KR102319368B1 - Large Scale Pressure Sensor Element Using Carbon Nano Tube Film - Google Patents

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KR102319368B1
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박지만
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Abstract

The present invention relates to a large-area pressure sensor using a CNT coating film. More specifically, in regard to a pressure sensor manufactured by forming a CNT coating layer on a film layer, forming an electrode on the CNT coating layer, and then, covering the same with an insulator, in order to enable the manufacture of a large-area pressure sensor, a CNT pressure sensor is manufactured by including a mesh having elasticity. According to the present invention, the pressure sensor is not manufactured into a band shape like a common pressure sensor but can be manufactured with a large area having a long length while having a significantly wide width, and, thus, the pressure sensor can be laid on a floor of a large area to be used for various purposes including a purpose of sensing a moving path of a person or animal by measuring the pressure applied to the floor. Moreover, since the large-area pressure sensor using a CNT coating film can be produced through consecutive processes, mass production can be possible, and, due to a drop in production costs, a sensor having excellent performance can be supplied at a low price. Moreover, when an applied product using a pressure sensor is manufactured, there can be an advantage of enabling the sensor to be cut freely by a desired length of a consumer like being cut in accordance with the size of the applied product, and, as a result, the applied product can be quickly manufactured.

Description

CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서{Large Scale Pressure Sensor Element Using Carbon Nano Tube Film}Large Scale Pressure Sensor Element Using Carbon Nano Tube Film

본 발명은 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서에 관한 것이다. 좀 더 자세하게로는, 필름층 위에 CNT코팅층을 형성하고, CNT코팅층 위에 전극을 형성한 후 절연체로 덮는 방식으로 제조되는 압력센서에서, 대면적으로 압력센서를 제조하는 것이 가능하게 하기 위하여 탄성을 가진 메시(mesh)망을 포함하여 제작하는 CNT압력센서에 관한 것이다. 본 발명에 의한 압력센서는, 통상의 압력센서처럼 띠 형태로 제작하는 것이 아니라, 길이가 길면서도 너비를 매우 크게 하여 대면적으로 제작할 수 있기 때문에 넓은 면적의 바닥에 깔아서, 바닥에 가해지는 압력을 측정하여 사람 또는 동물의 움직임 동선을 감지해 내는 용도 등 다양한 용도로 광범위하게 사용되고 응용될 수 있다. 또한 본 발명에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서는, 연속공정으로 생산할 수 있기 때문에 대량생산이 가능하고, 생산단가를 낮출 수 있어 성능이 우수한 센서를 저렴한 가격에 공급할 수 있다. 또한 압력센서를 사용하는 응용제품을 제작할 때 응용제품의 크기에 맞추어 센서를 잘라 사용하면 되는 등 소비자가 원하는 길이대로 마음대로 잘라서 사용할 수 있는 장점이 있으므로 응용제품의 신속한 제작이 가능하다The present invention relates to a large-area pressure sensor using a CNT coating film. More specifically, in a pressure sensor manufactured by forming a CNT coating layer on a film layer, forming an electrode on the CNT coating layer, and then covering it with an insulator, in order to make it possible to manufacture a pressure sensor in a large area, It relates to a CNT pressure sensor manufactured including a mesh network. The pressure sensor according to the present invention is not manufactured in the form of a band like a conventional pressure sensor, but has a long length and a very large width so that it can be manufactured in a large area. It can be widely used and applied for various purposes, such as the purpose of detecting the movement of a person or an animal by measuring it. In addition, since the large-area pressure sensor using the CNT coating film according to the present invention can be produced in a continuous process, mass production is possible, and the production cost can be lowered, so that a sensor with excellent performance can be supplied at a low price. In addition, when manufacturing an application product using a pressure sensor, the sensor can be cut according to the size of the application product and used.

제4차 산업혁명은 빅데이터를 기반으로 물리적 세계와 디지털 세계를 통합시킴으로써 경제 및 산업 등 사회의 모든 분야에 영향을 미치고 있는 것으로 설명될 수 있다. O2O(Online to Offline 또는 Offline to Online)를 통하여 물리적인 실제 세계와 디지털 세계의 통합이 수행되고, IoT(Internet of Things)를 통하여 사물과 사물이 통신하는 세계가 되었으며, 인체정보를 디지털 세계에 접목하는 기술인 스마트워치나 스마트밴드를 이용하여 생물학적 세계는 모바일 헬스케어로 구현될 수 있다. 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 및 혼합현실(MR)도 물리적 세계와 디지털 세계의 융합에 해당될 수 있다. The fourth industrial revolution can be described as affecting all areas of society, including economy and industry, by integrating the physical and digital worlds based on big data. The integration of the physical real world and the digital world is performed through O2O (Online to Offline or Offline to Online), and the world has become a world in which objects and objects communicate through IoT (Internet of Things), and human body information is grafted into the digital world. The biological world can be implemented as mobile health care using smart watches or smart bands, which are technologies that Virtual reality (VR), augmented reality (AR), and mixed reality (MR) may also correspond to the convergence of the physical world and the digital world.

이러한 4차 산업혁명을 이끄는 핵심기술로는 인공지능, 빅데이터, 클라우드, 블록체인, 사물인터넷(IoT), 자율주행 자동차, 드론, 로봇 등 다양하고 새로운 혁신적 기술들이 포함된다. 이렇게 혁신적인 핵심기술들 모두에서 필수적으로 사용되는 것은 센서이다. 센서는, 디지털 시스템이 물리적 환경에 접속하여 판단을 하기 위한 기초자료를 측정하는 감각수단으로서, 온도, 습도, 거리, 압력, 높이, 속도 등 물리적 세계에서 측정 가능한 모든 종류의 환경을 측정하여 디지털시스템에 제공하며, 디지털 시스템은 이를 근거로 판단하고 작동하는 것으로서, 생활, 주거, 의료, 스포츠 및 산업환경 등 다양한 분야의 서비스에 폭넓게 사용되는 소자이다. 즉 센서는 4차 산업혁명에 있어서, 물리적 세계와 디지털 세계를 연결하는 연결수단으로서 없어서는 안 되는 존재일 뿐만 아니라 얼마나 좋은 성능의 센서를 얼마나 저렴하게 제공할 수 있는가가 4차 산업혁명관련 사업에서 성공의 관건으로 부각되고 있다. 따라서 고성능의 센서소자에 대한 국산화와 더불어 시장요구에 따른 다양한 응용제품의 개발이 필요할 뿐만 아니라, 첨단소재에 의하여 경량화되고, 장 수명을 가지며, 초 광폭이고 다기능을 가지는 센서소자에 대한 개발 필요성이 점점 높아지고 있다. The core technologies that lead the 4th industrial revolution include various new innovative technologies such as artificial intelligence, big data, cloud, block chain, Internet of Things (IoT), autonomous vehicles, drones, and robots. Essentially used in all of these innovative core technologies are sensors. A sensor is a sensory means for measuring basic data for a digital system to access the physical environment and make a decision. The digital system determines and operates based on this, and is a device widely used in services in various fields such as living, housing, medical care, sports and industrial environments. In other words, in the Fourth Industrial Revolution, sensors are not only indispensable as a means of connecting the physical world and the digital world, but also how cheaply a sensor with good performance can be provided. is highlighted as the key to Therefore, in addition to localization of high-performance sensor elements, it is necessary not only to develop various application products according to market demands, but also to develop light-weight, long-life, ultra-wide and multi-functional sensor elements by advanced materials. is rising

한편, 탄소나노튜브(carbon nanotubes, CNT)는 변형에 의하여 재료의 전기전도성이 변화하는 전왜성을 지니고 있기 때문에, 복합소재 공정을 활용하면 센서 및 전극재료에 유연성을 부여할 뿐만 아니라 다양한 기능적 특성을 부여할 수 있다. 따라서 CNT를 이용하여 다양한 종류의 센서를 개발하기 위한 시도가 계속되고 있다. 특히 CNT를 힘, 변형률 및 압력을 측정할 수 있는 센서로 개발하는 연구는 많은 진전이 있어왔는데, 초박막의 슬림형으로 제작이 가능하기 때문에 의류나 몸에 붙여서 신체의 활동 등을 모니터링 하는 웨어러블 디바이스용 스트레인 게이지나 바닥에 가해지는 압력을 측정하여 사람이나 동물의 동선 측정 또는 안전사고 예방수단 등에 사용하기 위한 다양한 응용제품으로도 사용되고 있다. CNT 이용 압력센서는 블루투스, BLE, Wifi 등의 근거리 통신망이나 Lora 등과 같은 중·장거리 사물 인터넷망과 결합한 응용제품으로 개발하는 경우 노인보호분야, 복지 분야, 운동 및 헬스케어분야, 환자관리 분야, 재난안전 분야 등 다양한 분야에서 폭넓게 사용될 수 있는 부품으로서 그 활용분야는 점점 더 넓어질 것으로 전망되고 있다.On the other hand, since carbon nanotubes (CNT) have electrostrictive properties that change the electrical conductivity of the material due to deformation, using the composite material process not only gives flexibility to the sensor and electrode material, but also provides various functional properties. can be given Therefore, attempts are being made to develop various types of sensors using CNTs. In particular, there has been a lot of progress in research on developing CNTs as sensors that can measure force, strain, and pressure. Since it can be manufactured in an ultra-thin and slim form, it is a strain for wearable devices that can be attached to clothing or the body to monitor body activity. It is also used in various applications to measure the pressure applied to the gauge or the floor and use it to measure the movement of people or animals or to prevent safety accidents. If CNT-use pressure sensor is developed as an application product combined with a local area network such as Bluetooth, BLE, Wifi, or a medium/long-distance Internet of Things network such as Lora, the elderly protection field, welfare field, exercise and health care field, patient management field, disaster As a part that can be widely used in various fields such as the safety field, the field of application is expected to expand more and more.

CNT코팅막 위에 전극을 형성하여 제작하는, CNT코팅막을 이용한 압력센서는, 전극이 압력에 의하여 눌려지면 전극과 CNT코팅막이 접촉하게 되어 전극을 통하여 CNT코팅막으로 전류가 흐르게 되며, CNT코팅막의 전기저항을 통하여 흐르는 전류의 값을 측정하여 압력을 감지하게 되는 원리로 작동된다. 따라서 CNT코팅막 이용 압력센서는, CNT코팅막과 전극 사이에 일정한 간극이 계속하여 유지되어야 한다. 그리고 압력이 가해지면 전극이 CNT코팅막과 접촉되도록 하고, 가해지던 압력이 중단되면 전극은 탄성에 의하여 다시 복원되어 전극과 CNT코팅막 사이는 다시 간극이 유지되도록 하는 구조이어야 한다. 이와 관련되는 선행기술로는 대한민국 공개특허 제10-2018-0055125호(2018. 05. 25.), 대한민국 등록특허 제10-1491025(2015. 02. 09) 및 대한민국 공개특허 제10-2017-0111150호(2017. 10. 12) 등이 있다.In a pressure sensor using a CNT coating film, which is manufactured by forming an electrode on the CNT coating film, when the electrode is pressed by pressure, the electrode and the CNT coating film come into contact, and a current flows to the CNT coating film through the electrode, and the electrical resistance of the CNT coating film is It operates on the principle of sensing the pressure by measuring the value of the current flowing through it. Therefore, in the pressure sensor using the CNT coating film, a certain gap must be continuously maintained between the CNT coating film and the electrode. And when pressure is applied, the electrode is brought into contact with the CNT coating film, and when the applied pressure is stopped, the electrode is restored by elasticity again, so that the gap between the electrode and the CNT coating film is maintained again. As prior art related thereto, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0055125 (May 25, 2018), Korean Patent Registration No. 10-1491025 (February 09, 2015) and Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0111150 (2017. 10. 12), etc.

그러나 전극의 길이가 너무 길어지면 탄성과 복원력이 약해지기 때문에 전극의 길이를 짧게 할 수 밖에 없는 제약이 있기 때문에 도 1에서 보는 바와 같이 폭이 좁은 띠 형태로 제조할 수밖에 없었다. 따라서 압력감지 면적을 넓게 해야 하는 응용제품을 만들기 위해서는 도 2에서 보는 바와 같이 띠 형태의 압력센서 여러 개를 병렬로 붙여서 제작할 수밖에 없었다. 그러므로 각각의 띠에 형성된 전극들은 서로 병렬 연결해야 하고 이에 따른 연결선이 필요하기 때문에 응용제품의 제작공정이 복잡해지고 제작비용이 많이 소요되는 문제점이 있어왔다. 뿐만 아니라 응용제품 내부에 연결선을 위한 공간 등이 필요하기 때문에 응용제품이 어쩔 수 없이 더 커지게 되는 문제점이 있고, 연결선이 길고 복잡해질 뿐만 아니라 연결점이 많아지기 때문에 연결선이나 연결점에서 단선 또는 접촉 불량 등이 자주 발생하여 응용제품의 수명이 짧아지고 감지오류 등이 빈번하게 일어나는 문제점이 있어왔다.However, if the length of the electrode is too long, elasticity and restoring force are weakened, so there is a constraint to shorten the length of the electrode. Therefore, in order to make an application product requiring a wide pressure sensing area, as shown in FIG. 2 , several band-shaped pressure sensors were attached in parallel to manufacture. Therefore, since the electrodes formed on each band need to be connected in parallel with each other and a corresponding connecting line is required, there has been a problem in that the manufacturing process of the applied product is complicated and the manufacturing cost is high. In addition, there is a problem that the application product is inevitably larger because space for the connection line is required inside the application product. As this occurs frequently, the lifespan of the applied product is shortened, and there has been a problem that detection errors occur frequently.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된, 본 발명에 의한 CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서는, 폭이 넓고 대면적으로 제작이 가능한 CNT코팅막 압력센서를 제공하는 것을 목적으로 한다. A large-area pressure sensor using a CNT coating film according to the present invention, devised to solve the above problems, aims to provide a CNT-coated film pressure sensor that can be manufactured in a wide and large area.

본 발명의 또 다른 목적은 폭이 넓은 압력센서로 함에 따라 전극의 길이가 길어지더라도, 압력센서에 가해지는 압력에 민감하게 반응하여 전극이 CNT코팅막에 잘 접촉되도록 하여 압력을 감지한 뒤, 압력이 제거되면 다시 신속하게 복원되어 간극이 잘 유지될 수 있도록 함으로써 검출오류가 없을 뿐만 아니라 민감하고 신속하게 압력을 감지할 수 있는 압력센서를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is that even if the length of the electrode is increased by using a wide pressure sensor, it responds sensitively to the pressure applied to the pressure sensor so that the electrode is in good contact with the CNT coating film to sense the pressure, An object of the present invention is to provide a pressure sensor capable of detecting pressure sensitively and quickly as well as not having a detection error by allowing the gap to be well maintained by being quickly restored again when this is removed.

본 발명의 또 다른 목적은, 넓은 면적에 대한 압력감지가 필요한 응용제품을 만들더라도 하나의 센서만으로 넓은 면적을 감지할 수 있고, 내부에서 센서 간에 서로 연결해주는 연결선이 필요없는 압력센서를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a pressure sensor that can sense a large area with only one sensor and does not require a connection line connecting the sensors to each other even if an application product requiring pressure sensing for a large area is made. The purpose.

본 발명의 또 다른 목적은 표면이 불균일하거나 푹신푹신한 연질의 바닥 위에 압력센서를 설치한다 하더라도 압력센서에 가해지는 압력이 전극에 효과적으로 전달되어 전극이 CNT코팅막에 잘 접촉될 수 있는 압력센서를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a pressure sensor in which the pressure applied to the pressure sensor is effectively transmitted to the electrode even if the pressure sensor is installed on a non-uniform surface or on a soft floor, so that the electrode can be in good contact with the CNT coating film aim to

본 발명의 또 다른 목적은 사람이나 동물의 발바닥과 같은 연질의 물체에 의한 압력이 가해지더라도, 압력센서에 가해지는 압력이 전극에 효과적으로 전달되어 전극이 CNT코팅막에 잘 접촉될 수 있는 압력센서를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a pressure sensor in which the pressure applied to the pressure sensor is effectively transmitted to the electrode even when pressure is applied by a soft object such as the sole of a person or an animal, so that the electrode can be in good contact with the CNT coating film aim to do

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판층; 상기 기판층 위에 배치되는 CNT컴파운드층; 상기 CNT컴파운드층 위에 배치되는 탄성메시망; 상기 탄성메시망 위에 일정간격을 두고 서로 평행하게 반복하여 배치되는 복수의 제1전극; 상기 복수의 제1전극 각각을 교번 연결시켜 서로 대향되는 쌍으로 만드는 한 쌍의 제2전극; 상기 복수의 제1전극 및 상기 한 쌍의 제2전극 위에 배치되는 라미네이트층;을 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서로 하는 것이 바람직하다. In order to achieve the above object, the present invention, a substrate layer; a CNT compound layer disposed on the substrate layer; an elastic mesh network disposed on the CNT compound layer; a plurality of first electrodes repeatedly arranged in parallel with each other at regular intervals on the elastic mesh; a pair of second electrodes configured to be opposite to each other by alternately connecting each of the plurality of first electrodes; It is preferable to use a large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that it comprises; a laminate layer disposed on the plurality of first electrodes and the pair of second electrodes.

본 발명은 또한 상술한 특징들 외에 상기 기판층 아래에 배치되는 제1경질층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서로 하거나, 이에 더하여 상기 복수의 제1전극 및 상기 한 쌍의 제2전극과 상기 라미네이트층 사이에 배치되는 탄성패드층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서로 하는 것도 바람직하다.The present invention is also a large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that it further comprises; in addition to the above-described characteristics, a first hard layer disposed under the substrate layer, or in addition to the plurality of first electrodes and It is also preferable to use a large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that it further comprises; an elastic pad layer disposed between the pair of second electrodes and the laminate layer.

또한 상술한 특징들 모두에 더하여 상기 라미네이트층과 상기 탄성패드층 사이에 배치되는 제2경질층;이 더 포함되는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서로 하거나, 이에 더하여 상기 탄성패드층에는 복수 개의 경질비드를 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서로 하는 것도 바람직하다. In addition to all of the above-described features, a second hard layer disposed between the laminate layer and the elastic pad layer; a large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that it further comprises, or in addition to the elastic pad It is also preferable to use a large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that the layer includes a plurality of hard beads.

또한 이러한 특징들에 더하여 상기 복수 개의 경질비드 각각의 탄성계수는 상기 탄성패드층의 탄성계수 보다 높은 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서로 하는 것도 가능하며 이에 더하여 상기 탄성메시망을 구성하는 메시선 중 길이방향(x)인 제1메시선 각각은 상기 제1전극 각각과 직각이며, 너비방향(y) 메시선인 제2메시선 각각의 사이에는 상기 제1전극 각각이 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서로 하는 것도 바람직하다. Also, in addition to these characteristics, the elastic modulus of each of the plurality of hard beads is higher than the elastic modulus of the elastic pad layer, it is also possible to use a large-area pressure sensor using a CNT coating film. Among the mesh lines constituting the mesh lines, each of the first mesh lines in the longitudinal direction (x) is perpendicular to each of the first electrodes, and each of the first electrodes is disposed between each of the second mesh lines in the width direction (y). It is also preferable to use a large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that it is.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서는, CNT컴파운드층 위에 배치되는, 탄성 재질로 된 메시(mesh)망인 탄성메시망을 가지고 있고 탄성메시망 위에 제1전극이 배치되는 구조이며, 제1전극에 압력이 가해지면, 탄성메시망이 눌려지면서 제1전극이, 탄성메시망을 구성하는 메시선 사이로 CNT컴파운드층과 접촉하게 되며, 압력이 제거되면 탄성메시망의 탄성에 의하여 CNT컴파운드층과 제1전극 사이의 간극이 복원되는 구조이기 때문에 대면적으로 센서를 만들 수 있을 뿐만 아니라, 센서 위의 어느 위치에서나 압력을 감지할 수 있는 효과가 있다. 따라서 대면적 압력을 감지할 수 있는 압력센서 응용제품을 제작할 때 공정이 단순해지므로 제작시간 및 제작인건비를 절감할 수 있는 효과가 있다.As described above, the large-area pressure sensor using the CNT coating film according to the present invention has an elastic mesh network, which is a mesh network made of an elastic material, disposed on the CNT compound layer, and the first electrode is disposed on the elastic mesh network When pressure is applied to the first electrode, the elastic mesh network is pressed and the first electrode comes into contact with the CNT compound layer between the mesh lines constituting the elastic mesh network, and when the pressure is removed, the elastic mesh network is elastic. Since the gap between the CNT compound layer and the first electrode is restored by the CNT compound layer, it is possible to make a sensor with a large area, as well as to sense pressure at any position on the sensor. Therefore, when manufacturing a pressure sensor application product capable of sensing large-area pressure, the process is simplified, thereby reducing manufacturing time and labor cost.

뿐만 아니라 제1전극과 CNT컴파운드층 사이에 탄성메시망을 포함하기 때문에 센서의 폭이 커져서 전극의 길이가 아무리 길어지더라도, 탄성메시망의 메시선들이 일정간격으로 제1전극을 지지할 수 있고, 이에 따라 평상시에는 제1전극과 CNT컴파운드층 사이의 간극이 잘 유지될 수 있게 된다. 또한 메시선들 상호간에는 일정간격을 가지고 있고 제1전극은 그 간격 사이에 떠 있는 상태이기 때문에 압력이 가해지는 경우 제1전극이 아래로 내려가면서 CNT코팅막에 원활하게 잘 접촉할 뿐만 아니라, 압력이 제거되면 탄성메시망과 제1전극의 탄성에 의하여 제1전극이 원래위치로 다시 복원되어 간극이 잘 유지될 수 있는 효과가 있다. In addition, since the elastic mesh network is included between the first electrode and the CNT compound layer, no matter how long the electrode length is due to the increase in the width of the sensor, the mesh lines of the elastic mesh network can support the first electrode at regular intervals. , so that the gap between the first electrode and the CNT compound layer can be well maintained in normal times. In addition, since the mesh wires have a certain distance between them and the first electrode is in a state of floating between the gaps, when pressure is applied, the first electrode goes down to make good contact with the CNT coating film, and the pressure When removed, the first electrode is restored to its original position by the elasticity of the elastic mesh network and the first electrode, so that the gap can be well maintained.

그리고 폭이 넓은 광폭의 센서를 길이가 매우 길게 제작할 수 있기 때문에 필요한 만큼만 잘라서 사용하면, 하나의 센서로 대면적 압력감지가 가능한 응용제품을 제작할 수 있는 효과가 있으며, 응용제품 내부에 하나의 센서밖에 없으므로 내부에서 센서 상호간에 서로 연결해주는 연결선이 필요치 않게 되며, 이에 따라 연결선 설치공간을 없앨 수 있는 효과가 있다.And since a wide sensor can be manufactured to be very long, if it is cut and used as needed, it has the effect of producing an application product that can sense pressure in a large area with one sensor, and there is only one sensor inside the application product. Since there is no need for a connecting line that connects the sensors to each other inside, there is an effect that the space for installing the connecting line can be eliminated.

또한 제2전극과 라미네이트층 사이에 배치되는 탄성패드층을 포함하기 때문에 압력센서의 표면에 압력이 가해졌을 때 탄성패드의 탄성에 의하여 제1전극이 눌러져서 탄성메시망의 메시선 사이로 제1전극과 CNT컴파운드층이 용이하게 접촉할 수 있는 효과가 있다.In addition, since it includes an elastic pad layer disposed between the second electrode and the laminate layer, when pressure is applied to the surface of the pressure sensor, the first electrode is pressed by the elasticity of the elastic pad and the first electrode is interposed between the mesh lines of the elastic mesh. There is an effect that the CNT compound layer can easily contact each other.

그리고 탄성패드층에는 복수개의 경질비드를 포함하고, 경질비드 각각의 탄성계수는 상기 탄성패드층의 탄성계수 보다 높은 것을 특징으로 하기 때문에 압력센서의 표면에 압력이 가해졌을 때 탄성패드에 포함된 경질비드가 제1전극을 효과적으로 눌러주고, 이에 따라 탄성메시망의 메시선 사이로 제1전극과 CNT컴파운드층이 더욱 용이하게 접촉될 수 있는 효과가 있다.And the elastic pad layer includes a plurality of hard beads, and since the elastic modulus of each of the hard beads is higher than the elastic modulus of the elastic pad layer, when pressure is applied to the surface of the pressure sensor, the hard beads included in the elastic pad The bead effectively presses the first electrode, and accordingly, there is an effect that the first electrode and the CNT compound layer can be more easily contacted between the mesh lines of the elastic mesh.

뿐만 아니라, 기판층 아래에는 제1경질층이 배치되기 때문에 바닥면이 고르지 못하거나 푹신푹신한 연질 바닥의 경우에도 밑에서 단단하게 받쳐주므로 탄성메시망의 메시선 사이로 제1전극과 CNT컴파운드층이 용이하게 접촉될 수 있는 효과가 있으며, 라미네이트층 위에 또는 라미네이트층과 탄성패드층 사이에는 제2경질층이 배치되기 때문에 맨발로 밟는 등의 부드러운 물체의 압력에 의해서도 제1전극과 CNT컴파운드층이 용이하게 접촉될 수 있는 효과가 있다.In addition, since the first hard layer is disposed under the substrate layer, the first electrode and the CNT compound layer are easily provided between the mesh lines of the elastic mesh because the bottom surface is not even or the soft floor is supported firmly from the bottom. Since the second hard layer is disposed on the laminate layer or between the laminate layer and the elastic pad layer, the first electrode and the CNT compound layer easily contact even by the pressure of a soft object, such as stepping on it with bare feet. can have an effect.

도 1은 종래기술에 의한 CNT압력센서에 대한 사시도(a), 평면도(b) 및 단면도(c)를 도시한 것이다.
도 2는 종래기술에 의한 CNT압력센서를 이용하여 대면적 압력센서 응용제품을 제작하는 경우를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 분해사시도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 평면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 단면도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 작동과정을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 폭을 더 광폭으로 하는 경우에 대한 평면도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 분해사시도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 단면도를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 분해사시도를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 단면도를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 분해사시도를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 제4실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 단면도를 도시한 것이다.1 shows a perspective view (a), a plan view (b) and a cross-sectional view (c) of a CNT pressure sensor according to the prior art.
Figure 2 shows a case of manufacturing a large-area pressure sensor application using a CNT pressure sensor according to the prior art.
3 is an exploded perspective view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a first embodiment of the present invention.
4 is a plan view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a first embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a first embodiment of the present invention.
Figure 6 shows the operation process of the large-area pressure sensor using the CNT coating film according to the first embodiment of the present invention.
7 is a plan view showing a case in which the width of the large-area pressure sensor using the CNT coating film according to the first embodiment of the present invention is made wider.
8 is an exploded perspective view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a second embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a second embodiment of the present invention.
10 is an exploded perspective view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a third embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a third embodiment of the present invention.
12 is an exploded perspective view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a fourth embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a fourth embodiment of the present invention.

이하에서 상술한 목적과 특징이 분명해지도록 본 발명을 상세하게 설명할 것이며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련한 공지기술 중 이미 그 기술 분야에 익히 알려져 있는 것으로서, 그 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail so that the above-described objects and features become clear, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention as it is already well known in the technical field among the known technologies related to the present invention, the detailed description is given. to be omitted.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 실시 예들에 대한 설명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시 예들을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In addition, the terms used in the present invention have been selected as widely used general terms as possible, but in certain cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant. It is intended to clarify that the present invention should be understood as the meaning of the term, not the name. Terms used in the description of the embodiments are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the embodiments. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

실시 예들은 여러 가지 형태로 변경을 가할 수 있고 다양한 부가적 실시 예들을 가질 수 있는데, 여기에서는 특정한 실시 예들이 도면에 표시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 실시 예들을 특정한 형태에 한정하려는 것이 아니며, 실시 예들의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경이나 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. Embodiments may be modified in various forms and may have various additional embodiments, in which specific embodiments are shown in the drawings and related detailed descriptions are given. However, this is not intended to limit the embodiments to specific forms, and it should be understood to include all changes or equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the embodiments.

다양한 실시 예들에 대한 설명 가운데 “제1”, “제2”, “첫째” 또는“둘째”등의 표현들이 실시 예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. In the description of various embodiments, expressions such as “first”, “second”, “first” or “second” may modify various components of the embodiments, but do not limit the corresponding components. For example, the above expressions do not limit the order and/or importance of corresponding components. The above expressions may be used to distinguish one component from another.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 먼저 도 1은 종래기술에 의한 CNT압력센서에 대한 사시도(a), 평면도(b) 및 단면도(c)를 도시한 것이며, 도 2는 종래기술에 의한 CNT압력센서를 이용하여 대면적 압력센서 응용제품을 제작하는 경우를 도시한 것이다. 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 종래기술에 의한 CNT압력센서(10)는 일정 폭(W)을 가진 띠 모양의 필름층(11)위에 CNT코팅층(12)을 형성하고, 상기 CNT코팅층(12) 위에, 상기 CNT코팅층(12)을 너비방향으로 가로지르는 한 쌍의 제1전극(14)을 반복하여 형성시키되, 상기 제1전극(14)과 상기 CNT코팅층(12)과의 사이에 일정한 간극을 유지시키도록 하고 있다. 상기 제1전극(14)과 상기 CNT코팅층(12)과의 사이에 일정한 간극을 유지하는 방법으로는, 절연재질로 된 한 쌍의 스페이서층(13)을 상기 CNT코팅층(12) 위에 너비방향 양단 쪽에 형성되도록 한 후, 상기 제1전극(14)이 한 쪽의 스페이서층(13)으로부터 다른 쪽의 스페이서층(13)으로 가로지르는 다리(Bridge)형상이 되도록 하는 방법을 사용하기도 한다. 그리고 한 쌍의 제1전극(14) 각각을 서로 연결하는 한 쌍의 제2전극(15)을 형성한 뒤 맨 위에 라미네이터층(16)을 형성하도록 하는 것이다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, FIG. 1 shows a perspective view (a), a plan view (b) and a cross-sectional view (c) of a CNT pressure sensor according to the prior art, and FIG. 2 is a large-area pressure sensor application using a CNT pressure sensor according to the prior art. A case in which a product is manufactured is shown. 1 and 2, the CNT pressure sensor 10 according to the prior art forms a CNT coating layer 12 on the band-shaped film layer 11 having a predetermined width W, and the CNT coating layer 12 ), a pair of first electrodes 14 that cross the CNT coating layer 12 in the width direction are repeatedly formed, and a certain gap is formed between the first electrode 14 and the CNT coating layer 12 . is to be maintained. As a method of maintaining a constant gap between the first electrode 14 and the CNT coating layer 12 , a pair of spacer layers 13 made of an insulating material are formed on the CNT coating layer 12 in the width direction at both ends. After forming on one side, a method of forming a bridge shape in which the first electrode 14 crosses from the spacer layer 13 on one side to the spacer layer 13 on the other side may be used. And after forming a pair of second electrodes 15 connecting each of the pair of first electrodes 14 to each other, the laminator layer 16 is formed on the top.

이와 같이 제조된 종래기술에 의한 CNT압력센서(10)는 상기 라미네이터층(16)에 압력이 가해져 눌려지면, 눌려지는 상기 라미네이터층(16)이 상기 제1전극(14)을 누르게 되고, 이에 따라 상기 제1전극(14)의 하면이 상기 CNT코팅층(12)의 상면에 닿게 되므로, 인접해있는 상기 한 쌍의 제1전극(14) 사이에는 상기 CNT코팅층(12)을 통하여 회로가 형성되고, 상기 한 쌍의 제2전극(15)을 통하여 상기 한 쌍의 제1전극(14)에 가해지는 전압에 의하여 상기 CNT코팅층(12)을 통하여 전류가 흐르게 되고, 압력센서의 센싱회로에서는 상기 한 쌍의 제2전극(15)을 통하여 흐르는 전류 값의 크기에 따라 압력센서에 압력이 가해졌는지의 여부를 판단하게 된다. 그리고 가해진 압력이 제거되면, 상기 제1전극(14)은 탄성에 의하여 복원되고, 이에 따라 상기 제1전극(14)과 상기 CNT코팅층(12)과의 사이에는 일정한 간극을 다시 유지할 수 있게 되고, 상기 한 쌍의 제2전극(15)에는 전류가 흐르지 않게 된다. When the CNT pressure sensor 10 according to the prior art manufactured as described above is pressed by applying pressure to the laminator layer 16, the pressed laminator layer 16 presses the first electrode 14, and accordingly Since the lower surface of the first electrode 14 comes into contact with the upper surface of the CNT coating layer 12, a circuit is formed between the pair of adjacent first electrodes 14 through the CNT coating layer 12, A current flows through the CNT coating layer 12 by the voltage applied to the pair of first electrodes 14 through the pair of second electrodes 15, and in the sensing circuit of the pressure sensor, the pair It is determined whether pressure is applied to the pressure sensor according to the magnitude of the current flowing through the second electrode 15 of the And when the applied pressure is removed, the first electrode 14 is restored by elasticity, and thus a certain gap can be maintained again between the first electrode 14 and the CNT coating layer 12, No current flows through the pair of second electrodes 15 .

이와 같은 종래기술에 의한 CNT압력센서(10)는 상기 제1전극(14)의 길이를 길게 하면 탄성이 부족하여 복원이 안되는 문제점이 생기며, 전극이 너무 길게 되면 평상시에도 상기 제1전극(14)의 자체 무게에 의하여 상기 제1전극(14)과 상기 CNT코팅층(12)과의 사이에는 접촉상태가 발생하게 되므로 압력센서로서의 기능이 상실된다. 따라서 종래기술에 의한 CNT압력센서(10)는 도 1(b)에서 보는 바와 같이 너비가 좁은 띠 모양으로 만들어야 했다. 다만, 길이방향으로는 얼마든지 길게 하여 필요에 따라 잘라서 사용할 수는 있다. 그러나 도 2에서 보는 바와 같이 폭이 넓은 대면적에서 압력감지가 필요한 응용제품(20)으로 만들기 위해서는 상기 CNT압력센서(10)를 평행하게 여러 줄을 붙여서 배치한 뒤 상기 제2전극(15) 사이를 연결선(21)으로 연결하여야 한다. 그러므로 종래기술에 의한 CNT압력센서(10)를 이용하여 폭이 넓은 대면적에서 압력감지가 필요한 응용제품(20)으로 만들려면 제품(20)의 제작공정이 복잡해지고 제작비용이 많이 소요되는 문제점이 있어왔다. 뿐만 아니라 응용제품(20) 내부에 상기 연결선(21)을 위한 공간 등이 필요하기 때문에 응용제품(20)이 어쩔 수 없이 커지게 되는 문제점이 있고, 상기 연결선(21)이 길고 복잡해질 뿐만 아니라 연결점이 많아지기 때문에 연결선이나 연결점에서 단선 또는 접촉 불량 등이 자주 발생하여 응용제품(20)의 수명이 짧아지고 감지오류 등이 빈번하게 일어나는 문제점이 있어왔다.In the CNT pressure sensor 10 according to the prior art, when the length of the first electrode 14 is lengthened, there is a problem that it cannot be restored due to insufficient elasticity. Since a contact state is generated between the first electrode 14 and the CNT coating layer 12 due to its own weight, the function as a pressure sensor is lost. Therefore, the CNT pressure sensor 10 according to the prior art had to be made in a narrow band shape as shown in FIG. 1(b). However, it can be lengthened as much as possible in the longitudinal direction and cut as needed. However, as shown in FIG. 2 , in order to make an application product 20 that requires pressure sensing in a large area, the CNT pressure sensor 10 is placed in parallel with several rows and then placed between the second electrodes 15 . should be connected with the connecting wire (21). Therefore, in order to use the CNT pressure sensor 10 according to the prior art to make the application product 20 that requires pressure sensing in a wide area, the manufacturing process of the product 20 is complicated and the manufacturing cost is high. there has been In addition, there is a problem in that the application product 20 is inevitably enlarged because a space for the connection line 21 is required inside the application product 20 , and the connection line 21 is long and complicated as well as the connection point. Due to this increase, disconnection or poor contact occurs frequently at the connection line or at the connection point, so that the life of the application product 20 is shortened, and there is a problem that a detection error occurs frequently.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명에 의한 CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 제1실시예가 도 3 내지 도 7에 도시되어 있다. 먼저 도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 분해사시도를 도시한 것이며, 도 4는 본 발명 제1실시예의 평면도를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명 제1실시예의 단면도 중 도 4에서 A방향에서 본 단면도(도 5(a))와 B방향에서 본 단면도(도 5(b))가 도시되어 있다. 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이 본 발명의 제1실시예는 기판층(100)과 그 위에 배치되는 CNT컴파운드층(200)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 기판층(100)과 상기 CNT컴파운드층(200)은 별도의 층으로 적층되기 보다는 상기 기판층(100) 위에 CNT컴파운드 재료를 코팅하는 방법에 의하여 적층하도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 기판층(100)으로는 PE(Polyethylene) 등과 같은 플라스틱 시트를 사용하는 것이 바람직하다. A first embodiment of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to the present invention devised to solve such a problem is shown in FIGS. 3 to 7 . First, Figure 3 shows an exploded perspective view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a first embodiment of the present invention, Figure 4 is a plan view of the first embodiment of the present invention, Figure 5 is the present invention Among the cross-sectional views of the first embodiment, a cross-sectional view viewed from the direction A (Fig. 5(a)) and a cross-sectional view viewed from the direction B (Fig. 5(b)) are shown in Fig. 4 . 3 to 5, the first embodiment of the present invention preferably includes a substrate layer 100 and a CNT compound layer 200 disposed thereon. It is more preferable that the substrate layer 100 and the CNT compound layer 200 be laminated by a method of coating the CNT compound material on the substrate layer 100 rather than being laminated as separate layers. It is preferable to use a plastic sheet such as PE (polyethylene) as the substrate layer 100 .

그리고 상기 CNT컴파운드층(200) 위에는 탄성메시망(300)이 배치되도록 한 뒤 상기 탄성메시망(300) 위에 복수의 제1전극(400)을 형성하도록 하는 것이 바람직한데, 상기 복수의 제1전극(400) 각각은 상기 CNT컴파운드층(200)위를 너비방향으로 가로지르며, 일정간격을 두고 서로 평행하게 반복하여 배치되는 띠 형상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 탄성메시망(300)은 연질의 탄성절연체로서 연질일 뿐만 아니라 탄성을 가지도록 함으로써 압력을 받을 경우에는 압력을 받는 방향으로는 축소되고. 압력을 받는 방향과 직각인 방향으로 형태가 늘어나도록 하는 소재 즉, 압력을 받는 경우 납작하게 찌그러지고, 압력이 없어졌을 때 다시 원형대로 복원되는 소재로 하는 것이 바람직하다.And it is preferable to form a plurality of first electrodes 400 on the elastic mesh network 300 after the elastic mesh network 300 is disposed on the CNT compound layer 200 , the plurality of first electrodes Each of 400 crosses the CNT compound layer 200 in the width direction, and preferably has a band shape repeatedly arranged in parallel with each other at regular intervals. The elastic mesh network 300 is a soft elastic insulator, and is not only soft but also elastic, so that when pressure is applied, it is reduced in the direction of receiving pressure. It is preferable to use a material that allows the shape to expand in a direction perpendicular to the direction in which the pressure is applied, that is, a material that is flattened when pressure is applied and is restored to its original shape when the pressure is removed.

상기 복수의 제1전극(400) 각각은, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 탄성메시망(300)을 구성하는 메시선 중 길이방향(x 방향) 메시선인 제1메시선(300a)과는 직교되고, 너비방향(y 방향) 메시선인 제2메시선(300b)과는 서로 평행하되, 겹치지 아니하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 더욱 바람직하게는 상기 복수의 제1전극(400) 각각은 상기 제2메시선(300b) 각각의 사이마다 중앙에 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 즉 상기 제2메시선(300b) 각각의 사이마다 중앙에 하나씩의 제1전극(400)이 배치되도록 하는 것이 바람직하다. Each of the plurality of first electrodes 400 is orthogonal to a first mesh line 300a that is a longitudinal (x-direction) mesh line among the mesh lines constituting the elastic mesh network 300, as shown in FIG. , and the second mesh line 300b, which is a mesh line in the width direction (y direction), is parallel to each other, but preferably does not overlap. And more preferably, each of the plurality of first electrodes 400 is preferably arranged at the center between each of the second mesh lines 300b. That is, it is preferable to arrange one first electrode 400 at the center between each of the second mesh lines 300b.

따라서 상기 탄성메시망(300)은 상기 복수의 제1전극(400) 각각을 상기 CNT컴파운드층(200)으로부터 일정한 간극을 유지하도록 하여 평상시에는 상기 복수의 제1전극(400) 각각이 상기 CNT컴파운드층(200)에 접촉하지 않도록 하는 역할을 하는 것인데, 상기 복수의 제1전극(400) 각각이 상기 탄성메시망(300)을 구성하는 메시선 중 상기 제1메시선(300a)과 일정간격으로 직교하게 되므로 도 5(a)에서 보듯이 상기 복수의 제1전극(400) 각각에 대하여 상기 제1메시선(300a)은 마치 다리(bridge)의 교각역할을 하여 상판역할을 하는 상기 복수의 제1전극(400) 각각을 지지하게 되는 것이다. 그러므로 본 발명에서는 상기 복수의 제1전극(400) 각각이 길어지더라도 항상 상기 CNT컴파운드층(200)과 일정한 간극을 유지할 수 있게 되는 것이다. Therefore, the elastic mesh network 300 maintains a predetermined gap between each of the plurality of first electrodes 400 from the CNT compound layer 200, so that each of the plurality of first electrodes 400 is normally formed with the CNT compound. It serves to prevent contact with the layer 200 , and each of the plurality of first electrodes 400 is spaced apart from the first mesh line 300a among the mesh lines constituting the elastic mesh network 300 . Since they are orthogonal to each other, as shown in FIG. 5( a ), the first mesh line 300a for each of the plurality of first electrodes 400 acts as a bridge pier and serves as a top plate. Each of the first electrodes 400 is supported. Therefore, in the present invention, even if each of the plurality of first electrodes 400 is elongated, it is possible to always maintain a constant gap with the CNT compound layer 200 .

그리고 상기 탄성메시망(300)은 절연성능을 가지도록 하여 상기 복수의 제1전극(400) 각각과 상기 CNT컴파운드층(200)과의 절연상태를 유지시키도록 함과 동시에 연질이면서 적절한 탄성을 가지도록 하여, 상기 복수의 제1전극(400) 중 하나 이상에 압력이 가해져서 눌러졌을 때 상기 탄성메시망(300)의 메시선이 눌려지는 압력에 의하여 축소되도록 하고, 압력이 제거되었을 때는 축소되었던 형상이 다시 복원되어 원형으로 돌아가도록 하는 것이 바람직하다. And the elastic mesh network 300 has insulating performance so as to maintain an insulating state between each of the plurality of first electrodes 400 and the CNT compound layer 200, and at the same time is soft and has appropriate elasticity. When a pressure is applied and pressed to one or more of the plurality of first electrodes 400, the mesh wire of the elastic mesh network 300 is reduced by the pressure that is pressed, and when the pressure is removed, it is reduced It is desirable to restore the shape to return to the original shape.

한편 상기 복수의 제1전극(400) 위에는 상기 복수의 제1전극(400) 각각을 교번 연결시켜 서로 대향되는 쌍으로 만드는 한 쌍의 제2전극(500)이 배치되도록 하는 것이 바람직한데, 이를 위하여 상기 복수의 제1전극(400)은 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 서로 교번하여 상기 한 쌍의 제2전극(500) 각각과 연결될 수 있도록, 양단이 서로 번갈아가며 단부에서 일정 간격을 가지도록 함으로써 약간씩 지그재그 방식으로 배치하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 복수의 제1전극(400) 및 상기 한 쌍의 제2전극(500) 위에는 라미네이트 코팅을 통하여 라미네이트층(600)이 배치되도록 하는 것이 바람직하다. On the other hand, it is preferable that a pair of second electrodes 500 are disposed on the plurality of first electrodes 400 by alternately connecting each of the plurality of first electrodes 400 to form a pair opposite to each other. As shown in FIGS. 3 and 4 , the plurality of first electrodes 400 are alternately connected to each other and connected to each of the pair of second electrodes 500 so that both ends thereof are alternately spaced apart from each other at the ends. By doing so, it is preferable to arrange it in a zigzag manner little by little. In addition, it is preferable that the laminate layer 600 is disposed on the plurality of first electrodes 400 and the pair of second electrodes 500 through a laminate coating.

이상에서 설명한 본 발명 제1실시예에 의한, CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 작동과정은 도 6에 도시되어 있다. 도 6에서는 상기 한 쌍의 제2전극(500) 및 상기 라미네이트층(600)은 편의상 제외하고 도시하였다. 도 6에서 보는 바와 같이 상기 복수의 제1전극(400)에 대하여 도 6(a)에서 보는 바와 같이 압력이 가해지면, 압력이 가해진 제1전극(400)은 도 6(b)에서 보는 바와 같이 아래로 눌려지게 된다. 이때 상기 탄성메시망(300)은 연질의 탄성절연체로서 연질일 뿐만 아니라 탄성을 가지고 있기 때문에 상기 제1전극(400)을 통하여 전달되는 압력에 의하여 변형되어 납작하게 눌러지게 되며, 그 과정에서 상기 제1전극(400) 중 메시망 사이에 중간에 있는 부분(도 6(b)중 빨간색 타원부분)은 상기 CNT컴파운드층(200)과 접촉하게 된다. 따라서 도 6(c)에서 보는 바와 같이 예를 들어 발바닥을 통하여 사람의 몸무게에 의한 압력이 전해져서 상기 제1전극(400)과 상기 CNT컴파운드층(200)과 접촉되는 부분이 다수 발생되면(도 6(c)중 빨간색 타원부분) 상기 한 쌍의 제2전극(500) 양단에는 상기 CNT컴파운드층(200)의 저항값에 해당하는 저항회로가 형성되어 압력감지 전류(I)가 흐르게 된다. The operation process of the large-area pressure sensor using the CNT coating film according to the first embodiment of the present invention described above is shown in FIG. 6 . In FIG. 6, the pair of second electrodes 500 and the laminate layer 600 are excluded for convenience. As shown in FIG. 6 , when pressure is applied to the plurality of first electrodes 400 as shown in FIG. is pressed down. At this time, since the elastic mesh network 300 is a soft elastic insulator and has elasticity as well as being soft, it is deformed and flattened by the pressure transmitted through the first electrode 400, and in the process, the A portion (red oval portion in FIG. 6( b )) in the middle between the mesh networks of the first electrodes 400 comes into contact with the CNT compound layer 200 . Therefore, as shown in FIG. 6(c), for example, when pressure due to the weight of a person is transmitted through the sole of the foot, so that a plurality of parts in contact with the first electrode 400 and the CNT compound layer 200 are generated (Fig. 6(c) red oval part) A resistance circuit corresponding to the resistance value of the CNT compound layer 200 is formed at both ends of the pair of second electrodes 500 so that a pressure sensing current I flows.

그리고 상기 제1전극(400)에 가해지는 압력이 없어지게 되면 상기 탄성메시망(300)에 가해지던 압력도 없어지게 되므로 상기 탄성메시망(300)은 도 6(d)에서 보는 바와 같이 복원되어 원형상태로 복귀되며, 상기 제1전극(400)과 상기 CNT컴파운드층(200) 사이에는 다시 간극이 형성되어 절연상태가 된다. 따라서 압력감지 전류(I)는 흐르지 않게 된다. And when the pressure applied to the first electrode 400 is removed, the pressure applied to the elastic mesh network 300 also disappears, so that the elastic mesh network 300 is restored as shown in FIG. 6(d). It returns to the circular state, and a gap is formed again between the first electrode 400 and the CNT compound layer 200 to become an insulating state. Therefore, the pressure sensing current I does not flow.

한편 도 7에는 본 발명의 제1실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서에서 폭을 더 광폭으로 하는 경우에 대한 평면도를 도시한 것이다. 상기 제1탄성메시망(300)에 의하여 상기 제1전극(400)과 상기 CNT컴파운드층(200) 사이에 간극을 유지시켜주는 구조이기 때문에 상기 탄성메시망(300)의 메시선 중 제1메시선(300a)은 마치 다리(bridge)의 교각역할을 하여 상판역할을 하는 상기 복수의 제1전극(400) 각각을 중간 중간 지지하게 되므로 상기 제1전극(400)이 길어지더라도 항상 상기 CNT컴파운드층(200)과 일정한 간극을 유지할 수 있다. 따라서 도 7에서 보는 바와 같이 그 폭(W)을 얼마든지 길게 할 수 있으며, 길이(L) 또한 상기 CNT컴파운드층(200)의 길이범위 내에서 얼마든지 길게 할 수 있다. 따라서 압력센서의 응용제품을 대면적으로 만들 수 있기 때문에 큰 면적의 매트는 물론 마루 바닥 또는 침대바닥 등의 전체 바닥에서 압력을 감지할 수 있는 응용제품들을 저렴한 비용으로 용이하게 얼마든지 만들 수 있는 장점이 있다. Meanwhile, FIG. 7 is a plan view showing a case in which the width is made wider in the large-area pressure sensor using the CNT coating film according to the first embodiment of the present invention. Since the structure maintains a gap between the first electrode 400 and the CNT compound layer 200 by the first elastic mesh network 300 , the first mesh line among the mesh lines of the elastic mesh network 300 . The line of sight 300a acts as a bridge to support each of the plurality of first electrodes 400 serving as a top plate, so even if the first electrode 400 is lengthened, the CNT compound is always A constant gap with the layer 200 may be maintained. Therefore, as shown in FIG. 7 , the width W can be lengthened as much as possible, and the length L can also be lengthened as much as possible within the length range of the CNT compound layer 200 . Therefore, since pressure sensor applications can be made in a large area, not only large mats but also application products that can sense pressure on the entire floor, such as the floor or bed floor, can be easily made at low cost. There is this.

도 8에는 본 발명의 제2실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 분해사시도가 도시되어 있으며, 도 9에는 본 발명 제2실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서의 단면도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명 제2실시예를 설명한다. 도 8 및 도 9에서 보는 바와 같이 본 발명 제2실시예는 위에서 살펴보았던 본 발명 제1실시예의 구성에 더하여, 상기 복수의 제1전극(400) 및 상기 한 쌍의 제2전극(500)과 상기 라미네이트층(600) 사이에 배치되는 탄성패드층(700)을 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 8 is an exploded perspective view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view of a large-area pressure sensor using a CNT coating film according to a second embodiment of the present invention is shown. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9 . As shown in FIGS. 8 and 9 , the second embodiment of the present invention includes the plurality of first electrodes 400 and the pair of second electrodes 500 in addition to the configuration of the first embodiment of the present invention described above. It is preferable to further include an elastic pad layer 700 disposed between the laminate layers 600 .

본 발명의 제2실시예에서 상기 탄성패드층(700)에는 복수 개의 경질비드(710)를 포함하도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 그리고 상기 복수 개의 경질비드(710) 각각의 탄성계수는 상기 탄성패드층(700)의 탄성계수 보다 높게 하는 것이 바람직하다. 즉 상기 복수 개의 경질비드(710) 각각은 딱딱한 재질의 비드로 하고, 상기 탄성패드층(700)은 연질의 재질로 함으로써, 상기 복수 개의 경질비드(710) 각각에 대하여 압력이 가해지면 상기 복수 개의 경질비드(710) 각각은 딱딱한 경질이므로 상기 탄성패드층(700)의 하방으로 밀려내려갈 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하는 경우 상기 탄성패드층(700)은 연질의 재질이므로 상기 복수 개의 경질비드(710) 각각으로부터 압력을 받는 경우 밀도가 높아지면서 두께가 얇아지게 되며, 이에 따라 상기 복수 개의 경질비드(710) 각각에 가해지는 압력이 하방으로 잘 전달될 수 있게 된다. In the second embodiment of the present invention, it is more preferable to include a plurality of hard beads 710 in the elastic pad layer 700 . And it is preferable that the elastic modulus of each of the plurality of hard beads 710 is higher than the elastic modulus of the elastic pad layer 700 . That is, each of the plurality of hard beads 710 is made of a hard material, and the elastic pad layer 700 is made of a soft material, so that when pressure is applied to each of the plurality of hard beads 710 , the plurality of Since each of the hard beads 710 is hard and hard, it is preferable to be pushed down to the bottom of the elastic pad layer 700 . In this case, since the elastic pad layer 700 is a soft material, when it receives pressure from each of the plurality of hard beads 710, the density increases and the thickness becomes thin, and accordingly, each of the plurality of hard beads 710 It is possible to transmit the pressure applied to the downward well.

이와 같이 상기 경질비드(710)를 포함하는 상기 탄성패드층(700)을 두게 되면, 상기 라미네이트층(600) 위로 압력이 가해졌을 때 그 압력이 상기 탄성패드층(700)에 전달되게 되며, 상기 탄성패드층(700)에는 탄성계수가 상기 탄성패드층(700)보다 높은 상기 복수 개의 경질비드(710)가 포함되어 있기 때문에 상기 복수 개의 경질비드(710)에 가해지는 압력은 상기 탄성패드층(700)만 있는 곳보다 강하게 하방으로 작용하게 되며, 그 압력이 상기 복수 개의 제1전극(400)에 전달되게 된다. 그리고 제1전극(400) 중 상기 경질비드(710)에 의하여 눌려지는 부분은 하방으로 압력이 더 강하게 작용되므로 상기 CNT컴파운드층(200)과 접촉이 더 밀접하게 될 수 있게 된다. 따라서 위로부터 가해지는 압력이 더 확실하게 제1전극(400)에 전달되므로 압력센서의 센싱감도를 더욱 증가시킬 수 있는 효과가 있다. When the elastic pad layer 700 including the hard bead 710 is placed in this way, when pressure is applied over the laminate layer 600, the pressure is transferred to the elastic pad layer 700, and the Since the elastic pad layer 700 includes the plurality of hard beads 710 having a higher elastic modulus than the elastic pad layer 700 , the pressure applied to the plurality of hard beads 710 is applied to the elastic pad layer ( 700) acts downward, and the pressure is transmitted to the plurality of first electrodes 400 . And the portion pressed by the hard bead 710 of the first electrode 400 has a stronger downward pressure, so that the CNT compound layer 200 and the contact can be made closer. Therefore, since the pressure applied from above is more reliably transmitted to the first electrode 400, there is an effect that the sensing sensitivity of the pressure sensor can be further increased.

한편 도 10에는 본 발명의 제3실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서(50)의 분해사시도가 도시되어 있으며, 도 11에는 본 발명 제3실시예에 의한 압력센서의 단면도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명 제3실시예를 설명한다. 본 발명 제3실시예는, 위에서 살펴본 본 발명 제1실시예 또는 본 발명 제2실시예의 구성에 더하여 상기 기판층(100) 아래에 제1경질층(800)을 더 배치하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제1경질층(800)은 금속판 또는 경질의 재질을 갖는 플라스틱 박막기판으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 기판층(100) 아래에 상기 제1경질층(800)을 두게 되면, 상기 제1경질층(800)이 상기 기판층(100) 및 그 위에 적층되거나 코팅된 상기 CNT컴파운드층(200)에 대하여 아래쪽으로부터의 안정적인 받침대 역할을 하기 때문에 상기 제1전극(400)이 상기 탄성메시망(300)에 압력을 가하면서 아래로 눌려질 때 상기 CNT컴파운드층(200)과 잘 접촉될 수 있는 효과가 있는데 이는 상기 제1경질층(800)이 아래 쪽으로부터 받쳐지고 있는 상태이기 때문이다. 이와 같은 효과는, 본 발명에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서(50)가 연질의 바닥이나 고르지 못한 바닥위에 설치되어 있는 경우 더욱 효과를 발휘하게 된다. Meanwhile, FIG. 10 is an exploded perspective view of a large area pressure sensor 50 using a CNT coating film according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a cross-sectional view of the pressure sensor according to a third embodiment of the present invention. have. Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11 . In the third embodiment of the present invention, it is preferable to further dispose the first hard layer 800 under the substrate layer 100 in addition to the configuration of the first embodiment or the second embodiment of the present invention described above. And the first hard layer 800 is preferably a metal plate or a plastic thin film substrate having a hard material. When the first hard layer 800 is placed under the substrate layer 100 in this way, the first hard layer 800 is laminated or coated on the substrate layer 100 and the CNT compound layer 200 ), since it serves as a stable pedestal from the bottom, when the first electrode 400 is pressed down while applying pressure to the elastic mesh 300, it can be in good contact with the CNT compound layer 200. This is effective because the first hard layer 800 is supported from the bottom. This effect is more effective when the large-area pressure sensor 50 using the CNT coating film according to the present invention is installed on a soft floor or an uneven floor.

그리고 도 12에는 본 발명의 제4실시예에 의한 CNT코팅막을 이용한 대면적 압력센서(50)의 분해사시도가 도시되어 있으며, 도 13에는 본 발명의 제4실시예의 단면도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 12 및 도 13을 참조하여 본 발명 제4실시예를 설명한다. 본 발명 제4실시예는, 위에서 살펴본 본 발명 제3실시예의 구성에 더하여 상기 라미네이트층(600)과 상기 탄성패드층(700) 사이에 배치되는 제2경질층(900)을 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 제2경질층(900) 또한 상기 제1경질층(800)과 마찬가지로 금속판 또는 경질의 재질을 갖는 플라스틱 박막기판으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 제2경질층(900)을 두게 되면, 상기 제2경질층(900)은 단단한 재질로 되어 있으므로 상기 제2경질층(900)에 가해지는 압력이 상기 탄성패드층(700)의 넓은 면적에 가해지게 되며, 이에 따라 보다 많은 수의 경질비드(710)가 하방으로 향하는 압력을 받게 되므로 상기 제1전극(400)과 상기 CNT컴파운드층(200)과의 접촉점이 더 많아지게 되어 본 발명에 의한 대면적 압력센서(50)의 압력감지 감도를 상승시킬 수 있는 효과가 있게 된다.And FIG. 12 is an exploded perspective view of the large-area pressure sensor 50 using a CNT coating film according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a cross-sectional view of the fourth embodiment of the present invention. Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13 . The fourth embodiment of the present invention is to further include a second hard layer 900 disposed between the laminate layer 600 and the elastic pad layer 700 in addition to the configuration of the third embodiment of the present invention described above. desirable. Like the first hard layer 800 , the second hard layer 900 is preferably a metal plate or a plastic thin film substrate having a hard material. When the second hard layer 900 is placed in this way, since the second hard layer 900 is made of a hard material, the pressure applied to the second hard layer 900 is applied to a large area of the elastic pad layer 700 . is applied to, and thus a greater number of hard beads 710 are subjected to downward pressure, so that more contact points between the first electrode 400 and the CNT compound layer 200 are increased in the present invention. There is an effect that can increase the pressure sensing sensitivity of the large-area pressure sensor 50 by the

상술한 여러 가지 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Although the present invention has been described with the various examples described above, the present invention is not necessarily limited to these examples, and various modifications may be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the examples disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these examples. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

50 대면적 압력센서
100 기판층
200 CNT컴파운드층
300 탄성메시망
300a 제1메시선 300b 제2메시선
400 제1전극
500 제2전극
600 라미네이트층
700 탄성패드층
710 경질비드
800 제1경질층
900 제2경질층 50 Large area pressure sensor
100 substrate layer
200 CNT compound layer
300 elastic mesh
300a first mesh line 300b second mesh line
400 first electrode
500 second electrode
600 laminate layers
700 elastic pad layer
710 hard bead
800 first hard layer
900 2nd hard layer

Claims (7)

기판층;
상기 기판층 위에 배치되는 CNT컴파운드층;
상기 CNT컴파운드층 위에 배치되는 탄성메시망;
상기 탄성메시망 위에 일정간격을 두고 서로 평행하게 반복하여 배치되는 복수의 제1전극;
상기 복수의 제1전극 각각을 교번 연결시켜 서로 대향되는 쌍으로 만드는 한 쌍의 제2전극; 및
상기 복수의 제1전극 및 상기 한 쌍의 제2전극 위에 배치되는 라미네이트층;을 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서substrate layer;
a CNT compound layer disposed on the substrate layer;
an elastic mesh network disposed on the CNT compound layer;
a plurality of first electrodes repeatedly arranged in parallel with each other at regular intervals on the elastic mesh;
a pair of second electrodes configured to be opposite to each other by alternately connecting each of the plurality of first electrodes; and
A large-area pressure sensor using a CNT coating film, comprising a; a laminate layer disposed on the plurality of first electrodes and the pair of second electrodes 제1항에 있어서,
상기 기판층 아래에 배치되는 제1경질층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서According to claim 1,
A large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that it further comprises; a first hard layer disposed under the substrate layer. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 제1전극 및 상기 한 쌍의 제2전극과 상기 라미네이트층 사이에 배치되는 탄성패드층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서3. The method of claim 1 or 2,
A large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that it further comprises; an elastic pad layer disposed between the plurality of first electrodes and the pair of second electrodes and the laminate layer. 제3항에 있어서,
상기 라미네이트층과 상기 탄성패드층 사이에 배치되는 제2경질층;이 더 포함되는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서 4. The method of claim 3,
A large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that it further comprises; a second hard layer disposed between the laminate layer and the elastic pad layer. 제3항에 있어서,
상기 탄성패드층에는 복수 개의 경질비드를 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서4. The method of claim 3,
A large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that the elastic pad layer includes a plurality of hard beads 제5항에 있어서,
상기 복수 개의 경질비드 각각의 탄성계수는 상기 탄성패드층의 탄성계수 보다 높은 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서6. The method of claim 5,
A large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that the modulus of elasticity of each of the plurality of hard beads is higher than the modulus of elasticity of the elastic pad layer 제1항에 있어서,
상기 탄성메시망을 구성하는 메시선 중 길이방향(x)인 제1메시선 각각은 상기 제1전극 각각과 직각이며, 너비방향(y) 메시선인 제2메시선 각각의 사이에는 상기 제1전극 각각이 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, CNT 코팅막을 이용한 대면적 압력센서According to claim 1,
Among the mesh lines constituting the elastic mesh network, each of the first mesh lines in the longitudinal direction (x) is perpendicular to each of the first electrodes, and the first electrode is between each of the second mesh lines in the width direction (y) of the mesh lines. A large-area pressure sensor using a CNT coating film, characterized in that it is disposed so that each is positioned
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