ฐ ํํ๋ก ๊ตฌํํ
๊ฑฐ๋ ์ผ๋ฐ ์ฌ์ ์ ์ง์กฐํ๋ ๋ฐฉ์์ ๋ฐ๋ผ ์ ์กฐ๋๊ณ ์๋ค. ๊ด์ผ
์๋ ์ง์กฐ ์ธ์ ๋ํ , ์คํฐ์น ๋ฑ ์๋ก์ด ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ ์กฐ
ํ์ฌ ์ฐฉ์ฉ๊ฐ๊ณผ ์ฑ๋ฅ์ ํจ๊ป ํฅ์์ํฌ ์ ์๋ ์ฌ๋ฃ์ ๋ํ ์ฐ
๊ตฌ๊ฐ ํ์ํ๋ค. ๋ํ ๋ฐ์ด์ค์ผ์๋ ๋์ด๋ ์นจ ๋ฑ์ ์ฒด์ก์ ๋น
์นจ์ต์ ์ผ๋ก ์์งํ๊ณ , ์ฒด์ก ์ค์ ํน์ ๋ฌผ์ง์ ๊ฐ์งํ๋ ๊ฒ์ ๋ชฉ
ํ๋ก ํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์๋ง ํํ์ ๋ฐ์ด์ค์ผ์๋ก ํ์ค ๋น์ ๋๋
๋ฅผ ์ธก์ ํ๋ ์ฐ๊ตฌ ๋ฑ์ด ๋ณด๊ณ ๋๊ณ ์๋ค. ๋ฐ์ด์ค์ผ์๋ ์ฒด์ก์ ๋น
์นจ์ต์ ์ผ๋ก ์์งํ ์ ์์ผ๋ฉด์ ์ฌ๋ฌ ๋ฒ ์ธํ ์์๋ ์ฑ๋ฅ์
์ ์งํ๋ ์ฌ๋ฃ์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ์ํ๋ค. ๋์ผ๋ก ์จ์ต๋์ผ์๋
์ธ๋ถํ๊ฒฝ์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ ์๋ณต ๋ด์ ์จ๋๋ ์ต๋๋ฅผ ์กฐ์ ํ๋ ์ฉ
๋์ ๋ฅ๋์ผ์์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค. ์จ์ต๋์ผ์๋
์จ๋๋ ์ต๋์ ๋ฐ๋ผ ๋ฌผ์ง ์ํ๊ฐ ๋ณํ๋ ํ์๊ธฐ์ต๊ณ ๋ถ์๋ฅผ ์ฌ
๋ฃ๋ก ํ์ฌ ๊ฐ๋ฐ๋๊ณ ์๋๋ฐ, ์ด๋ฅผ ํ ์คํ์ผํํ๊ธฐ ์ํ ์ ์กฐ ๋ฐฉ
๋ฒ์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ ธ์ผ ํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ธ๋ค.
์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ์ฐ๊ตฌ๋ ์ฌ์ ์ฌ๋ฃํ, ์๋ฅํ ๋ฟ๋ง ์๋
๋ผ ์ ๊ธฐยท์ ์๊ณตํ, ๊ณ ๋ถ์ํํ ๋ฑ ๋คํ์ ์ ์ตํฉ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ์ํ
๋ถ์ผ์ด๋ค. ์๋ ฅ์ผ์, ์ ๊ทน, ์คํธ๋ ์ธ์ผ์, ๊ด์ผ์, ๋ฐ์ด์ค์ผ์,
์จ์ต๋์ผ์ ๋ฑ์ ํ ์คํ์ผ ๋ด์ ํ ์์๋ก ํตํฉํ์ฌ ์๋ฅ์ ์
์ฉํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์ธ์ฒด ์ ํฉ์ฑ, ์ฐฉ์ฉ์ฑ๊ณผ ๋๋ถ์ด ์ ๊ธฐ์ ์ฑ๋ฅ์
๋์์ ๊ฐ์ถ์ด์ผ ํ๋ค.
์จ์ด๋ฌ๋ธ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ฉ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๋ ์ธ์ฒด
์ ๋ฐ์ฐฉํ ์ํ๋ก ์ฌ์ฉํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ํผ๋ถ ์ ์ด ์ ์ผ์ฆ ๋ฑ์ด
๋ฐ์ํ์ง ์๋ ์ฌ๋ฃ๋ก ํ๋ฉด์ ์ฒ๋ฆฌํ๋ ๊ฒ์ด ์ค์ํ๋ค. ํด๋ฆฌ๋
๋ฉํธ์ค๋ก์ฐ(Polydimethylsiloxane, PDMS)๊ณผ ๊ฐ์ ์ ์ฐ์ฑ์ด ๋ฐ
์ด๋ ๊ณ ๋ถ์ ๋ฌผ์ง์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ํ๋ฉด์ ์ฒ
๋ฆฌํ๋ฉด, ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ฌ๋ฃ๊ฐ ์ง์ ์ ์ผ๋ก ํผ๋ถ์ ๋ฟ์ง ์์ ์์
ํ๊ฒ ์์ฒด์ ํธ๋ฅผ ์ผ์ฑํ ์ ์๋ค. PDMS๋ ์ค๋ฆฌ์ฝ ๊ณ์ด์ ๊ณ
๋ฌด๋ก ํฌ๋ช ํจ, ๊ฐ๋ฒผ์, ํ๋ ฅ์ฑ, ์ ์ถ์ฑ ๋ฑ์ ํน์ง์ ๊ฐ์ง๋ฉฐ ์ธ์ฒด
์ ๋ฌดํดํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์๋ฅ ์ธ์๋ ์์ฝํ, ์ํ, ํ์ฅํ ๋ฑ์ ์
๋ฃ๋ก๋ ์ฐ์ธ๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ PDMS๋ ํฌ์ต์จ(Water vapor transmission
rate, WVTR)์ด ๋์ ์ฅ์๊ฐ ์์ฒด ์ ์ด ์ ์ฌ๋์ ๋๊ณผ ๊ฐ์
์ฒด์ก์ผ๋ก ์ธํด ์ต๊ธฐ๊ฐ ๋ด๋ถ๋ก ์นจํฌํ์ฌ ์ผ์๊ฐ ์ฐํ๋ ์ํ์ด
์๋ค. ์ด์ ๊ฐ์ ์ผ์์ ์ฐํ๋ ์์ฒด์ ํธ ์ผ์ฑ ์ฑ๋ฅ์ ์ ํ๋ฅผ
์ ๋ฐํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ด๋ฅผ ๋ฐฉ์งํ๊ธฐ ์ํ ๋ณ๋์ ์ฒ๋ฆฌ๊ฐ ํ์ํ๋ค.
์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ์ฐํ๋ฅผ ๋ฐฉ์งํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์ ๊ธฐ์ ๋
์ฑ ๋ฌผ์ง์ด ์ ์ฉ๋ ๋ถ๋ถ์ ๋ด์ง๋ง ์ฒ๋ฆฌ(Thin film encapsulation)
๊ฐ ํ์ํ๋ค. ๋ด์ง๋ง ์ฒ๋ฆฌ๋, ์๋ถ ๋๋ ์ฐ์์ ์ทจ์ฝํ ๋ฌผ์ง์
๋ณดํธํ๊ธฐ ์ํ ๊ธฐ์ ๋ก ์ฐํ์๋ฃจ๋ฏธ๋(Al2O3)์ด๋ ์ฐํ์์ฐ(ZnO)
๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ๊ธ์์ฐํ๋ฌผ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ฌ๋ฃ ํ๋ฉด์ ๋ณด
ํธ์ธต์ ๋ง๋ค์ด์ฃผ๋ ๊ฒ์ ๋งํ๋ค(Jeong et al., 2019). ํจ๊ณผ์ ์ธ
์๋ถ ๋ฐ ์ฐ์ ์ฐจ๋จ์ ์ํด์๋ ์ ๊ธฐ์ ๋์ฑ ์ฌ๋ฃ์ ์ข ๋ฅ์ ๋ฐ๋ผ
ํํ์ ํน์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ ๋ด์ง๋ง ์ฒ๋ฆฌ๊ฐ ํ์ํ๋ค. ๋ํ ์ค๋งํธํ
์คํ์ผ์ผ์์ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ๋ฐ๋ณต์ ์ธ ์ธ์ฅ์ด๋ ๊ตฝํ๊ณผ ๊ฐ์ ๊ฐํนํ
ํ๊ฒฝ์์๋ ๊ฒฌ๋ ์ ์๋ ๋ด๊ตฌ์ฑ๋ ๊ณ ๋ คํด์ผ ํ๋ค.
์ด์ ๋ฐ๋ผ ์ ๊ธฐ์ ์ฑ๋ฅ๊ณผ ํ ์คํ์ผ ๊ณ ์ ์ ํน์ฑ์ ์์ง ์
์ผ๋ฉด์ PDMS์ ๊ฐ์ ๊ณ ๋ถ์ ๋ฌผ์ง์ ์ฒ๋ฆฌํ ์ ์๋ ๋ฐฉ๋ฒ์
๋ํ ๋ชจ์์ด ํ์ํ๋ค. ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์๊ฐ ํตํฉ๋ ํํ์ ์
๋ฅ๋ ์ค์๊ฐ์ผ๋ก ์ง์์ ์ธ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ฏ๋ก ๊ฐ
์ธ์ ๊ฑด๊ฐ๊ด๋ฆฌ๋ฅผ ์ํ ๋ฐ์ดํฐ ์์ง์ ์ฉ์ดํ๋ค. ํฅํ ์ค๋งํธํ
์คํ์ผ์ผ์๋ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ฉ ์จ์ด๋ฌ๋ธ ๊ธฐ์ ์ ํต์ฌ์ด ๋
์ด ์ ์ฌ์ ํ์ฉ์ด ๋ฌดํํ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ธฐ๋๋๋ค.
๊ฐ์ฌ์ ๊ธ
์ด ๋ ผ๋ฌธ์ 2019๋ ๋ ์ ๋ถ(๋ฏธ๋์ฐฝ์กฐ๊ณผํ๋ถ)์ ์ฌ์์ผ๋ก ํ๊ตญ
์ฐ๊ตฌ์ฌ๋จ์ ์ง์์ ๋ฐ์ ์ํ๋์์ผ๋ฉฐ(No. NRF-2019R1F1A
1060955), 2019๋ ๋ BK21ํ๋ฌ์ค ์ฌ์ (์ฐ์ธ๋ํ๊ต ์๋ฅํ๊ฒฝํ
๊ณผ)์ ์ํ์ฌ ์ง์๋ ์ฐ๊ตฌ์.
References
Baysal, G., รnder, S., Gocek, I., Trabzon, L., Kฤฑzฤฑl, H., Kok, F. N., & Kayaoglu, B. K. (2014). Microfluidic device on a nonwoven fabric: A potential biosensor for lactate detection. Textile Research
Journal, 84(16), 1729-1741. doi:10.1177/0040517514528565Bernanose, A. (1955). The mechanism of organic electroluminescence.
Journal of Chemical Physics, 52, 396-400.Blucher, J. T., Narusawa, U., Katsumata, M., & Nemeth, A. (2001).
Continuous manufacturing of fiber-reinforced metal matrix composite wires? Technology and product characteristics. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 32(12), 1759-1766. doi: 10.1016/S1359-835X(01)00024-0
Castano, L. M., & Flatau, A. B. (2014). Smart fabric sensors and e-
706 ํ๊ตญ์๋ฅ์ฐ์ ํํ์ง ์ 21๊ถ ์ 6ํธ, 2019๋
textile technologies: A review. Smart Materials and Structures, 23(5), 053001. doi:10.1088/0964-1726/23/5/053001
Chang, C. L., Fix, K., & Wang, W. C. (2010). Reliability of PEDOT- PSS strain gauge on foam structure. Proceedings of the Inter-
national Society for Optics and Photonics 2010 Spring Conference; San Diego, California, USA, pp. 7-11, March, Bellingham, WA, USA: SPIE. doi:10.1117/12.847701
Cho, H. S., Jang, E. J., & Cho, G. S. (2019). Characteristics of PEDOT:PSS Impregnated Polyurethane Nanoweb with Post- Thermal-Treatment. Proceedings of the Fiber Society 2019 Annual
Spring Conference, Tsim Sha Tsui, Hong Kong, China, pp. 21-23, May, Meade, MD, USA: Fiber Society.
Corres, J. M., Garcia, Y. R., Arregui, F. J., & Matias, I. R. (2011). Optical fiber humidity sensors using PVdF electrospun nanowebs. IEEE Sensors Journal, 11(10), 2383-2387. doi:10.1109/JSEN.2011. 2123881
Coyle, S., Lau, L., Moyna, N., OโGorman, D., Diamond, D., Francesco, F., Costanzo, D., Salvo, P., Trivella, M., De Rossi, D. M., Taccini, N., Paradiso, R., Porchet, J. A., Ridolfi, A., Luprano, J., Chuzel, C., Lanier, T., Revol-Cavalier, F., Schoumacker, S., Mourier, V., Chartier, I., Convert, R., De-Moncuit, H., & Christina, B. (2010). BIOTEX-Biosensing textiles for personalised healthcare management. IEEE Transactions on Information
Technology in Biomedicine, 14(2), 364-370. doi:10.1109/TITB.2009. 2038484
Griffiths, D. J., & Reeves, A. (1999). Electrodynamics. introduction to
electrodynamics (3rd ed.). New Jersey: Prentice Hall.Ivetic, M., Mojovic, Z., & Matija, L. (2003). Electrical conductivity of
fullerene derivatives. Materials Science Forum Trans Tech
Publications Ltd., Zurich-Uetikon, Switzerland. 413, 49-52. doi:10. 4028/www.scientific.net/MSF.413.49
Jang, E. J., & Cho, G. S. (2018). Development of PU nanoweb based electroconductive textiles and exploration of applicability as a transmission line for smart clothing. Fashion & Textile Research
Journal, 20(1), 101-107. doi:10.5805/SFTI.2018.20.1.101Jang, E. J., Cho, H. S., & Cho, G. S. (2019a). Enhancing the
conductivity of PEDOT:PSS/PU nanoweb via dimethyl sulfoxide solvent treatment. Proceedings of the Fiber Society 2019 Annual
Spring Conference, Tsim Sha Tsui, Hong Kong, China, pp. 21-23, May, Meade, MD, USA: Fiber Society.
Jang, E. J., Hang, L., & Cho, G. S. (2019b). Characterization and exploration of polyurethane nanofiber webs coated with graphene as a strain gauge. Textile Research Journal, 89(23-24), 4980-4991. doi:10.1177/0040517519844604
Jeong, E. G., Jeon, Y., Cho, S. H., & Choi, K. C. (2019). Textile-based washable polymer solar cells for optoelectronic modules: Toward self-powered smart clothing. Energy & Environmental Science, 12(6), 1878-1889. doi:10.1039/C8EE03271H
Karpagam, K. R., Saranya, K. S., Gopinathan, J., & Bhattacharyya, A. (2017). Development of smart clothing for military applications using thermochromic colorants. The Journal of the Textile Institute, 108(7), 1122-1127. doi:10.1080/00405000.2016.1220818
Kim, I. H., Lee, E. G., Jang, E. J., & Cho, G. S. (2018). Characteristics of polyurehtane nanowebs treated with silver nanowire solutions as strain sensors. Textile Research Journal, 88(11), 1215-1225. doi:10.1177/0040517517697647
Kim, I. H., & Cho, G. S. (2018). Polyurethane nanofiber strain sensors
via in-situ polymerization of polypyrrole and application to monitoring joint flexion. Smart Materials Structures, 27(7), 075006. doi:10.1088/1361-665X/aac0b2
Kim, J., Campbell, A. S., de รvila, B. E. F., & Wang, J. (2019). Wearable biosensors for healthcare monitoring. Nature Biotechnology.
37, 389-406. doi:10.1038/s41587-019-0045-yLee, E. G., & Cho, G. S. (2019). PU nanoweb-based textile electrode
treated with single-walled carbon nanotube/silver nanowire and its application to ECG monitoring. Smart Materials Structures, 28(4), 045004. doi:10.1088/1361-665X/ab06e0
Masuda, A., Murakami, T., Honda, K., & Yamaguchi, S. (2006). Optical properties of woven fabrics by plastic optical fiber. Journal
of Textile Engineering, 52(3), 93-97. doi:10.4188//jte.52.93Mukai, K., Asaka, K., Wu, X., Morimoto, T., Okazaki, T., Saito, T., &
Yumura, M. (2016). Wet spinning of continuous polymer-free carbon-nanotube fibers with high electrical conductivity and strength. Applied Physics Express, 9(5), 055101. doi:10.7567/APEX.9.055101
Pan, L. S., & Kania, D. R. (1994). Diamond: electronic properties and
applications. Berlin: Springer.Pani, D., Achilli, A., Spanu, A., Bonfiglio, A., Gazzoni, M., & Botter,
A. (2019). Validation of polymer-based screen-printed textile electrodes for surface EMG detection. IEEE Transactions on
Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 27(7), 1370-1377 doi:10.1109/TNSRE.2019.2916397
Park, S. H., Lee, H. B., Yeon, S. M., Park, J., & Lee, N. K. (2016). Flexible and stretchable piezoelectric sensor with thickness- tunable configuration of electrospun nanofiber mat and elastomeric substrates. ACS Applied Materials & Interfaces, 8(37), 24773- 24781. doi:10.1021/acsami.6b07833
Park, S. Y., Shin, M. K., Kim, H. J., Yeo, C. S., Cho, Y. J., & Cho, K. R. (2017). Method for manufacturing graphene oxide fiber, graphene fiber, and graphene or graphene (oxide) composite fiber by using elelctric field-induced wet spinning process. KO. Patent
No. WO 2017/188564A1.
Peters, K. (2010). Polymer optical fiber sensors -a review. Smart
Materials and Structures, 20(1), 013002. doi:10.1088/0964-1726/ 20/1/013002
Rothmaie r, M., Luong, M., & Clemens, F. (2008a). Textile pressure sensor made of flexible plastic optical fibers. Sensors, 8(7), 4318- 4329. doi:10.3390/s8074318
Rothmaier, M., Selm, B., Spichtig, S., Haensse, D., & Wolf, M. (2008b). Photonic textiles for pulse oximetry. Optics Express, 16(17), 12973-12986. doi:10.1364/OE.16.012973
Rubacha, M., & Zieba, J. (2007). Magnetic cellulose fibres and their application in textronics. Fibres & Textiles in Eastern Europe, 15(5), 64-65.
Selm, B., Gurel, E. A., Rothmaier, M., Rossi, R. M., & Scherer, L. J. (2010). Polymeric optical fiber fabrics for illumination and sensorial applications in textiles. Journal of Intelligent Material
Systems and Structures, 21(11), 1061-1071. doi:10.1177/1045389X 10377676
Serway, R. A., & Jewett, J. W. (1998). Principles of physics (Vol. 1). Fort Worth, TX: Saunders College Pub.
Sinha, S. K., Noh, Y., Reljin, N., Treich, G. M., Hajeb-Moham- madalipour, S., Guo, Y., ... & Sotzing, G. A. (2017). Screen- printed PEDOT: PSS electrodes on commercial finished textiles for electrocardiography. ACS Applied Materials & Interfaces,
์จ์ด๋ฌ๋ธ ์์ฒด์ ํธ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ ์ํ ์ค๋งํธํ ์คํ์ผ์ผ์์ ๋ถ๋ฅ ๋ฐ ๊ณ ์ฐฐ 707
9(43), 37524-37528. doi:10.1021/acsami.7b09954Sprogis, S. K., Currey, J., & Considine, J. (2019). Patient acceptability
of wearable vital sign monitoring technologies in the acute care setting: a systematic review. Journal Clinicla Nursing, 28(15-16), 2732-2744. doi:10.1111/jocn.14893
Takamatsu, S., Kobayashi, T., Shibayama, N., Miyake, K., & Itoh, T. (2011). Meter-scale surface capacitive type of touch sensors fabricated by weaving conductive-polymer-coated fibers. In 2011
Symposium on Design, Test, Integration & Packaging of MEMS/
MOEMS (DTIP). pp. 142-147. IEEE.Van Langenhove, L., & Hertleer, C. (2004). Smart clothing: a new life.
International Journal of Clothing Science and Technology, 16(1/
2), 63-72. doi:10.1108/09556220410520360Zeng, W., Shu, L., Li, Q., Chen, S., Wang, F., & Tao, X. M. (2014).
Fiber based wearable electronics: a review of materials, fabrication, devices, and applications. Advanced Materials, 26(31), 5310- 5336. doi:10.1002/adma.201400633
Zhong, Y., Zhang, F., Wang, M., Gardner, C. J., Kim, G., Liu, Y., ... & Chen, R. (2017). Reversible humidity sensitive clothing for personal thermoregulation. Scientific Reports, 7, 44208. doi:10.1038/srep44208
(Received 20 September, 2019; 1st Revised 11 October, 2019;
2nd Revised 22 October, 2019; Accepted 24 October, 2019)