KR102351848B1 - 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 센서는 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진 제1 전극, 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 탄성이고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극보다 저항이 큰 중간층을 포함한다.

Description

압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 장치{PRESSURE SENSING SENSOR AND PRESSURE SENSING APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직물형 압력 감지 센서에 관한 것이다.
가정용 안전 장치뿐만 아니라 체압 분포를 이용하는 다양한 응용 분야에서 압력을 감지하기 위한 센서가 요구된다.
일반적인 압력 감지 센서는 하부 전극, 하부 전극 상에 배치된 유전층, 그리고 유전층 상에 배치된 상부 전극을 포함한다. 이러한 압력 감지 센서는 단단하며, 파손의 위험이 있다. 또한, 유연성이 없으므로, 구부리는 반경에 제약이 있으며, 복곡면의 구현이 어려운 문제가 있다.
한편, 압력 감지 센서가 생활 기기 또는 웨어러블 기기 등에 다양하게 적용됨에 따라, 유연성을 가진 압력 감지 센서에 대한 니즈가 커지고 있다. 이를 위하여, 직물형 압력 감지 센서가 등장하고 있다.
도 1은 직물형 압력 감지 센서의 일 예이며, 도 2는 도 1의 단면도이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 직물형 압력 감지 센서(100)는 날실(110)과 씨실(120)이 서로 아래위로 교차하여 짜여진다. 날실(110)과 씨실(120)은 각각 금속 코어(112, 122) 및 금속 코어(112, 122)의 표면 상에 피복된 섬유층(114, 124)을 포함한다. 날실(110)의 금속 코어(112)와 씨실(120)의 금속 코어(122)는 각각 전극의 역할을 수행하며, 이들의 접점 상에 압력이 가해진 경우 섬유층(114, 124)의 두께(D)는 줄어들게 된다. 섬유층(114, 124)의 두께(D)가 줄어들면, 날실(110)의 금속 코어(112)와 씨실(120)의 금속 코어(122) 간의 저항 또는 유전율이 변화하게 된다. 이에 따라, 직물형 압력 감지 센서(100)는 압저항 또는 정전용량을 감지할 수 있다. 다만, 날실(110)과 씨실(120)의 섬유층(114, 124)의 두께는 수 마이크로 단위이므로, 날실(110)과 씨실(120)의 접점 상에 압력이 가해지더라도 두께의 변화량은 매우 작을 수 있다. 또한, 금속 코어(112, 122)를 둘러싸는 섬유층(114, 124)은 주변의 수분을 흡수하는 경향이 있다. 따라서, 직물형 압력 감지 센서의 압력 감지 오차가 크며, 신뢰도가 떨어지는 문제가 있다.
선행기술 문헌 1: 일본 공개특허공보 특개평06-229848호(1994.08.19) 선행기술 문헌 2: 한국 공개특허공보 제10-2012-0072506호(2012.07.04)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가해진 무게에 따른 압력 및 위치를 감지하는 압력 감지 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 센서는 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진 제1 전극, 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 탄성이고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극보다 저항이 큰 중간층을 포함한다.
상기 제1 전극은 제1 방향으로 형성된 제1 전도 영역을 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 제1 방향과 다른 방향인 제2 방향으로 형성된 제2 전도 영역을 포함하며, 상기 제1 전도 영역 및 상기 제2 전도 영역은 각각 전도성 섬유로 짜여질 수 있다.
상기 전도성 섬유는 금속 와이어 또는 표면 상에 금속 막이 피복된 섬유일 수 있다.
상기 중간층은 섬유 기재, 그리고 상기 섬유 기재 내에 분산된 전도성 복합체를 포함할 수 있다.
상기 전도성 복합체는 Au, Ag, Cu, Ni, CNT(Carbon Nano Tube), 그래핀 및 세라믹 필러로 이루어진 그룹에서 선택된 하나와 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
상기 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline) 또는 폴리피롤(polypyrrole)을 포함할 수 있다.
상기 섬유 기재는 폴리우레탄, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함하는 합성섬유 또는 천연 섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 장치는 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진 제1 전극, 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 탄성이고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극보다 저항이 큰 중간층을 포함하는 압력 감지 센서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 간의 압저항 또는 정전용량에 따라 제어 신호를 생성하는 제어부, 그리고 상기 제어 신호를 출력하는 출력부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 압저항 또는 상기 정전용량에 따라 상기 압력 감지 센서 상에 가해진 무게를 측정하고, 측정한 무게 및 위치에 따라 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 장치는 가해진 무게에 따라 압력을 정밀하게 감지할 수 있으며, 압력 분포를 정확하게 감지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 장치는 대면적화가 가능하다.
도 1은 직물형 압력 감지 센서의 일 예이며,
도 2는 도 1의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 센서의 사시도이며,
도 4는 도 3의 압력 감지 센서의 일부의 사시도이고,
도 5는 도 3의 압력 감지 센서의 일부의 단면도이며,
도 6은 도 3의 압력 감지 센서 상에 압력이 가해진 경우의 단면도이고,
도 7 내지 8은 도 3의 압력 감지 센서의 제1 전극 및 제2 전극의 확대도이며,
도 9 내지 10은 도 3의 압력 감지 센서의 제1 전극 및 제2 전극의 전도성 섬유의 한 예이고,
도 11은 도 3의 압력 감지 센서의 중간층의 확대도이며,
도 12는 도 3의 압력 감지 센서의 중간층에 포함되는 섬유의 한 예이고,
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 센서가 적용되는 압력 감지 장치의 블록도이며,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 장치가 적용되는 예를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 센서의 사시도이고, 도 4는 도 3의 압력 감지 센서의 일부의 사시도이다. 그리고, 도 5는 도 3의 압력 감지 센서의 일부의 단면도이고, 도 6은 도 3의 압력 감지 센서 상에 압력이 가해진 경우의 단면도이다. 그리고, 도 7 내지 8은 도 3의 압력 감지 센서의 제1 전극 및 제2 전극의 확대도이고, 도 9 내지 10은 도 3의 압력 감지 센서의 제1 전극 및 제2 전극의 전도성 섬유의 한 예이다. 그리고, 도 11은 도 3의 압력 감지 센서의 중간층의 확대도이고, 도 12는 도 3의 압력 감지 센서의 중간층에 포함되는 섬유의 한 예이다.
도 3 내지 6을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 센서(300)는 제1 커버층(310), 제1 전극(320), 중간층(330), 제2 전극(340) 및 제2 커버층(350)을 포함한다.
제1 커버층(310) 및 제2 커버층(350)은 제1 전극(320), 중간층(330) 및 제2 전극(340)을 감싸며, 이를 지지한다.
제1 전극(320) 및 제2 전극(340)은 각각 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진다. 이때, 제1 전극(320)은 제1 방향으로 형성된 제1 전도 영역(322)을 포함하고, 제2 전극(340)은 제1 방향과 다른 방향인 제2 방향으로 형성된 제2 전도 영역(342)을 포함할 수 있다. 그리고, 중간층(330)은 제1 전극(320) 및 제2 전극(340) 사이에 배치되며, 탄성이고, 제1 전극(320) 및 제2 전극(340)보다 저항이 크다. 이때, 중간층(330)도 섬유 기재를 포함할 수 있다.
이와 같이, 제1 전극(320) 및 제2 전극(340)이 직물이고, 중간층(330)이 섬유 기재를 포함하는 경우, 압력 감지 센서(300)가 유연하여 파손의 위험이 적으며, 구부리는 반경에 제약이 없고, 복곡면을 구현할 수 있다. 이에 따라, 생활 기기 또는 웨어러블 기기 등에 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 제1 전극(320) 및 제2 전극(340)이 서로 다른 방향으로 형성된 전도 영역을 포함하는 경우, 제1 전도 영역(322)과 제2 전도 영역(342) 간의 중첩 지점에 따른 좌표 인식이 가능하므로, 가압 위치를 정확하게 감지할 수 있다. 이에 따라, 하나의 압력 감지 센서(300) 내에 복수의 센서 노드가 포함될 수 있으며, 대면적 스캐닝이 가능하다.
또한, 중간층(330)이 탄성인 경우, 도 6과 같이 가압 지점에서 중간층(330)의 두께(D')가 줄어들게 된다. 중간층(330)의 저항이 제1 전극(320) 및 제2 전극(340)의 저항보다 큰 경우, 예를 들어 중간층(330)의 저항이 제1 전극(320) 및 제2 전극(340)의 저항의 10배 이상, 바람직하게는 100배 이상, 더욱 바람직하게는 1000배 이상인 경우, 정상 상태에서는 중간층(330)이 절연 기능을 한다. 다만, 압력 감지 센서(300) 상에 압력이 가해진 경우, 중간층(330)의 두께(D')는 줄어들게 되어, 저항 또는 유전율이 변화하며, 이에 따라, 압저항 또는 정전용량을 용이하고 신뢰성있게 감지할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 7 내지 8을 참조하면, 제1 전극(320)의 제1 전도 영역(322) 및 제2 전극(340)의 제2 전도 영역(342)은 각각 전도성 섬유로 짜여지며, 제1 전극(320)의 제1 비전도 영역(324) 및 제2 전극(340)의 제2 비전도 영역(344)은 각각 일반 섬유로 짜여질 수 있다. 또는, 제1 전극(320)의 제1 전도 영역(322) 및 제2 전극(340)의 제2 전도 영역(342)은 각각 일반 섬유와 전도성 섬유가 교차하여 짜여질 수도 있다.
이때, 제1 전도 영역(322) 및 제2 전도 영역(342)에 포함되는 전도성 섬유는 도 9와 같은 금속 와이어(900) 또는 도 10과 같이 표면 상에 금속 막(1010)이 피복된 일반 섬유(1000)일 수 있다. 도시되지 않았으나, 전도성 섬유는 금속 입자가 분산된 일반 섬유일 수도 있다.
도 9를 참조하면, 제1 전극(320) 및 제2 전극(340)에 포함되는 전도성 섬유가 금속 와이어(900)인 경우, 금속 와이어의 직경은 10㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 금속 와이어의 직경이 10㎛ 미만이면 금속 와이어의 강도가 약하여 직물 가공이 어려울 수 있으며, 금속 와이어의 직경이 500㎛를 초과하면 금속 와이어의 강성이 높아 직물의 유연성이 떨어질 수 있으므로, 직물의 가공 시 설비에 데미지를 줄 수 있고, 사용자가 이질감을 느끼기 쉽다. 이때, 금속 와이어는 Cu, Ni, 또는 스테인레스 합금일 수 있다. 스테인레스 합금은, 예를 들면 마르텐사이트계 스테인레스 합금, 페라이트계 스테인레스 합금, 오스테나이트계 스테인레스 합금, 2상계 스테인레스 합금, 석출경화계 스테인레스 합금 등일 수 있다. 금속 와이어가 스테인레스 합금인 경우, 압력 감지 센서(300)의 내부식성을 높일 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1 전극(320) 및 제2 전극(340)에 포함되는 전도성 섬유가 표면 상에 금속 막(1010)이 피복된 일반 섬유(1000)인 경우, 금속 막(1010)은 금속 입자가 도금 방식 또는 증착 방식으로 일반 섬유(1000)의 표면 상에 피복되는 방법에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 금속 입자는 Cu, Ni, 또는 스테인레스 합금일 수 있으며, 금속 막(1010)의 두께는 1㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 금속 막(1010)의 두께가 1㎛ 미만이면 전도율이 낮으므로 신호 전송 시에 손실을 유발할 수 있으며, 금속 막(1010)의 두께가 50㎛ 를 초과하면 섬유(1000)의 표면에서 금속 막(1010)이 쉽게 이탈될 수 있다.
다음으로, 도 11 내지 12를 참조하면, 중간층(330)은 섬유 기재 및 전도성 복합체를 포함한다. 도 11에서는 섬유 기재가 섬유로 짜여진 직물인 것으로 예시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 섬유 기재는, 예를 들어 발포폼, 부직포, 나노웹 등의 랜덤한 섬유 배열을 가질 수 있다. 이때, 섬유 기재에 포함되는 섬유는 폴리우레탄, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함하는 합성섬유 또는 천연 섬유일 수 있으며, 섬유 기재의 두께는 1mm이상일 수 있다. 이에 따라, 중간층(330)에는 미세 기공이 존재하며, 탄성이 있다. 섬유 기재의 두께가 1mm 미만인 경우, 정상 상태, 예를 들어 외력이 가해지지 않은 상태에서 절연 기능을 유지하기 어려울 수 있으며, 외력이 가해진 경우 두께의 변화량이 작으므로 저항 또는 유전율의 변화량이 작을 수 있다. 이에 따라, 압력 감지 효율이 낮아질 수 있다.
한편, 중간층(330)에 포함되는 전도성 복합체는 섬유 기재를 이루는 섬유의 표면 상에 피복되거나, 섬유 기재 내에 분산될 수 있다. 도 12에서는 섬유(1200)의 표면 상에 전도성 복합체(1210)가 피복되어 있는 구조를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라, 중간층(330)은 정상 상태에서 저항이 1kΩ이상으로 절연 특성을 가지나, 중간층(330)의 주변에 물리적인 변화가 발생한 경우, 예를 들어 중간층(330) 상에 외력이 가해진 경우, 중간층(330)의 두께가 0.001 배 내지 0.5배로 줄어들거나, 저항이 100Ω 이상 변화하거나, 정전용량이 10pF 이상 변화하게 된다. 이에 따라, 압력 감지 센서(300)에 물리적인 변화가 가해진 경우, 압저항 또는 정전용량이 변화하게 된다.
이를 위하여, 전도성 복합체는 전도성 고분자 및 전도성 분말을 포함할 수 있다. 전도성 복합체는 섬유 기재의 1 내지 10wt%로 포함될 수 있다. 전도성 복합체가 섬유 기재의 10wt%를 초과하여 포함되면, 섬유 자체의 물성 저하로 인하여 직물 가공이 어려워질 수 있다. 이때, 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline) 또는 폴리피롤(polypyrrole)을 포함할 수 있다. 그리고, 전도성 분말은 Au, Ag, Cu, Ni, CNT(Carbon Nano Tube), 그래핀 및 세라믹 필러로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 전도성 분말은 전도성 복합체의 0.1wt% 내지 10wt%로 포함될 수 있다. 전도성 분말이 전도성 복합체의 0.1wt% 미만으로 포함되면 전도율이 낮아 성능 구현이 어려우며, 10wt%를 초과하여 포함되면 인장 강도 등 섬유의 물성이 낮아지므로, 직물 구현에 한계가 있다. 전도성 분말이 세라믹 필러를 포함하는 경우, 유전율이 높아지므로, 정전용량의 변화를 용이하게 감지할 수 있다. 여기서, 세라믹 필러는, 예를 들어 100㎛ 이하의 직경을 가지는 마이크로 카본 코일 바륨티타네이트일 수 있다.
이때, 전도성 분말의 직경은 10nm 내지 500㎛일 수 있고, 구형, 침상형 또는 판상형일 수 있다. 전도성 분말의 직경이 10nm 미만이면 전도성 고분자 내 분산이 어려우며 입자간 계면 저항이 높아 섬유 전체의 저항이 낮아지게 된다. 그리고, 전도성 분말의 직경이 500㎛를 초과하면 섬유의 표면이 매끄럽지 못하여 마찰력이 증가하고, 이로 인하여 직물 가공 중 섬유의 손상을 유발할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 장치는 가정용 안전 장치뿐만 아니라 체압 분포를 이용하는 다양한 응용 분야, 웨어러블 기기, 생활 기기 등에 적용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 센서가 적용되는 압력 감지 장치의 블록도이고, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 장치가 적용되는 예를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 압력 감지 장치(1300)는 압력 감지 센서(1310), 제어부(1320) 및 출력부(1330)를 포함한다.
압력 감지 센서(1310)는 도 1 내지 12에서 설명한 압력 감지 센서를 나타낸다. 즉, 압력 감지 센서(1330)는 제1 커버층(310), 제1 전극(320), 중간층(330), 제2 전극(340) 및 제2 커버층(350)을 포함한다.
제1 커버층(310) 및 제2 커버층(350)은 제1 전극(320), 중간층(330) 및 제2 전극(340)을 감싸며, 이를 지지한다.
제1 전극(320) 및 제2 전극(340)은 각각 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진다. 이때, 제1 전극(320)은 제1 방향으로 형성된 제1 전도 영역(322)을 포함하고, 제2 전극(340)은 제1 방향과 다른 방향인 제2 방향으로 형성된 제2 전도 영역(340)을 포함할 수 있다. 그리고, 중간층(330)은 제1 전극(320) 및 제2 전극(340) 사이에 배치되며, 탄성이고, 제1 전극(320) 및 제2 전극(340)보다 저항이 크다. 이때, 중간층(330)도 섬유 기재를 포함할 수 있다.
제어부(1320)는 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 간의 압저항 또는 정전용량에 따라 제어 신호를 생성한다. 이때, 제어부(1320)는 압저항 또는 정전용량에 따라 압력 감지 센서(1310) 상에 가해진 무게 및 위치를 측정하고, 측정한 무게 및 위치에 따라 제어 신호를 생성할 수 있다. 이때, 제어 신호는 알람 신호 또는 잠금 신호일 수 있다.
그리고, 출력부(1320)는 제어 신호를 출력한다.
예를 들어, 압력 감지 센서(1310)는 도 14의 매트 내에 포함되며, 제어부(1320) 및 출력부(1330)는 별도의 장치 내에 포함될 수 있다. 어린이가 매트 상에 올라간 경우, 매트 내에 포함되는 압력 감지 센서(1310)는 압저항 또는 정전용량의 변화량을 감지하며, 제어부(1320)는 감지된 압저항 또는 정전용량의 변화량에 기초하여 매트 상에 가해진 무게를 측정할 수 있다. 매트 상에 가해진 무게가 어린이의 무게인 것으로 추정되는 경우, 제어부(1320)는 매트 주변의 가전 기기 또는 가스레인지 등을 잠그도록 하거나, 알람을 출력하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 출력부(1230)가 제어 신호를 출력하면, 매트 주변의 가전 기기 또는 가스레인지는 자동으로 잠기거나, 부저 등의 알람이 출력될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
300: 압력 감지 장치
320: 제1 전극
330: 중간층
340: 제2 전극

Claims (9)

  1. 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진 제1 전극,
    전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극보다 저항이 큰 중간층
    을 포함하고,
    상기 제1 전극은 제1 방향으로 형성된 제1 전도 영역을 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 제1 방향과 다른 방향인 제2 방향으로 형성된 제2 전도 영역을 포함하며,
    상기 제1 전도 영역 및 상기 제2 전도 영역은 각각 전도성 섬유로 짜여진
    압력 감지 센서.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 섬유는 금속 와이어 또는 표면 상에 금속 막이 피복된 섬유인 압력 감지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중간층은 섬유 기재, 그리고 상기 섬유 기재 내에 분산된 전도성 복합체를 포함하는 압력 감지 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전도성 복합체는 Au, Ag, Cu, Ni, CNT(Carbon Nano Tube), 그래핀 및 세라믹 필러로 이루어진 그룹에서 선택된 하나와 전도성 고분자를 포함하는 압력 감지 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline) 또는 폴리피롤(polypyrrole)을 포함하는 압력 감지 센서.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 섬유 기재는 폴리우레탄, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함하는 합성섬유 또는 천연 섬유를 포함하는 압력 감지 센서.
  8. 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진 제1 전극, 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어진 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극보다 저항이 큰 중간층을 포함하는 압력 감지 센서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 간의 압저항 또는 정전용량에 따라 제어 신호를 생성하는 제어부, 그리고
    상기 제어 신호를 출력하는 출력부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 압저항 또는 상기 정전용량에 따라 상기 압력 감지 센서 상에 가해진 무게를 측정하고, 측정한 무게 및 위치에 따라 제어 신호를 생성하는
    압력 감지 장치.
  9. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102304602B1 (ko) * 2017-04-20 2021-09-24 엘지이노텍 주식회사 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 장치
KR102342638B1 (ko) * 2017-04-20 2021-12-23 엘지이노텍 주식회사 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 장치
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KR102009750B1 (ko) 2017-08-08 2019-08-13 한국기계연구원 스트레치 센서를 이용한 유연 압력측정 시스템 및 이를 포함한 대면적 섬유직물
CN110411626B (zh) * 2018-04-28 2021-05-11 五邑大学 一种基于交叉结构的测力计
CN109100075B (zh) * 2018-07-28 2021-07-30 安徽唯诗杨信息科技有限公司 一种用于电子皮肤的柔性压力传感器及制备方法
KR102139474B1 (ko) * 2018-11-19 2020-07-30 주식회사 메텔 직물센서를 이용한 압력 측정 장치 및 이를 이용한 사물인터넷 기반 장치 제어 시스템
KR102217439B1 (ko) * 2019-09-25 2021-02-18 박정은 복합 다중직 구조를 갖는 직물기반의 신호입력 장치
KR102209879B1 (ko) * 2019-11-14 2021-02-02 한국생산기술연구원 압박력센서, 압박력 측정장치 및 이를 포함하는 기능성 의류
CN112393829A (zh) * 2020-10-26 2021-02-23 有研工程技术研究院有限公司 一种基于复合导电织物的压力传感器及其制备方法
KR102432660B1 (ko) 2020-11-03 2022-08-16 한국전자기술연구원 전도사를 이용한 압력센서 및 그 제조방법
KR102409889B1 (ko) * 2020-11-09 2022-06-15 한국기술교육대학교 산학협력단 부분 압력 및 파손을 개별적으로 감지할 수 있는 단일 매체 기반 압 저항 센서 및 이를 위한 제조방법
IT202100002018A1 (it) 2021-02-01 2022-08-01 Knitronix S R L Sensore tessile di pressione
CN113358249B (zh) * 2021-06-11 2022-09-30 中国科学技术大学 一种织物型压阻传感器阵列及智能物
CN113358248B (zh) * 2021-06-11 2022-09-30 中国科学技术大学 一种织物型拉力传感器阵列、驱动方法及智能物
CN114089858A (zh) * 2021-10-18 2022-02-25 珠海格力电器股份有限公司 布料基材及其生产方法和压力检测方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06229848A (ja) 1993-02-02 1994-08-19 Shigeru Sakai 強誘電性高分子膜による圧力と熱量を同時に検出するセンサー
KR101237911B1 (ko) 2010-12-24 2013-02-27 한국패션산업연구원 직물형 압력센서 패키지 제조방법

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