KR101578662B1

KR101578662B1 - 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서

Info

Publication number: KR101578662B1
Application number: KR1020150092960A
Authority: KR
Inventors: 장승환; 배지훈
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2015-12-29

Abstract

곡률이 큰 구조물 내부 등 다양한 설치 위치에 설치 가능한 유연성을 갖고, 다방향의 변형을 안정적으로 측정할 수 있는 새로운 센서 유닛에 관한 기술을 제공하여, 변형 정보를 측정해야 하는 다양한 시스템에 범용적으로 활용할 수 있는 센서 구조의 기술을 제공한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서는, 강유전성 전기활성고분자 물질을 포함하는 섬유로 구성된 제1 센서부; 제1 센서부를 내부에 포함하도록 구성되며, 유전성 탄성체 전기활성고분자 물질을 포함하는 매트릭스로 구성된 제2 센서부; 및 제1 센서부 또는 제2 센서부와 접촉되도록 설치되어, 제1 센서부 또는 제2 센서부에 외력이 가해졌을 시, 제1 센서부 또는 제2 센서부에서 생성되는 전기 신호를 외부에 전달하는 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서{SENSOR FOR DETECTING DEFORMATION OF STRUCTURES USING MULTIPLE ELECTRO ACTIVE POLYMER ASSEMBLY}

본 발명은 예를 들어, 변형 정보 감지를 위하여 다종의 전기활성고분자 물질의 복합 구조를 포함하여 구성되는 센서에 관한 것이다.

복합재료를 포함하는 구조물 등의 객체는, 기존의 금속 구조물과는 달리, 에너지, 충격 등에 의해 변형된 부분이 탄성력에 의해 복원되기 때문에, 겉으로는 변형이 이루어지지 않아 정상 상태를 유지하는 것으로 보일 수 있으나, 내부의 미세층 간 분리 및 미세 균열 등의 결함이 발생할 수 있다. 이러한 결함이 구조물의 운행 중, 결함의 확대나 성장으로 이어지거나, 결함에 심한 하중이 작용하면, 객체의 갑작스런 파괴 및 손상이 발생할 수 있어, 객체의 안전을 위해 손상부위의 위치를 초기에 감지하여 적절한 유지 보수를 수행함으로써, 원상으로 복구해야 한다.

이러한 손상부위의 위치 및 손상여부를 파악하는 기술로서, 구조물 안전성 모니터링 기술이 사용되고 있다. 최근에는, 압전센서 및 압전센서에 가해지는 변형에 의하여 압전센서로부터의 전기적 신호를 수신하는 전극의 구성을 통해, 구조물의 모니터링을 수행할 수 있는 소형 센서에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

예를 들어, 한국 공개특허 2012-0083261호 등의 기존의 기술에서는 압전센서와 센서 상하부에 도포된 전극을 이용하여 구조물의 모니터링을 수행할 수 있는 소형 센서에 대해서 제시하고 있다. 이러한 압전센서 역시 세라믹 재질로 인한 취성에 의하여, 폭 넓은 활용, 특히 곡률이 큰 구조물 내부에 대한 설치 및 다방향의 변형 정보 측정에 방해가 되고 있는 실정이다. 결국 광섬유 센서(FBG sensor)와 PZT센서 등과 같이 다양한 외력에 대한 유연성이 결여된 센서는 구조물의 건전성 파악 및 평가에 그 활용범위가 매우 제한되어 있음을 의미한다.

상기 언급한 바와 같이 종래의 변형 정보 감지 센서는, 유연성이 작은 특징 및 압전 특성에 의하여, 다양한 장소에 설치하는 것이 어렵고, 특정 방향의 변형만을 측정할 수 있어, 다방향의 변형 정보 측정이 실질적으로 불가능한 문제점이 지적되어, 상기와 같이 활용 범위가 매우 제한되는 문제점이 지적되고 있다.

이에 본 발명은, 곡률이 큰 구조물 내부 등 다양한 설치 위치에 설치 가능한 유연성을 갖고, 다방향의 변형을 안정적으로 측정할 수 있는 새로운 센서 유닛에 관한 기술을 제공하여, 변형 정보를 측정해야 하는 다양한 시스템에 범용적으로 활용할 수 있는 센서 구조의 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서는, 강유전성 전기활성고분자 물질을 포함하는 섬유로 구성된 제1 센서부; 상기 제1 센서부를 내부에 포함하도록 구성되며, 유전성 탄성체 전기활성고분자 물질을 포함하는 매트릭스로 구성된 제2 센서부; 및 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부와 접촉되도록 설치되어, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에 외력이 가해졌을 시, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에서 생성되는 전기 신호를 외부에 전달하는 전극부;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서는, 강유전성 전기활성고분자 물질을 포함하는 필름으로 구성된 제1 센서부; 상기 제1 센서부를 내부에 포함하도록 구성되며, 유전성 탄성체 전기활성고분자 물질을 포함하는 매트릭스로 구성된 제2 센서부; 및 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부와 접촉되도록 설치되어, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에 외력이 가해졌을 시, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에서 생성되는 전기 신호를 외부에 전달하는 전극부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서는, 강유전성 전기활성고분자 물질을 포함하는 섬유로 구성된 제1 센서부; 유전성 탄성체 전기활성고분자 물질을 포함하는 섬유로 구성된 제2 센서부; 및 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부와 접촉되도록 설치되어, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에 외력이 가해졌을 시, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에서 생성되는 전기 신호를 외부에 전달하는 전극부;를 포함하되, 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부를 구성하는 섬유가 서로 직물 형태로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 의하면, 외력에 의하여 충격 및 변형이 가해질 때 전기에너지를 발생시키는 전기활성고분자 물질의 특징을 이용하여 변형 정보를 감지할 수 있는 센서를 구성하는데 있어서, 강유전성 전기활성고분자로 구성된 제1 센서부는 빠른 기계-전기적 연성 반응 속도 및 기계-화학적 거동에 대한 높은 신뢰성 및 안정도와, 낮은 임피던스의 특성을 갖게 되며, 유전성 탄성체 전기활성고분자로 구성된 제2 센서부는 대변형 및 기계 전기적 연성 반응 속도가 빠른 특성을 갖는 동시에 유연성이 매우 높은 특성을 갖게 된다.

이러한 서로 다른 특성을 갖는 전기활성고분자 물질을 복합적으로 2개의 센서부로 사용하게 되면, 각 센서부의 큰 유연성에 의하여 곡률이 큰 구조물 상에도 설치 가능하기 때문에, 설치 장소의 제한을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

한편, 제1 센서부와 제2 센서부가 감지할 수 있는 자극의 방향을 서로 다르게 구성함으로써, 다양한 방향의 변형을 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.

한편, 제1 센서부에 큰 외력이 가해질 시 제1 센서부를 구성하는 강유전성 전기활성고분자 물질의 특징에 의하여 제1 센서부가 손상되는 등의 경우 큰 연신률을 갖는 제2 센서부가 보조 센서로서 작동할 수 있어, 기능의 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서의 평면도.
도 2 및 3은 도 1의 A-A'의 각 예를 설명하기 위한 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서의 평면도.
도 5 및 6은 도 4의 B-B'의 각 예를 설명하기 위한 단면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서의 구성도의 일 예.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서의 다른 실시예에 따른 구성의 예.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서에 대하여 설명하기로 한다.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.

이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한 상기 발명의 배경이 되는 기술에 대한 기재 내용과 중복되는 이하의 본 발명의 각 실시예에 관한 설명 역시 생략하기로 한다.

[제1 실시예]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서의 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서는, 제1 센서부(10), 제2 센서부(20) 및 전극부(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1 센서부(10)는 강유전성(Ferroelectric) 거동 원리로 작동하는 전기활성고분자 물질을 포함하는 섬유형태의 센서부를 의미한다. 강유전성 전기활성고분자는 빠른 기계/전기적 연성 반응속도(수m초 내지 초), 기계/화학적 거동에 대한 높은 신뢰성 및 안정도와, 낮은 임피던스 등 변형을 감지하는 센서로 활용하기에 우수한 특성을 가지고 있다. 제1 센서부(10)는 예를 들어 PVDF 등이 될 수 있으나, 이에 제한되지는 않을 것이다.

제2 센서부(20)는, 제1 센서부(10)를 내부에 포함하도록 구성되는 매트릭스 형태로서, 유전성 탄성체 전기활성고분자 물질을 포함하는 센서부를 의미한다.

유전성 탄성체 전기활성고분자는 예를 들어 실리콘(silicone) 등으로, 대변형과 기계/전기적 연성 반응속도가 빠르고, 기계적인 자극에 따른 전기적인 반응이 선형관계에 있어서 센서로 활용이 가능한 특징이 있고, 유연성이 큰 장점이 있다.

이에 따라서 제2 센서부(20)에 유전성 탄성체 전기활성고분자가 포함하도록 하되, 제1 센서부(10)를 내부에 포함하도록 함으로써, 강유전성 전기활성고분자를 포함하는 섬유인 제1 센서부(10)의 정렬을 돕고, 전기적 안정성 확보를 위한 절연체 역할을 하는 동시에, 큰 외력(예를 들어 1방향 변형률 약 5%이상)으로 인하여 제1 센서부(10)가 기능을 수행할 수 없는 경우(예를 들어 단선 등)에 보조 센서로서 기능을 수행할 수 있다.

한편, 제1 센서부(10)와 제2 센서부(20)의 기능 수행의 극대화를 위하여, 제1 센서부(10)와 제2 센서부(20)가 전기 신호를 발생하도록 하는 외력의 방향이 서로 다르도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 제2 센서부(20)가 상기 언급한 바와 같이 단순 보조 센서로서의 역할 뿐 아니라 제1 센서부(10)가 감지하는 변형 방향과 서로 다른 방향의 변형을 감지하도록 하여, 다양한 변형에 대한 측정이 가능하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

전극부(30)는 제1 센서부(10) 또는 제2 센서부(20)와 접촉되도록 설치되며, 제1 센서부(10) 또는 제2 센서부(20)의 기능 수행 시, 즉 외력이 가해졌을 시 제1 센서부(10) 또는 제2 센서부(20)로부터 생성되는 전기 신호를 전달받아 외부의 측정용 장치에 전달하여 변형 정보를 센싱할 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 전극부(30)의 구체적인 설치 예 및 제1 센서부(10)와 제2 센서부(20)의 구성 예가 도 2 및 3에 도시되어 있다.

도 2 및 3은 도 1의 A-A'의 각 예를 설명하기 위한 단면도이다.

먼저 도 2의 단면도를 참조하면, 전극부의 일부(32)는 제1 센서부(10)인 섬유의 내부에 삽입된 형태로 구성되며, 제1 센서부(10)를 감싸는 형태의 매트릭스로 제2 센서부(20)가 구성된 것을 확인할 수 있다. 전극부의 나머지 부분(31)은 제2 센서부(20)의 외부에 접촉하도록 구성되는 것을 확인할 수 있다. 또한 또 다른 전극부(33)가 전기 신호의 전달을 위하여 제1 센서부(10)의 외면에 도포될 수 있다. 각 전극부(31, 32, 33)는 전달되는 전기 신호를 통한 정확한 변형 방향 및 크기의 측정을 위하여, 서로 절연되도록 구성될 수 있다.

한편 도 3의 단면도를 참조하면, 제1 센서부가 도 2와 달리, 다수의 섬유 다발(11)로 구성된 것을 확인할 수 있다. 이때 전극부의 일부(32)는 다수의 섬유 다발(11)이 둘러싼 형태로 구성될 것이다. 이외에는 도 2와 동일하게 제2 센서부(20)와 전극부의 나머지 부분(31)이 구성되는 것을 확인할 수 있다.

이와 같은 구성을 통해, 제2 센서부(20)는 제1 센서부(10, 11)의 정렬을 돕는 형태로, 각 전극부(31, 32)는 서로 절연되어 제1 센서부(10, 11) 또는 제2 센서부(20)와 접촉되어 외력이 가해질 시 제1 센서부(10, 11)와 제2 센서부(20)로부터 생성되는 전기 신호를 정확하게 전달할 수 있는 기능을 수행할 수 있다.

이와 더불어, 제1 센서부(10, 11)와 제2 센서부(20)의 유연성이 높은 특징을 이용하여 본 발명의 제1 실시예에 의한 센서는 복잡한 구조물, 특히 곡률이 매우 높은 구조물 상에도 설치 가능한 장점이 있다.

한편, 제2 센서부(20)의 높은 연신률에 의하여, 외부로부터 큰 외력이 가해져 제1 센서부(10, 11)에 손상이 가해지더라도, 제2 센서부(20)가 보조 센서로서 역할을 할 수 있어, 외력에 의한 유지 측면에서도 유지력을 높일 수 있는 효과가 있다.

[제2 실시예]

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서의 평면도이다. 이하의 설명에 있어서, 본 발명의 제1 실시예와 제2 실시예는 독립적인 발명으로 이해될 것이기 때문에, 동일한 구성에 대한 지칭이 있더라도 서로 다른 기술적 특징으로 이해될 것이나, 제1 실시예에 대한 설명에서 언급한 부분과 중복되는 개념에 대한 불필요한 설명은 이를 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서는, 제1 센서부(50), 제2 센서부(60) 및 전극부(70)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1 센서부(50)는 상기 언급한 강유전성 전기활성고분자 물질을 포함하도록 구성되며, 제1 실시예와 달리 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

제2 센서부(60)는 제1 센서부(50)를 내부에 포함하도록 구성되며, 유전성 탄성체 전기활성고분자 물질을 포함하는 매트릭스로 구성되어 제1 실시예와 동일한 구성을 의미한다.

전극부(70)는 본 발명의 제1 실시예에 대한 설명과 동일하게, 제1 센서부(50) 또는 제2 센서부(60)와 접촉되도록 설치되며, 제1 센서부(50) 또는 제2 센서부(60)의 기능 수행 시, 즉 외력이 가해졌을 시 제1 센서부(50) 또는 제2 센서부(60)로부터 생성되는 전기 신호를 전달받아 외부의 측정용 장치에 전달하여 변형 정보를 전달할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

본 발명의 제1 실시예와 동일한 개념으로, 제1 센서부(50)와 제2 센서부(60)가 전기 신호를 발생하도록 하는 외력의 방향은 서로 다르도록 구성될 수 있을 것이다.

본 발명의 제2 실시예와 제1 실시예의 명확한 차이를 설명하며, 전극부(70)의 구체적인 설치 예 및 제1 센서부(50)와 제2 센서부(60)의 구성 예를 설명하기 위한 도면이 도 5 및 6에 도시되어 있다.

도 5 및 6은 도 4의 B-B'의 각 예를 설명하기 위한 단면도이다.

먼저 도 5의 실시예를 참조하면, 제1 센서부(50)는 한 층의 레이어를 구성하는 필름 형태로 구성되는 것을 확인할 수 있다. 한편 전극의 일부(72)는 본 발명의 제1 실시예에 대한 설명에서 언급한 바와 같이 제1 센서부(50)와 접촉하도록 구성되며, 제1 센서부(50)를 감싸는 형태의 매트릭스 구조로 제2 센서부(60)가 형성되는 것을 확인할 수 있다.

전극부의 나머지 부분(71) 역시, 본 발명의 제1 실시예에 대한 설명과 동일하게, 제2 센서부(60)에 접촉하도록 형성될 수 있다. 물론, 상기 언급한 바와 같이 각 전극부의 부분(71, 72)은 서로 절연되도록 형성되어 측정되는 변형 정보의 변형 방향 및 크기를 정확하게 측정할 수 있도록 구성될 수 있을 것이다.

한편 도 6의 실시예를 참조하면, 제1 센서부(50)는 도 5의 실시예와 달리 다층의 레이어(51)가 적층된 형태로 구성된 것을 확인할 수 있다. 전극부의 일부(72) 역시 각 적층 구조에 삽입된 형태로 구성될 수 있다.

한편 제2 센서부(60) 및 전극부의 나머지 부분(71)은 도 5의 실시예와 같은 구성으로 형성될 수 있다.

[제3 실시예]

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서의 구성도의 일 예이다. 이하의 설명에 있어서, 본 발명의 제1 실시예 내지 제2 실시예와 제3 실시예는 독립적인 발명으로 이해될 것이기 때문에, 동일한 구성에 대한 지칭이 있더라도 서로 다른 기술적 특징으로 이해될 것이나, 제1 실시예 내지 제2 실시예에 대한 설명에서 언급한 부분과 중복되는 개념에 대한 불필요한 설명은 이를 생략하기로 한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서는 제1 센서부(90) 및 제2 센서부(100) 및 전극부(미도시)로 구성되되 도 7에 도시된 바와 같이 제1 센서부(90)와 제2 센서부(100)를 구성하는 섬유가 평직, 능직, 주자직, 혹은 그것들의 하이브리드 형태의 직물 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에서는, 제1 센서부(90)와 제2 센서부(100)가 섬유 혹은 섬유의 다발 혹은 폭이 작은 필름 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다. 물론 제1 실시예 및 제2 실시예와 동일한 개념으로, 제1 센서부(90)와 제2 센서부(100)가 전기 신호를 발생하도록 하는 외력의 방향은 서로 다르도록 구성될 수 있을 것이다.

본 발명의 제3 실시예에서 전극부는, 상기 제1 및 제2 실시예에 대한 설명에서 언급한 바와 동일한 기능을 수행하기 위하여 형성될 수 있다. 물론 제1 센서부(90)에 접하는 전극부와 제2 센서부(100)에 접하는 전극부 사이의 절연을 위한 구성이 포함될 수 있다.

예를 들어, 전극부가 제1 센서부(90) 및 제2 센서부(100)를 구성하는 섬유 내부에 삽입되도록 구성되거나, 제1 센서부(90) 및 제2 센서부(100)의 외면에 도포되고 전극부의 외면에 절연층이 도포되는 형태로 구성될 수 있다. 이외에도 전극부 사이가 서로 절연되며, 전극부의 기능을 수행할 수 있는 구성이라면 어느 것이나 가능할 것이다.

한편, 도 7에서는 제1 센서부(90) 및 제2 센서부(100)가 별도로 구성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 제3 실시예는 도 8과 같이 구성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서의 다른 실시예에 따른 구성의 예이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서에서, 도 7과 달리, 센서부가 한 종류의 섬유로 구성되는 센서 유닛(110)을 포함하도록 구성되어, 해당 섬유, 즉 센서 유닛(110)이 평직, 능직, 주자직, 혹은 그것들의 하이브리드 형태의 직물 형태로 구성되는 것을 확인할 수 있다.

이러한 섬유의 구조(C)는, 도 1 및 4에 대한 설명에서 언급한 바와 같은 구조로 구성될 수 있다. 즉, 제1 센서부, 제2 센서부 및 전극의 구조가 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 구성됨으로써 하나의 센서 유닛(110)으로 구성된다.

즉, 센서 유닛(110)은 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 강유전성 전기활성고분자 물질을 포함하는 섬유 및 필름 중 어느 하나로 구성된 제1 센서부, 제1 센서부를 내부에 포함하도록 구성되며, 유전성 탄성체 전기활성고분자 물질을 포함하는 매트릭스로 구성된 제2 센서부 및 제1 센서부 또는 제2 센서부와 접촉되도록 설치되어, 제1 센서부 또는 제2 센서부에 외력이 가해졌을 시, 제1 센서부 또는 제2 센서부에서 생성되는 전기 신호를 외부에 전달하는 전극부;를 포함하도록 구성될 수 있다.

상기의 예에 의하면, 하나의 센서 유닛(110)이 섬유 형태로 구성되고, 해당 섬유가 직물 형태로 구성됨으로써, 유연성이 더욱 향상되는 효과가 있다.

이와 같이, 본 발명의 제3 실시예를 통해 제작된 센서유닛은 그 유연성이 대폭 향상되어, 더욱 다양한 구조물상에 설치가 가능한 효과가 있다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

강유전성 전기활성고분자 물질을 포함하는 섬유로 구성된 제1 센서부;
상기 제1 센서부를 내부에 포함하도록 구성되며, 유전성 탄성체 전기활성고분자 물질을 포함하는 매트릭스로 구성된 제2 센서부; 및
상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부와 접촉되도록 설치되어, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에 외력이 가해졌을 시, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에서 생성되는 전기 신호를 외부에 전달하는 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서.
제1항에 있어서,
상기 전극부의 일부는,
상기 제1 센서부의 내부에 삽입된 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서.
제1항에 있어서,
상기 제1 센서부는 다수의 섬유 다발로 구성되며, 상기 전극부의 일부를 상기 다수의 섬유 다발이 둘러싼 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서.
제1항에 있어서,
상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부가 전기 신호를 발생하도록 하는 외력의 방향이 서로 다르도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서.
강유전성 전기활성고분자 물질을 포함하는 필름으로 구성된 제1 센서부;
상기 제1 센서부를 내부에 포함하도록 구성되며, 유전성 탄성체 전기활성고분자 물질을 포함하는 매트릭스로 구성된 제2 센서부; 및
상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부와 접촉되도록 설치되어, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에 외력이 가해졌을 시, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에서 생성되는 전기 신호를 외부에 전달하는 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서.
제5항에 있어서,
상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부가 전기 신호를 발생하도록 하는 외력의 방향이 서로 다르도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서.
제5항에 있어서,
상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부와 접촉되는 전극부는 서로 절연되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서.
제5항에 있어서,
상기 제1 센서부는,
복수의 필름이 적층된 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서.
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강유전성 전기활성고분자 물질을 포함하는 섬유 및 필름 중 어느 하나로 구성된 제1 센서부;
상기 제1 센서부를 내부에 포함하도록 구성되며, 유전성 탄성체 전기활성고분자 물질을 포함하는 매트릭스로 구성된 제2 센서부; 및
상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부와 접촉되도록 설치되어, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에 외력이 가해졌을 시, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에서 생성되는 전기 신호를 외부에 전달하는 전극부;를 포함하는 센서 유닛을 포함하며,
상기 센서 유닛은 섬유 형태로 구성되며, 상기 센서 유닛이 직물 형태로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 전기활성고분자 구조를 이용한 변형 감지 센서.