KR101441036B1 - 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물 및 이를 이용한 다기능 맞춤형 의류 제품 - Google Patents

신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물 및 이를 이용한 다기능 맞춤형 의류 제품 Download PDF

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홍윤광
오경택
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재단법인 한국자카드섬유연구소
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Abstract

본 발명은 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영구 도전소재를 활용하여 신체보호 및 제어기능을 지원 할 수 있도록 제직기술을 적용하여 다층구조를 가지도록 제직된 직물이며, 도전사와 극세사(High multi-filaments)를 복합 적용하여 도전성의 장점을 최대한 발현하면서, 건강보호 기능의 요소 도입을 통한 센서 및 발열, 저주파 직물의 3D 구조적 직물로 제어기능을 복합적으로 발현할 수 있는 IT 전자 기술이 융합된 스마트 기능 등을 적용할 수 있는 다기능 맞춤형 아웃도어 제품을 제공할 수 있는 다층구조 도전성 직물에 관한 것이 개시된다.
본 발명에서는 (1) 하이멀티(High multi)사를 경사와 위사로 하여 제직된 제1직물층과; (2) 경사로 하이멀티(High multi)사를 사용하고, 위사로 천연섬유를 사용하여 제직된 제2직물층과; (3) 경사로 발열과 차폐기능을 갖는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 사용하고, 위사로 발열과 차폐기능을 갖는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 사용하여, 중심층을 이루는 위사부가 공급되는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 1:3~1:5의 구성비로 제직되고, 상기 중심층의 내외부층을 형성하는 경사부의 구성은 공급되는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 2:10~20의 구성비로 제직된 다층구조 도전성 직물층으로 구성되며,
상기 도전성 직물층은 제1경사(54)가 제1위사(64)와 제2위사(66)를 교차하여 제직되며, 제2경사(52)가 제3위사(62)와 제2위사(66)를 교차하여 제직되며, 상기 제1경사(54)와 제2경사(52)가 상기 제2위사(66)를 축으로 상호 대칭이 되는 구조로 제직되어 다층구조를 이루고,
상기 도전성 직물층이 상기 제1직물층과 제2직물층의 사이에 위치되도록 구성되고, 각 직물층은 하이멀티(High multi)사인 결속사를 사용하여 결속시켜 구성되며, 상기 제1직물층이 피복층부로, 상기 제2직물층이 내피부로 사용되는 다층구조 도전성 직물이 제공된다.

Description

신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물 및 이를 이용한 다기능 맞춤형 의류 제품{Multi-layered conductive textile and multi-functional demand clothes used thereby}
본 발명은 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영구 도전소재를 활용하여 신체보호 및 제어기능을 지원 할 수 있도록 제직기술을 적용하여 다층구조를 가지도록 제직된 직물이며, 도전사와 극세사(High multi-filaments)를 복합 적용하여 도전성의 장점을 최대한 발현하면서, 건강보호 기능의 요소 도입을 통한 센서 및 발열, 저주파 직물의 3D 구조적 직물로 제어기능을 복합적으로 발현할 수 있는 IT 전자 기술이 융합된 스마트 기능 등을 적용할 수 있는 다기능 맞춤형 아웃도어 제품을 제공할 수 있는 다층구조 도전성 직물에 관한 것이다.
최근 하이테크놀로지와 의류가 결합된 스마트 의류는 1960년대 컴퓨터 기기를 분리하여 인체에 부착한다는 개념인 웨어러블 컴퓨터(Wearable Computer)에서 출발하였다. 웨어러블 컴퓨터는 직접 통제할 수 있는 개인적 공간 내에 포함되어 끊임없이 작동하면서 사용자와 상호작용을 할 수 있는 컴퓨터로서, 항상 전원이 켜져 있어 언제라도 사용이 가능하다는 특징을 가지고 있는 의복과 결합된 컴퓨터라고 규정되기도 했었는데, 근래에 스마트 의류의 개념은 새롭게 변모되어 일상생활에서 착용되는 의류에 IT기능을 부가함으로써 고도의 생활편의성을 갖춘 고부가가치를 부여하는 새로운 의류로 정의된다.
즉, 스마트 의류란 미래 일상생활에 필요한 각종 디지털 장치와 기능을 의복 내에 통합시킨 신종 의류라 할 수 있다. 이러한 스마트 의류를 위한 스마트 소재는 일반 의류 소재와는 달리 전기적 성질을 띠는 소재라는 의미에서 흔히 E-Textile이라는 용어가 사용된다.
스마트 의류는 일반 직물과 다름없는 질감과 촉감을 주면서도 디지털 신호를 전달하는 전도성 섬유재료, 직물신호선, 직물입력장치, 광섬유 직조원단, 바이오 프로텍션 섬유 등 지금까지 실현되지 못한 고성능 특수섬유 개발이 이루어지고 있다.
이러한 고성능 특수섬유와 디지털 기능이 부가된 mp3기능의류, 헬스케어의류, 발열기능을 갖춘 아웃도어 스포츠 의류, 광섬유 의류, 디지털 컬러의류, 미아방지용 어린이 내의 등을 제품화해 나가고 있다.
스마트 섬유는 유동성과 활동성, 내구성에 모두 만족스러운 결과가 도달되어야 한다. 즉, 스마트 의류의 기초가 될 수 있는 원단은 다음의 동적 착용성이 필요하다 할 수 있다. 우선 착용자와 기기의 물리적 측면에 대한 기준으로서 부착위치, 기기의 형태, 착용자의 동작, 착용자의 신체공간인식, 신체치수변화, 기기의 탈부착방법이다.
또한, 착용자와 근접 환경과의 관계에 따라 기기의 구성, 기기의 무게, 물리적 근접성, 감각측면에서의 상호작용, 온도 쾌적성, 미적/심리적 만족성,장시간 사용효과 등이다.
이러한 스마트 의류에 사용할 수 있는 스마트 소재의 원단은 전기전도성을 가지며 원단안에 전기적 신호를 전달하고 전달 받을 수 있도록 구성되어야 한다.
1. 대한민국등록특허공보 제10-1082856호 2. 대한민국공개특허공보 제10-2008-0036135호
본 발명에서는 영구 도전소재를 활용하여 신체보호 및 제어기능을 지원 할 수 있도록 제직기술을 적용하여 다층구조를 가지도록 제직된 직물이며, 도전사와 극세사(High multi-filaments)를 복합 적용하여 도전성의 장점을 최대한 발현하면서, 건강보호 기능의 요소 도입을 통한 센서 및 발열, 저주파 직물의 3D 구조적 직물로 제어기능을 복합적으로 발현할 수 있는 IT 전자 기술이 융합된 스마트 기능 등을 적용할 수 있는 다기능 맞춤형 아웃도어 제품을 제공할 수 있는 다층구조 도전성 직물을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
또한, 본 발명에서는 다층구조 도전성 직물을 이용하여 제조된 다기능 맞춤형 의류제품을 제공하는 것을 다른 해결과제로 한다.
상기한 과제를 해결한 본 발명의 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물은
(1) 하이멀티(High multi)사를 경사와 위사로 하여 제직된 제1직물층과,
(2) 경사로 하이멀티(High multi)사를 사용하고, 위사로 천연섬유를 사용하여 제직된 제2직물층과,
(3) 경사로 발열과 차폐기능을 갖는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 사용하고, 위사로 발열과 차폐기능을 갖는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 사용하여, 중심층을 이루는 위사부가 제직시 공급되는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 1:3~1:5의 구성비로 제직되고, 상기 중심층의 내외부층을 형성하는 경사부의 구성은 제직시 공급되는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 2:10~20의 구성비로 제직된 다층구조 도전성 직물층으로 구성되며,
상기 도전성 직물층은 제1경사(54)가 제1위사(64)와 제2위사(66)를 교차하여 제직되며, 제2경사(52)가 제3위사(62)와 제2위사(66)를 교차하여 제직되며, 상기 제1경사(54)와 제2경사(52)가 상기 제2위사(66)를 축으로 상호 대칭이 되는 구조로 제직되어 다층구조를 이루고,
상기 도전성 직물층이 상기 제1직물층과 제2직물층의 사이에 위치되도록 구성되고, 각 직물층은 하이멀티(High multi)사인 결속사를 사용하여 결속시켜 구성되며, 상기 제1직물층이 피복층부로, 상기 제2직물층이 내피부로 사용되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 각 직물층을 구성하는 하이멀티(High multi)사는 75d/144f ~ 100d/288f의 직접 방사 방식으로 생산되어 후공정에서 별도의 분할 공정이 필요없는 폴리에스터 극세사로 Micro soft touch, 벌키성, 유연성, 깊이 있는 색상 효과, 가볍고 다양한 고기능성 부여 가능, 후 가공공정에서 감량에 의한 Loss와 폐수처리 부담이 없어 원가절감 효과가 크며, 다른 합섬섬유으로는 세섬사, 하이멀티(High multi)사로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 도전성 직물층을 구성하는 도전사는 35μ~50μ급 금속사가 1개 또는 다수개의 가닥이 합사된 금속사인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 도전성 직물층을 구성하는 도전사는 금속사가 1개 또는 다수개의 가닥이 합사된 것을 코어사로 사용하여 합성섬유사로 피복층을 구성하는 시스코어형 합연사인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 금속사를 형성하는 도전성 소재는 은, 금, 동, 알루미늄, 철, 아연, 니켈 또는 이들의 합금이거나, 탄소나노튜브인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 합성섬유사는 50d/144f~100d288f인 합성섬유필라멘트사를 사용하여 꼬임수 450~750TM을 만족하도록 형성된 합성사인 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 합연사는 100~150d의 섬도를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 개시되는 직물을 이용한 다기능 맞춤형 의류제품을 제공한다.
본 발명에서 제공되는 다층구조 도전성 직물은 영구도전소재를 기반으로 제직되어 다양한 동적 착용성을 보장하면서 내부의 직물층에 형성된 도전성 직물층에 의해 신체신호 측정 및 발열, 저주파용 원사, 텍스타일센터 및 발열전극, 직물 네트워크 기술 등 섬유 및 의류 기술을 중심으로 신체 신호의 측정 및 발열, 저주파 제어 등의 IT 전자 기술이 융합된 의류를 제공할 수 있고, 또한 의류의 건강/안전 기능이 스카트 앱 서비스로 연계 및 제어 기능을 갖는 다기능 맞춤형 의류 제품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다층구조 도전성 직물의 위사방향 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 다층구조 도전성 직물의 경사방향 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 다층구조 도전성 직물의 위사방향에서 촬영한 SEM 단면사진이다.
도 4는 본 발명의 다층구조 도전성 직물의 경사방향에서 쵤영한 SEM 단면사진이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다 .
첨부도면 도 1은 본 발명의 다층구조 도전성 직물의 위사방향 횡단면도이고, 도 2는 본 발명의 다층구조 도전성 직물의 경사방향 횡단면도이며, 도 3은 본 발명의 다층구조 도전성 직물의 위사방향에서 촬영한 SEM 단면사진이며, 도 4는 본 발명의 다층구조 도전성 직물의 경사방향에서 촬영한 SEM 단면사진이다.
본 발명은 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영구 도전소재를 활용하여 신체보호 및 제어기능을 지원 할 수 있도록 제직기술을 적용하여 다층구조를 가지도록 제직된 직물이며, 도전사와 극세사(High multi-filaments)를 복합 적용하여 도전성의 장점을 최대한 발현하면서, 건강보호 기능의 요소 도입을 통한 센서 및 발열, 저주파 직물의 3D 구조적 직물로 제어기능을 복합적으로 발현할 수 있는 IT 전자 기술이 융합된 스마트 기능 등을 적용할 수 있는 다기능 맞춤형 아웃도어 제품을 제공할 수 있는 다층구조 도전성 직물에 관한 것이 개시된다.
본 발명에 따르면, 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, (1) 하이멀티(High multi)사를 경사(10)와 위사(20)로 하여 제직된 제1직물층(100)과,
(2) 경사(30)로 하이멀티(High multi)사를 사용하고, 위사(40)로 천연섬유를 사용하여 제직된 제2직물층(200)과,
(3) 경사(50)로 발열과 차폐기능을 갖는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 사용하고, 위사(80)로 발열과 차폐기능을 갖는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 사용하여, 중심층을 이루는 위사부가 제직시 공급되는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 1:3~1:5의 구성비로 제직되고, 상기 중심층의 내외부층을 형성하는 경사부의 구성은 제직시 공급되는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 2:10~20의 구성비로 제직된 다층구조 도전성 직물층으로 구성되며,
상기 도전성 직물층은 제1경사(54)가 제1위사(64)와 제2위사(66)를 교차하여 제직되며, 제2경사(52)가 제3위사(62)와 제2위사(66)를 교차하여 제직되며, 상기 제1경사(54)와 제2경사(52)가 상기 제2위사(66)를 축으로 상호 대칭이 되는 구조로 제직되어 다층구조를 이루고,
상기 도전성 직물층(300)이 상기 제1직물층(100)과 제2직물층(200)의 사이에 위치되도록 구성되고, 각 직물층은 하이멀티(High multi)사인 결속사(70)를 사용하여 결속시켜 구성되며, 상기 제1직물층(100)이 피복층부로, 상기 제2직물층(200)이 내피부로 사용되도록 하는 직물 구성을 가진다.
본 발명에 따르면, 상기 각 직물층을 구성하는 하이멀티(High multi)사는 75d/144f ~ 100d/288f의 직접 방사 방식으로 생산되어 후공정에서 별도의 분할 공정이 필요 없는 폴리에스터 극세사로 Micro soft touch, 벌키성, 유연성, 깊이 있는 색상 효과, 가볍고 다양한 고기능성 부여 가능, 후 가공공정에서 감량에 의한 Loss와 폐수처리 부담이 없어 원가절감 효과가 큰 것이 장점이다. 다른 합성섬유로는 세섬사, 하이멀티(High multi)사를 사용할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 상기 도전성 직물층(300)을 구성하는 도전사(52,54)는 35μ~50μ급 금속사가 1개 또는 다수개의 가닥이 합사된 금속사를 사용한다.
본 발명에 따르면, 상기 도전성 직물층(300)을 구성하는 도전사(80, 82)는 금속사가 1개 또는 다수개의 가닥이 합사된 것을 시스코어형 합연사 형태로 사용되며, 합성섬유사는 코어부위로, 금속사는 시스(외층)부위로 된 합연사를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 합연사는 100~150d의 섬도를 가지는 것을 사용하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 금속사를 형성하는 도전성 소재는 은, 금, 동, 알루미늄, 철, 아연, 니켈 또는 이들의 합금을 사용하여 된 금속사이거나, 또는 탄소나노튜브의 전도성 소재를 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 도전사로 사용되는 합연사를 구성하는 상기 합성섬유사는 50d/144f~100d288f인 합성섬유필라멘트사를 사용하여 꼬임수 450~750TM을 만족하도록 형성된 합연사를 사용하는 것이다. 이때, 상기 합연사는 바람직하게는 100~150d의 섬도를 가지는 것을 사용하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 도전성 직물층(300)은 도전사와 하이멀티사를 사용하여 구성함으로써 수분에 대한 안정성, 제조원가, 생산품질 등을 조절할 수 있으므로 용도에 맞게 활용할 수 있다. 바람직하게는 경사부를 구성하는 도전사(82)와 하이멀티(High multi)사(84)의 구성비는 2:10~20의 구성비를 가지도록 제직되는 것이고, 위사부는 도전사(80)와 하이멀티사(86)의 구성비를 1:3~1:5의 비율로 구성되어 제직되는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 도전성 직물층(300)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 제1경사(54)가 제1위사(64)와 제2위사(66)를 교차하여 제직되며, 제2경사(52)가 제3위사(62)와 제2위사(66)를 교차하여 제직되도록 하여, 상기 제1경사(54)와 제2경사(52)가 상기 제2위사(66)로 구성되는 층을 축으로 상호 대칭이 되는 구조로 제직되어 다층구조를 이루는 것이다.
이와 같은 구성을 가지도록 제직된 본 발명의 다층구조 도전성 직물은 그 직물을 구성하고 있는 도전성 소재로 형성된 도전사가 직물에 결속될 수 있는 각종 센서들의 전극으로 사용되어 최근 각광을 받고 있는 IT융합과 관련된 스마트 의류를 제공할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에서 제공되는 다층구조 도전성 직물에 압력센서, 온도센서 등을 결속시켜 생체신호를 전달 받은 직물이 그 도전성 소재에 의해 감지되고, 그 감지된 생체신호를 결속된 각종 센서에 의해 신호를 분석함으로써 그 신호에 따라 생체변화를 감지할 수 있게되는 것이다.
또한, 본 발명에서 제공되는 다층구조 도전성 직물은 영구도전소재를 기반으로 제직되어 다양한 동적 착용성을 보장하면서 내부의 직물층에 형성된 도전성 직물층에 의해 신체신호 측정 및 발열, 저주파용 원사, 텍스타일센터 및 발열전극, 직물 네트워크 기술 등 섬유 및 의류 기술을 중심으로 신체 신호의 측정 및 발열, 저주파 제어 등의 IT 전자 기술이 융합된 의류를 제공할 수 있고, 또한 의류의 건강/안전 기능이 스마트 앱 서비스로 연계 및 제어 기능을 갖는 다기능 맞춤형 의류 제품을 제공할 수 있는 것이다.
이상에서 설명되지 않은 도 3 및 4는 본 발명에 따라 완성된 직물의 위사 및 경사 방향의 단면을 촬영한 단면도이다.
10, 30, 50: 경사
20, 40, 60: 위사
70 : 결속사(하이멀티 사)
80, 82: 도전사
100 : 제1직물층
200 : 제2직물층
300 : 도전성 직물층

Claims (11)

  1. 다층구조 직물에 있어서,
    (1) 하이멀티(High multi)사를 경사와 위사로 하여 제직된 제1직물층과,
    (2) 경사로 하이멀티(High multi)사를 사용하고, 위사로 천연섬유를 사용하여 제직된 제2직물층과
    (3) 경사로 발열과 차폐기능을 갖는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 사용하고, 위사로 발열과 차폐기능을 갖는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 사용하여, 중심층을 이루는 위사부가 제직시 공급되는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 1:3~1:5의 구성비로 제직되고, 상기 중심층의 내외부층을 형성하는 경사부의 구성은 제직시 공급되는 도전사와 하이멀티(High multi)사를 2:10~20의 구성비로 제직된 다층구조 도전성 직물층으로 구성되며,
    상기 도전성 직물층은 제1경사(54)가 제1위사(64)와 제2위사(66)를 교차하여 제직되며, 제2경사(52)가 제3위사(62)와 제2위사(66)를 교차하여 제직되며, 상기 제1경사(54)와 제2경사(52)가 상기 제2위사(66)를 축으로 상호 대칭이 되는 구조로 제직되어 다층구조를 이루고,
    상기 도전성 직물층이 상기 제1직물층과 제2직물층의 사이에 위치되도록 구성되고, 각 직물층은 하이멀티(High multi)사인 결속사를 사용하여 결속시켜 구성되며, 상기 제1직물층이 피복층부로, 상기 제2직물층이 내피부로 사용되는 것을 특징으로 하는 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 직물층을 구성하는 하이멀티(High multi)사는 75d/144f ~ 100d/288f의 직접 방사 방식으로 생산되어 후공정에서 별도의 분할 공정이 필요없는 폴리에스터 극세사인 것을 특징으로 하는 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 직물층을 구성하는 도전사는 35μ~50μ급 금속사가 1개 또는 다수개의 가닥이 합사된 금속사인 것을 특징으로 하는 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 직물층을 구성하는 도전사는 시스코어형 합연사 형태로 사용되며, 상기 합연사는 금속사가 1개 또는 다수개의 가닥이 합사된 것을 시스(외층)부로, 코어부로 합성섬유사를 사용하여 구성된 것을 특징으로 하는 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물.
  5. 제 3 또는 4 항에 있어서,
    상기 금속사를 형성하는 도전성 소재는 은, 금, 동, 알루미늄, 철, 아연, 니켈 또는 이들의 합금이거나, 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 합성섬유사는 50d/144f~100d/288f인 합성섬유필라멘트사를 사용하여 꼬임수 450~750TM을 만족하도록 형성된 합성사인 것을 특징으로 하는 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 합연사는 100~150d의 섬도를 가지는 것을 특징으로 하는 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2직물층을 구성하는 천연섬유는 면, 레이온, 양모, 명주, 마 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 신체보호 및 제어기능을 지원할 수 있는 다층구조 도전성 직물.
  11. 제1항 내지 제6항, 제9항 내지 제10항 중 어느 한 항 기재의 직물을 이용하여 제조된 다기능 맞춤형 의류 제품.












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