KR102658664B1 - 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체는 호스, 인클로저, 코어 및 시트를 포함한다. 호스는 공기가 이동하는 통로이다. 인클로저는 호스와 연결된다. 코어는 인클로저의 내부에 수용된다. 시트는 인클로저의 내부에 수용되고, 코어의 위와 아래에 각각 배치된다. 코어 및, 상기 코어의 위와 아래에 각각 배치되는 시트의 전체 구조는 샌드위치 구조를 나타낸다. 인클로저의 내부에 있는 공기가 호스를 통해 외부로 빠져나가면 인클로저의 내부는 진공 압착된 상태가 된다.

Description

샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체{Variable Stiffness Structure with Sandwich Structure}
본 발명은 가변 강성 구조체에 관한 것으로, 보다 높은 가변 강성을 가지면서도 가볍고 유연한 기능을 유지할 수 있는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체에 관한 것이다.
일반적으로 진공 압착 방식을 이용한 가변 강성 구조체는 챔버(chamber) 내부에 포함된 매질의 종류에 따라 그 성능이 달라진다. 가장 널리 알려진 방식은 챔버 내부에 작은 알갱이 형태의 매질을 포함하는 파티클 재밍(Particle jamming) 방식이다.
파티클 재밍 방식은 압착되지 않은 상태에서는 알갱이들이 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 아주 유연하다. 그러나, 압착된 상태에서는 외력이 압축되는 방향으로 가해졌을 때에는 지지력이 강하지만 외력이 인장되는 방향으로 가해졌을 때에는 지지력이 약해, 결과적으로 굽힘 강성(bending stiffness)이 낮은 편이다. 따라서 보다 큰 지지력을 위해 대형으로 제작될 필요가 있다.
파티클 재밍 방식의 단점을 극복하기 위해 여러 개의 시트(sheet)가 내장된 레이어 재밍(Layer jamming) 방식이 개발되었다.
레이어 재밍 장식은 압축되는 방향과 인장되는 방향으로 외력이 가해졌을 때 모두 지지력이 강하여 보다 높은 굽힘 강성을 갖으며, 소형으로 제작이 가능하다. 그러나 레이어 재밍 방식은 시트 구조의 특성상 시트의 면에 평행한 방향으로는 움직임이 제한되기 때문에 여러 방향으로의 유연성은 다소 제한된다.
따라서, 압착된 상태에서는 가볍고 높은 굽힘 강성을 가지면서, 압착되지 않은 상태에서는 여러 방향으로 유연한 움직임이 가능한 진공 압착 방식을 이용한 가변 강성 구조체가 필요한 실정이다.
Y. Li, Y. Chen, Y. Yang, Y. Wei, Passive particle jamming and its stiffening of soft robotic grippers. IEEE Trans. Robot. 33, 446-455 (2017).
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 가볍고 높은 굽힘 강성을 가지면서 여러 방향으로 유연한 움직임이 가능한, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체는 호스, 인클로저, 코어 및 시트를 포함한다. 호스는 공기가 이동하는 통로이다. 인클로저는 호스와 연결된다. 코어는 인클로저의 내부에 수용된다. 시트는 인클로저의 내부에 수용되고, 코어의 위와 아래에 각각 배치된다. 코어 및, 상기 코어의 위와 아래에 각각 배치되는 시트의 전체 구조는 샌드위치 구조를 나타낸다. 인클로저의 내부에 있는 공기가 호스를 통해 외부로 빠져나가면 인클로저의 내부는 진공 압착된 상태가 된다.
일 실시예에 의하면, 코어와, 상기 코어의 위와 아래에 각각 배치되는 시트는 서로 물리적인 결합없이 놓여져 있는 상태이다. 진공 압착된 상태에서, 코어와 시트는 서로 압착된다.
일 실시예에 의하면, 시트는 코어의 위에 배치되는 상부 시트와 코어의 아래에 배치되는 하부 시트를 포함한다. 상부 시트는 외부에 노출되는 상부 제1 시트와, 상기 상부 제1 시트 아래에 배치되는 상부 제2 시트를 포함한다. 하부 시트는 외부에 노출되는 하부 제1 시트와, 상기 하부 제1 시트 위에 배치되는 하부 제2 시트를 포함한다.
일 실시예에 의하면, 상부 제1 시트와 하부 제1 시트는 플라스틱 재질로 형성된다. 진공 압착 상태에서, 상부 제1 시트는 상부 제2 시트에 압력을 가하고, 하부 제1 시트는 하부 제2 시트에 압력을 가한다.
일 실시예에 의하면, 상부 제2 시트와 하부 제2 시트는 고무 재질로 형성된다. 진공 압착된 상태에서, 상부 제2 시트와 하부 제2 시트는 코어에 압착되어 탄성 변형된다.
일 실시예에 의하면, 코어는 격벽으로 둘러싸인 복수개의 셀들을 포함하며, 격벽은 소정의 높이를 가진다.
일 실시예에 의하면, 셀들은 세로로 배치되고, 셀의 위와 아래에는 각각 시트가 배치된다.
일 실시예에 의하면, 셀의 형상은, 코어를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 직사각형 형상을 포함한다. 직사각형의 셀은 엇갈리게 배치된다.
일 실시예에 의하면, 코어의 일측면과, 상기 일측면과 반대되는 타측면의 중간 부분에는 소정 두께의 층이 형성된다.
일 실시예에 의하면, 코어의 중간부분은 직사각형의 셀들이 엇갈리게 배치되는 패턴을 갖고, 코어의 중간부분과 각각 연결되는 코어의 양측은 테셀레이팅 삼각형(tessellating triangles)의 셀들이 연결되는 패턴을 갖는다.
일 실시예에 의하면, 셀의 형상은, 코어를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 원형의 형상을 갖는다. 원형의 셀들은 각각 소정 간격 이격되어 배치된다. 그리고, 셀들의 외주면과 내주면의 중간 부분에는 셀들을 서로 연결하는 소정 두께의 층이 형성된다.
일 실시예에 의하면, 셀의 형상은, 코어를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 육각형의 형상을 갖는다. 육각형의 셀들이 서로 연결되어 배치된다.
일 실시예에 의하면, 셀의 형상은, 코어를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 어제틱(auxetic)의 형상을 갖는다.
일 실시예에 의하면, 코어는 피라미드 형상의 트러스(pyramidal trusses) 구조를 갖는다.
일 실시예에 의하면, 시트는 하나의 레이어(layer)로 형성되거나, 또는 중간 영역에만 두 개의 레이어로 조합되거나, 또는 직물로 짜여진 형상을 가진다. 그리고, 시트의 일면에는 고무 재질의 시트가 적층된다.
본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체는, 높은 가변 강성을 가지면서 가볍다.
또한, 유연한 움직임이 가능하다.
또한, 높은 굽힘 강성(bending stiffness)을 가진다.
또한, 구성이 간단하고 쉽게 구할 수 있다.
또한, 웨어러블 기기에 적합하다.
또한, 신체의 다양한 부위를 보조할 수 있는 웨어러블 디자인에 적용될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체가 진공 압축된 경우와 진공 압축되지 않은 경우를 나타내는 도면이다.
도 3은 실제 제작된 도 1의 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체의 변위-하중 곡선을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체의 이방성(anisotropic) 코어와 시트의 여러 디자인을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체가 적용된 제1 적용예를 나타낸다.
도 6은 도 5에 적용된 코어 및 시트의 형태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체가 적용된 제2 적용예를 나타낸다.
도 8은 도 7의 액티브 보호대(active protector)의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7의 액티브 보호대에 물체가 떨어지거나 충격이 가해지는 경우를 단계별로 나타낸다.
도 10은 도 7의 액티브 보호대가 진공 압착되지 않은 상태(unjammed) 및 진공 압착된 상태(jammed)에서, 보호대에 충격력(impact force)이 가해진 경우에 보호대에 나타나는 하중을 나타낸다.
도 11은 도 7의 선택적으로 경직되는 장갑(selectively hardening glove)의 구조를 예시적으로 나타낸 사진이다.
도 12는 도 7의 선택적으로 경직되는 장갑이 진공 압착되지 않은 상태(unjammed) 및 진공 압착된 상태(jammed)에서, 장갑에 충격력(impact force)이 가해진 경우에 장갑에 나타나는 하중을 나타낸다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성요소 중 종래기술에 의하여 통상의 기술자가 명확하게 파악할 수 있고 용이하게 재현할 수 있는 것에 관하여는 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위하여 그 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체가 진공 압축된 경우와 진공 압축되지 않은 경우를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체는 호스(Hose)(10), 인클로저(Enclosure)(20), 코어(Core)(30), 시트(Sheet)(40)를 포함한다.
호스(10)는 공기가 이동하는 통로이다.
호스(10)의 일측은 외부 장비(미도시)와 연결되고, 호스(10)의 타측은 인클로저(20)와 연결된다. 여기서 외부 장비는 공기를 공급하거나 빼낼 수 있는 일반적인 장비를 나타낸다.
외부 장비의 작동에 의해 공기는 호스(10)를 통해 호스(10)와 연결된 인클로저(20) 안으로 유입되거나 인클로저(20) 밖으로 유출된다.
호스(10)는 일반적으로 사용되는 진공 호스(vacuum hose)일 수 있다.
호스(10)는 기밀성(airtightness, 氣密性)과 휘는 성질인 가요성(flexibility, 可撓性)을 가진 재질로 형성될 수 있다.
인클로저(20)는 호스(10)와 연결되고, 코어(30)와 시트(40)를 수용한다.
인클로저(20)는 일반적으로 사용되는 비닐(vinyl) 재질로 형성될 수 있다.
인클로저(20)는 내수성과 기밀성을 갖고, 인클로저(20)의 내부는 코어(30)와 시트(40)를 수용하는 수용공간을 갖는다.
호스(10)를 통해 인클로저(20)의 수용공간으로 공기가 유입되거나 유출되면, 그에 따라 인클로저(20)의 형상은 변할 수 있다. 즉, 인클로저(20)의 수용공간의 체적은 공기가 유입되거나 유출됨에 따라 변할 수 있다.
인클로저(20)와 호스(10)의 연결부위는 공기가 새지 않도록 체결된다. 상기 연결부위의 체결방식은 공기가 새지 않는다면 특정한 체결방식으로 한정되지 않으며, 다양한 체결방식이 적용될 수 있다.
인클로저(20)의 수용공간에 있는 공기가 호스(10)를 통해 외부로 빠져나가면, 인클로저(20)의 내부(수용공간)는 진공 압착된 상태가 된다. 그리고, 인클로저(20)의 수용공간에 있는 공기가 호스(10)를 통해 외부로 빠져나가지 않으면, 인클로저(20)의 내부(수용공간)는 진공 압착되지 않은 상태가 된다.
코어(30)는 인클로저(20)의 내부(수용공간)에 수용되고, 시트(40) 사이에 배치된다. 코어(30)의 위와 아래에는 시트(40)가 배치된다. 코어(30)와, 상기 코어(30)의 위와 아래에 각각 배치되는 시트(40)의 전체적인 구조는 샌드위치 구조를 나타낸다(형성한다).
코어(30)는 셀(cell) 패턴의 다공성 구조로 형성된다.
셀 패턴의 다공성 구조는 격벽으로 둘러싸인 복수개의 셀들을 포함하는 구조이며, 셀은 관통공을 포함한다. 구체적으로, 코어(30)는 격벽으로 둘러싸인 복수개의 셀들을 포함하며, 상기 격벽은 소정의 높이를 가진다.
도 1을 참조하면, 코어(30)의 셀(또는 관통공)의 형상은, 코어(30)를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 직사각형 형상을 포함한다. 그리고 직사각형의 셀(또는 관통공)은 엇갈리게 배치될 수 있다.
코어(30)를 설명하기 위해, 직사각형의 셀을 기준으로 코어(30)의 방향을 정의하면, 직사각형의 셀에서 길이가 긴 면(격벽)의 방향을 y축 방향, 길이가 짧은 면의 방향을 x축 방향, 직사각형의 셀의 높이의 방향을 z축 방향이라 할 수 있다.
따라서, 코어(30)를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 코어(30)는 직사각형 형상이며, 코어(30)의 x축 방향으로의 길이는 y축 방향으로의 길이보다 길다. 그리고 코어(30)의 높이는 직사각형의 셀의 높이와 동일하다.
코어(30)는 플라스틱 재질이며, 구체적으로 폴리카보네이트(polycarbonate) 재질일 수 있다.
코어(30)의 격벽으로 둘러싸인 셀(또는 관통공)들은 z축 방향(세로)으로 배치된다. 그리고, 셀(또는 관통공)의 위와 아래에는 각각 시트(40)가 배치된다.
코어(30)는 코어(30)의 위와 아래에 각각 배치된 시트(40)를 소정의 간격 또는 코어(30)의 높이만큼 이격시킨다.
코어(30)의 격벽은 소정의 강성(rigidity)을 가지며, 코어(30)에 외력이 가해지는 경우에 코어(30)는 굽힘(휘어짐)과 비틀림 특성을 가진다(도 2 참조).
다시 도 1을 참조하면, y축 방향으로 길이가 긴 직사각형 셀들의 기하학적 구조로 인해, 코어(30) 구조는 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체에 적합한 이등방성(anisotropic) 특성을 가질 수 있다. 여기서 이등방성이란 어떤 재료에 있어서 방향에 따라 다른 성질을 갖는 것을 말한다.
구체적으로, x축 방향에서 낮은 영률(Young's modulus)은 코어(30) 구조의 굽힘 강성을 상당히 낮추어, 진공 압착되지 않은 상태에서 코어(30)가 잘 구부러지는(유연한) 거동이 가능하도록 허용한다. 영률은 물체의 늘어나는 정도와 변형되는 정도를 나타내는 탄성률을 말한다.
그리고, z축 방향에서 높은 영률은 코어(30) 구조가 z축 방향의 변형을 제한하여 코어(30)의 위와 아래에 각각 배치된 시트(40) 사이의 거리를 유지할 수 있도록 한다.
또한, x-z 평면에서 높은 전단 계수(shear modulus)는 전단 변형을 최소화하고 결과적으로 전체 구조의 굽힘 강성을 증가시킨다.
본 발명의 실시예에 따라, 코어(30)의 셀(또는 관통공)의 형상은, 도 4에 도시된 바와 같이 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 4에 대한 설명은 이하에서 구체적으로 설명하도록 한다.
시트(40)는 인클로저(20)의 내부(수용공간)에 수용되고, 코어(30)의 위와 아래에 각각 배치된다.
시트(40)는 코어(30)의 위에 배치되는 상부 시트(41)와 코어(30)의 아래에 배치되는 하부 시트(42)를 포함한다.
상부 시트(41)와 하부 시트(42)는 소정의 두께를 가지며, 판 형상일 수 있다.
상부 시트(41)는 외부에 노출되는 상부 제1 시트(41a)와, 상부 제1 시트(41a) 아래에 배치되는 상부 제2 시트(41b)를 포함한다. 그리고, 하부 시트(42)는 외부에 노출되는 하부 제1 시트(42a)와, 하부 제1 시트(42a) 위에 배치되는 하부 제2 시트(42b)를 포함한다.
상부 제2 시트(41b)와 하부 제2 시트(42b)는 코어(30)와 접촉할 수 있도록 배치된다. 즉, 코어(30)의 위에는 상부 제2 시트(41b)가 배치되고, 코어(30)의 아래에는 하부 제2 시트(42b)가 배치된다.
코어(30)와, 상기 코어(30)의 위와 아래에 각각 배치되는 시트(40)는 서로 물리적인 결합없이 놓여져 있는 상태이다. 즉, 상부 시트(41), 상기 상부 시트(41) 아래에 배치되는 코어(30), 상기 코어(30) 아래에 배치되는 하부 시트(42)는 서로 물리적인 결합없이 놓여져 있는 상태이다.
좀더 구체적으로, 상부 제1 시트(41a)와 상부 제2 시트(41b)는 겹쳐진 상태이며, 상부 제1 시트(41a)와 상부 제2 시트(41b)는 물리적인 결합없이 놓여져 있는 상태이다. 또한, 하부 제1 시트(42a)와 하부 제2 시트(42b)는 겹쳐진 상태이며, 하부 제1 시트(42a)와 하부 제2 시트(42b)는 물리적인 결합없이 놓여져 있는 상태이다.
상부 제1 시트(41a)와 하부 제1 시트(42a)는 소정의 두께를 갖으며, 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상부 제1 시트(41a)와 하부 제1 시트(42a)는 폴리카보네이트(polycarbonate) 재질로 형성될 수 있다.
인클로저(20)의 내부(수용공간)가 진공 압착 상태가 되면, 코어(30)와 시트(40)는 서로 압착된다.
인클로저(20)의 내부(수용공간)가 진공 압착 상태가 되면, 상부 제1 시트(41a)는 상부 제1 시트(41a) 아래에 배치된 상부 제2 시트(41b)에 압력을 가할 수 있고, 하부 제1 시트(42a)는 하부 제1 시트(42a) 위에 배치된 하부 제2 시트(42b)에 압력을 가할 수 있다.
상부 제2 시트(41b)와 하부 제2 시트(42b)는 소정의 두께를 갖고, 고무 재질로 형성된다.
인클로저(20)의 내부(수용공간)가 진공 압착 상태가 되면, 상부 제2 시트(41b)와 하부 제2 시트(42b)는 코어(30)에 압착되어 탄성 변형될 수 있다.
인클로저(20)의 내부(수용공간)가 진공 압착 상태가 되면, 상부 제2 시트(41b)와 하부 제2 시트(42b)는 코어(30)에 압착되며, 도 2의 하단에 도시된 바와 같이, 코어(30)의 격벽이 상부 제2 시트(41b)와 하부 제2 시트(42b)를 강하게 압착하여 상부 제2 시트(41b)와 하부 제2 시트(42b)는 탄성 변형될 수 있다. 이때 상부 제2 시트(41b)와 하부 제2 시트(42b)에서 코어(30)의 격벽과 접촉하지 않는 부분은 탄성 변형에 의해 코어(30)의 셀(또는 관통공) 안으로 돌출될 수 있다.
상부 시트(41)와 하부 시트(42)는 코어(30)에 의해 이격된다. 코어(30)에 의해 이격된 상부 시트(41)와 하부 시트(42)는 낮은 유효 밀도와 코어(30)의 높이로 인해 가변 강성 구조체의 관성 모멘트를 증가시키고, 결과적으로 굽힘 강성/강도(bending stiffness/strength)를 크게 증가시킨다.
도 3은 실제 제작된 도 1의 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체의 변위-하중 곡선을 나타낸다. 이는 가변 강성 구조체가 진공 압축된 경우(jammed)와 진공 압축되지 않은 경우(unjammed)로 나누어 실험을 통해 행해졌다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가변 강성 구조체는 진공 압축된 상태(jammed)에서 변위당 하중이 점점 증가함을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따라, 코어(30)의 셀(또는 관통공)의 형상과 코어(30)의 구조는 도 4에 도시된 바와 같이 다양하게 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체의 이방성(anisotropic) 코어와 시트의 여러 디자인을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체는 웨어러블 기기에 적합하며, 웨어러블 기기의 디자인이나 용도에 적합하게 제작될 수 있으며, 이에 따라 코어(30)의 형상이나 재질을 다양하게 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 웨어러블 기기가 장착될 수 있는 인체의 각 관절은 근골격 구조에 따라 하나 또는 여러 개의 자유도를 가지며, 관절 주위의 표면 변형 및 전체적인 형태 변화는 관절의 종류에 따라 달라진다. 예를 들어, 몸통(torso)의 움직임을 주로 담당하는 척추는 직렬로 연결된 많은 관절로 구성되어 있기 때문에 높은 자유도의 움직임을 제공한다.
의복의 일부가 되기 위해 제안되는 샌드위치 구조는, 착용자의 민첩하고 역동적인 움직임을 허용할 수 있도록, 대상 신체 부위의 국소 변형을 위해 낮은 강성을 가진 충분한 수의 자유도를 보장해야 한다. 이 특성은 진공 압착 상태(jammed state)에서 의복의 강화 성능(딱딱해 지는 성능, stiffening performance)만큼이나 중요하다.
본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체는 샌드위치 구조(이등방성 특성을 가진 코어(30)의 구조와 시트(40))의 설계를 통해 자유도의 수 뿐만 아니라, 각 자유도의 기계적 특성을 미리 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 코어(30)의 셀(또는 관통공)의 형상과 코어(30)의 구조는 도 4에 도시된 바와 같이 다양하게 형성될 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 지그재그로 배치된 직사각형의 셀 패턴(도 4의 A)은 4개의 자유도(y축 및 z축에 대한 굽힘(bending), x축에 대한 비틀림(twisting), x축의 확장/압축(extension/compression))에서 유연성을 가진 구조를 제공한다. 상기 셀의 기하학적 구조는 상술한 동작은 허용하지만 다른 모든 동작은 제한한다.
도 4의 B에 도시된 코어(30)의 구조는, 코어(30)의 중간부분은 직사각형의 셀이 엇갈리게 배치되는 패턴을 갖고, 코어(30)의 중간부분과 각각 연결되는 코어(30)의 양측은 테셀레이팅 삼각형(tessellating triangles)의 셀들이 연결되는 패턴을 갖는 것을, 나타낸다.
지그재그로 배치된 직사각형의 셀 패턴이 모든 방향에서 견고한 테셀레이팅 삼각형(tessellating triangles)의 셀 패턴과 결합하면(도 4의 B), 코어(30)의 구조는 직사각형의 셀 패턴이 있는 중간 영역에서만 부분적으로 유연해진다. 이것은 본 발명의 실시에 따라, 의복의 영역에 따라 다른 기계적 특성을 가진 단일의 코어(30) 구조를 디자인할 수 있음을 나타낸다.
도 4의 C에 도시된 코어(30)의 구조는, 코어(30)의 일측면과, 상기 일측면과 반대되는 타측면의 중간 부분에는 소정 두께의 층이 형성(코어(30)의 x-z 평면의 중간 부분에 얇은 층이 형성)된 것을 제외하고는 도 4의 A에 도시된 코어(30)의 구조와 동일한 것을, 나타낸다. 여기서 추가된 중간 층은 구조체에 대해 y축에 대한 단일 자유도의 굽힘 동작을 허용하는 동시에, z축에 대한 굽힘, x축에 대한 비틀림 및 x축에 대한 확장/압축을 제한한다. 이러한 구조체의 자유도 차이는 이등방성 특성에 의해 결정되며, 이는 각 방향에서 서로 다른 강성을 갖는다.
도 4의 D에 도시된 코어(30)의 구조는 다음과 같다. 셀의 형상은, 코어(30)를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 원형의 형상을 갖고, 원형의 셀들은 각각 소정 간격 이격되어 배치된다. 그리고, 상기 셀들의 외주면과 내주면의 중간 부분에는 상기 셀들을 서로 연결하는 소정 두께의 층이 형성된다.
코어(30)의 x-z 평면의 중간 부분에 얇은 층이 형성되어 있는 원형의 셀 패턴을 가진 구조(도 4의 D)는 어떤 방향으로든 단일 축을 중심으로 구부러질 때 항상 단일 곡률을 형성한다. 반면에 육각형(도 4의 E) 및 어제틱(auxetic)의 셀 패턴(도 4의 F)을 갖는 구조는 단일 축에 대해서만 구부러져도 이중 곡률을 갖는 표면을 형성한다. 육각형의 셀 구조의 가우스 곡률(Gaussian curvature)은 음수(-)이며, 이는 구조가 구부러졌을 때 쌍곡 포물면 모양(hyperbolic paraboloid shape)이 됨을 의미한다. 둥근 모서리를 가진 어제틱(auxetic)의 셀 구조는 양(+)의 가우스 곡률을 가지며 변형될 때 돔(dome) 모양의 표면을 형성한다.
도 4의 E에 도시된 코어(30)의 셀의 형상은, 코어(30)를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 육각형의 형상을 갖는다. 육각형의 셀들은 서로 연결되어 배치된다. 도 4의 F에 도시된 코어(30)의 셀의 형상은, 코어(30)를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 어제틱(auxetic)의 형상을 갖는다.
도 4의 E 와 F에 도시된 두 코어(30)의 구조는 이중 곡률 굽힘(double-curvature bending)을 갖는 3차원(3D) 형상을 형성할 수 있다. 다만, 셀의 변형은 인접한 셀의 변형에 영향을 미치기 때문에 각 셀은 완전히 자유로운 형태의 변형을 할 수는 없다.
코어(30)의 패턴은 피라미드 형상의 트러스(pyramidal trusses) 구조(도 4의 G)와 같이 다층으로 더 복잡하게 형성될 수 있다. 각 구조 단위의 노드(node)는 진공 압착이 없을 때(when unjammed)에는 개별적(독립적)으로 유연하여 자유로운 형태의 변형이 가능하지만, 경량 피라미드 구조(lightweight pyramidal structure)는 진공 압착이 있을 때(when jammed)에는 압축력과 전단력(shear force)에 대해 효과적으로 견딜 수 있다.
도 4의 G에 도시된 코어(30) 디자인의 장점은 다른 코어(30) 디자인에 비해 각 셀을 형성하기 복잡하지만 더 나은 성능을 위해 변형이 가능하다는 것이다. 예를 들어, 각 셀의 상단 및 하단 플레이트(plate)를 확대하여 코어(30)와 시트(40) 사이의 접촉 면적을 늘릴 수 있다. 이로 인해 코어(30) 구조의 다른 이방성 거동을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체는 코어(30)와 시트(40)의 조합이므로 시트(40)의 디자인을 달리함으로써 전체적인 기계적 거동 또한 달리 형성할 수 있다.
도 4의 H에 도시된 시트(40)는 하나의 레이어(layer)로 형성되고, 도 4의 I에 도시된 시트(40)는 중간 영역에만 두 개의 레이어로 조합된다. 그리고, 도 4의 J에 도시된 시트(40)는 직물로 짜여진 형상을 가진다. 상기 시트(40)의 일면에는 고무 재질의 시트가 적층된다.
하나의 레이어(layer)로 형성된 시트(40)(도 4의 H)는 두께의 관성 모멘트가 낮아 y축을 중심으로 구부릴 때 강성이 낮은 반면, 폭의 관성 모멘트가 커서 z축을 중심으로 구부릴 때 강성이 높다. 따라서, 이러한 시트(40) 디자인과 도 4의 A 및 B와 같은 코어(30) 디자인의 조합을 갖는 가변 강성 구조체는 움직임이 허용되더라도 z축에 대한 굽힘 움직임(bending motion)은 제한될 수 있다.
중간 영역에만 두 개의 레이어를 조합한 시트(40)(도 4의 I)은 상술한 제한된 자유도를 극복할 수 있다. 도 4의 I에 도시된 시트(40) 디자인은 z축에 대한 굽힘 및 x축의 확장/압축과 같은 추가 동작(움직임)을 허용한다. 도 4의 I에 도시된 이중 레이어 시트는 코어의 전체 자유도를 허용하기 위해 도 4의 A 및 B에 도시된 코어(30)와 함께 사용될 수 있다. 그러나 도 4의 H 및 I에 도시된 시트(40) 디자인은 단일 곡면 변형만 제공하기 때문에, 상기 시트(40) 디자인이 이중 곡면 변형(도 4의 E와 F) 또는 자유형 변형(도 4의 G)을 가진 코어(30) 디자인과 결합되는 경우에 이중 곡면 변형(도 4의 E와 F) 또는 자유형 변형(도 4의 G)을 가진 코어(30) 디자인의 움직임은 제한될 수 있다. 이러한 문제점은 도 4의 J에 도시된 시트(40) 디자인(직물로 짜여진 형상을 가진 시트 디자인)을 사용함으로써 해결할 수 있다. 도 4의 J에 도시된 시트(40) 디자인(직물로 짜여진 형상을 가진 시트 디자인)은 직조 스트립(woven strips) 사이의 작은 움직임을 허용하여 다양한 표면 변형에 적용될 수 있다.
새로운 기능성 의류를 디자인할 때 디자이너는 도 4에서 제안하고 있는 코어(30)와 시트(40)의 다양한 조합을 선택하여 대상 특성과 자유도를 프로그래밍할 수 있다. 예를 들어, 직물로 짜여진 형상을 가진 시트(도 4의 J)와, 피라미드 형상의 트러스 구조를 가진 코어(도 4의 G)를 구비하는 가변 강성 구조체는 자유형 변형 능력을 고려하여 인체의 대부분의 영역에 적용될 수 있다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체가 적용된 제1 적용예를 나타내고, 도 6은 도 5에 적용된 코어 및 시트의 형태를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 6에서 위의 도면은 코어(30)를 나타내고, 아래의 도면은 시트(40)를 나타낸다.
도 1, 도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체가 적용된 제1 적용예는, 착용자의 상지(upper extremities)의 무게를 상쇄하기 위해 원하는 자세에서 선택적으로 경직될 수 있는 팔 지지대(arm support)이다.
팔 지지대는 호스(10)와 인클로저(20)를 포함하며, 인클로저(20)의 내부(수용공간)에는 코어(30)와, 상기 코어(30)의 위와 아래에 각각 배치되는 시트(40)가 구비된다. 팔 지지대는 몸에 고정되어 하중을 분산시킬 수 있다.
팔 지지대에 적용된 코어(30)는 도 4의 A에 도시된 코어 디자인이며, 시트(40)는 도 4의 I에 도시된 시트 디자인이다.
코어(30)는 중간에 다른 패턴을 가지고 있다. 코어(30)의 양 측면에 형성된 엇갈린(지그재그로 배치된) 직사각형의 셀의 방향은 수직인 반면, 중간 면에 형성된 엇갈린(지그재그로 배치된) 직사각형의 셀의 방향은 양 측면에 형성된 셀의 방향에 대해 직교한다.
코어(30)의 중간부에 형성된 셀은, 진공 압착되지 않은 상태(when unjammed)에서는 외전-내전(abduction-adduction) 및 수평 외전-내전(horizontal abduction-adduction)을 포함하는 착용자의 다중 자유도의 어깨 동작을 허용하지만, 진공 압착된 상태(when jammed)에서는 팔의 무게를 지탱할 만큼 충분히 단단해 진다. 이때 코어(30)의 양 측면은 상완(upper arm)과 몸통(torso)에 맞게 편안하게 변형될 수 있다. 진공 압착된 상태가 되면 팔 지지대는 넓은 접촉 면적을 사용하여 착용자의 신체에 강성을 효과적으로 전달할 수 있다. 따라서, 팔 지지대는 착용자가 팔을 들어 올리고 작업을 마칠 때까지 그 자세를 유지해야 하는 동작을 수행하는데 도움을 준다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체가 적용된 제2 적용예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체가 적용된 제2 적용예는, 액티브 보호대(active protector)와 선택적으로 경직되는 장갑(selectively hardening glove)이다.
도 8은 도 7의 액티브 보호대(active protector)의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 9는 도 7의 액티브 보호대에 물체가 떨어지거나 충격이 가해지는 경우를 단계별로 나타내고, 도 10은 도 7의 액티브 보호대가 진공 압착되지 않은 상태(unjammed) 및 진공 압착된 상태(jammed)에서, 보호대에 충격력(impact force)이 가해진 경우에 보호대에 나타나는 하중을 나타낸다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체가 적용된 액티브 보호대(active protector)는 호스(10)(도 1 참조)와 인클로저(120)를 포함하며, 인클로저(120)의 내부(수용공간)에는 고무가 적층된 피라미드 형상의 코어(rubber-laminated pyramidal core)(130)와, 상기 코어(130)의 위와 아래에 각각 배치되는 직물로 짜여진 형상을 가진 시트(woven face sheet)(141, 142)가 구비된다. 인클로저(120)의 일면에는 전도성의 섬유(conductive fabric)(150)가 부착된다.
액티브 보호대는 충돌을 사전에 감지하여 모드(mode)를 '부드러운(soft)' 모드에서 '강성(rigid)' 모드로 전환할 수 있다. 따라서, 액티브 보호대는 단단한 물체에 의한 예상치 못한 충돌로부터 착용자를 보호하는 데 사용될 수 있다.
액티브 보호대의 전체적인 구조는 유연하다. 따라서 액티브 보호대는 착용자의 신체 부위의 움직임이나 형상에 상관없이 쉽게 변형될 수 있어 착용자의 신체 부위에 밀착될 수 있다. 또한, 액티브 보호대는 진공 압착(jamming)에 의해 능동적으로 굳어져도, 보호대와 착용자의 신체 사이의 넓은 접촉 면적은 유지될 수 있다. 이는 예상치 못한 충돌로 인한 국부적 충격을 착용자의 신체의 더 넓은 영역으로 분산시키는 것을 용이하게 한다.
액티브 보호대의 고무가 적층된 피라미드 형상의 코어(rubber-laminated pyramidal core)(130)는 도 4의 G에 도시된 코어 디자인에 고무가 적층된 구조이며, 직물로 짜여진 형상을 가진 시트(woven face sheet)(141, 142)는 도 4의 J에 도시된 시트 디자인이다. 상기 시트(141, 142)는 모든 방향으로 큰 변형을 허용한다.
액티브 보호대의 인클로저(120)의 일면에는 전도성의 섬유(conductive fabric)(150)가 부착된다. 전도성의 섬유(150)는 정전식 근접 감지에 의해 물체의 접근을 감지할 수 있다. 전도성의 섬유(150)가 신호를 주는 순간 액티브 보호대는 물체의 충돌 전에 빠르게 진공 압착된 상태로 진행될 수 있다.
도 9의 제1 단계(phase 1)는, 물체가 액티브 보호대에 충돌하기 전에는 진공 압착되지 않은 상태(vacuum OFF)이고, 이때 액티브 보호대는 활성화 영역(activation zone) 외부에서 유연함을, 나타낸다.
도 9의 제2 단계(phase 2)는, 전도성의 섬유(150)가 물체의 접근을 감지하여 진공 압착이 진행되는 상태(vacuum ON)이고, 이때 액티브 보호대는 활성화 영역(activation zone) 내부에서 단단해 지고 있음을, 나타낸다.
도 9의 제3 단계(phase 3)는, 물체가 액티브 보호대에 충돌되고 진공 압착이 완료된 상태(vacuum ON)이며, 이때 액티브 보호대는 단단해 졌음을, 나타낸다.
도 10은 액티브 보호대가 진공 압착되지 않은 상태(unjammed)에서 보호대에 충격력이 가해진 경우에 보호대의 국부 영역에서 하중이 강하게 나타나며, 진공 압착된 상태(jammed)에서는 보호대에 충격력이 가해진 경우에 보호대의 넓은 영역에서 하중이 약하게 나타나는 것을 보여준다. 이는 진공 압착된 상태에서 보호대에 가해진 충격력은 보호대의 단단해진 면을 따라 분산됨을 의미한다. 따라서, 물체의 충돌로 인해 보호대의 국소 부위에 높은 충격력이 가해졌을 때, 액티브 보호대는 착용자를 보호할 수 있다.
도 11은 도 7의 선택적으로 경직되는 장갑(selectively hardening glove)의 구조를 예시적으로 나타낸 사진이고, 도 12는 도 7의 선택적으로 경직되는 장갑이 진공 압착되지 않은 상태(unjammed) 및 진공 압착된 상태(jammed)에서, 장갑에 충격력(impact force)이 가해진 경우에 장갑에 나타나는 하중을 나타낸다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 선택적으로 경직되는 장갑(selectively hardening glove)은 통상적인 장갑에 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체가 장착(결합)된 실시예이다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체는 통상적인 장갑의 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체의 구성요소인 인클로저(20)(도 1 참조)와, 상기 인클로저(20)의 내부(수용공간)에 구비되는 코어(30)(도 1 참조) 및 시트(40)(도 1 참조)는 통상적인 장갑의 형상으로 형성될 수 있다.
선택적으로 경직되는 장갑은 호스(10)(도 1 참조)와 인클로저(20)를 포함하며, 인클로저(20)의 내부(수용공간)에는 도 4에 도시된 다양한 형상의 코어와, 상기 코어의 위와 아래에 각각 배치되는 다양한 형상의 시트가 구비된다.
선택적으로 경직되는 장갑은, 진공 압착된 상태(jammed)에서 착용자가 물체에 가하는 최대 충격 압력을 높이는 데 사용할 수 있어 비상시 공구 없이 물체를 파괴하는 기능성 장갑에 유용하다.
선택적으로 경직되는 장갑은 엄지손가락을 제외한 손가락의 근위 지골(proximal phalanges of the fingers)을 보호하기 위해 손등을 덮습니다.
선택적으로 경직되는 장갑은 진공 압착되지 않은 상태(unjammed)에서는 비등방성의 유연한 코어(30) 구조로 인해 손의 움직임이 자유로우며, 필요한 경우에는 진공 압착(jammed)되어 단단해 질 수 있다.
도 12를 참조하면, 선택적으로 경직되는 장갑의 높은 강성은 착용자의 손에 가해지는 반력을 넓은 영역으로 분산시켜 피부와 손의 뼈에 전달되는 최대 충격 압력의 크기를 감소시킬 뿐만 아니라 국소 영역에 힘을 집중시킨다(압력 집중 효과).
압력 감지 패드의 상면은 진공 압착된 상태(jammed) 및 진공 압착되지 않은 상태(unjammed) 모두에서 압축력이 50N에 도달할 때까지 본 발명의 실시예에 따른 장갑에 의해 압축되었다. 진공 압착되지 않은 상태에서 피크 압력은 134.2kPa(SD: 17.1kPa), 접촉 면적은 13.85cm2 (SD: 1.17cm2)이었고, 진공 압착된 상태에서 피크 압력은 184.0kPa(SD: 31.2kPa), 접촉 면적은 11.25cm2 (SD: 0.73cm2)이었다. 진공 압착된 상태에서 최대 압력은 37% 증가했지만 접촉 면적은 19% 감소하였다. 이는 선택적으로 경직되는 장갑이 손을 보호하면서도 물체에 가하는 최대 충격 압력을 높일 수 있음을 나타낸다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체는 높은 가변 강성을 가지면서 가볍고, 유연한 움직임이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체는 높은 굽힘 강성을 가지며, 구성이 간단하고 쉽게 구할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체는 웨어러블 기기에 적합하며, 신체의 다양한 부위를 보조할 수 있는 웨어러블 디자인에 적용될 수 있다.
이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 즉, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 호스(Hose)
20: 인클로저(Enclosure)
30: 코어(Core)
40: 시트(Sheet)

Claims (15)

  1. 공기가 이동하는 통로인 호스;
    상기 호스와 연결되는 인클로저;
    상기 인클로저의 내부에 수용되는 코어; 및
    상기 인클로저의 내부에 수용되고, 상기 코어의 위와 아래에 각각 배치되는 시트;를 포함하고,
    상기 코어 및, 상기 코어의 위와 아래에 각각 배치되는 상기 시트의 전체 구조는 샌드위치 구조를 나타내고,
    상기 인클로저의 내부에 있는 공기가 상기 호스를 통해 외부로 빠져나가면 상기 인클로저의 내부는 진공 압착된 상태가 되고,
    상기 시트는 상기 코어의 위에 배치되는 상부 시트와 상기 코어의 아래에 배치되는 하부 시트를 포함하고,
    상기 상부 시트는 상기 코어에 접하며 고무 재질로 형성된 상부 제2 시트를 포함하고,
    상기 하부 시트는 상기 코어에 접하며 고무 재질로 형성된 하부 제2 시트를 포함하는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어와, 상기 코어의 위와 아래에 각각 배치되는 시트는 서로 물리적인 결합없이 놓여져 있는 상태이고,
    상기 진공 압착된 상태에서, 상기 코어와 상기 시트는 서로 압착되는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 시트는 외부에 노출되는 상부 제1 시트를 더 포함하고,
    상기 하부 시트는 외부에 노출되는 하부 제1 시트를 더 포함하는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상부 제1 시트와 하부 제1 시트는 플라스틱 재질로 형성되고,
    상기 진공 압착 상태에서, 상기 상부 제1 시트는 상기 상부 제2 시트에 압력을 가하고, 상기 하부 제1 시트는 상기 하부 제2 시트에 압력을 가하는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어는 격벽으로 둘러싸인 복수개의 셀들을 포함하며, 상기 격벽은 소정의 높이를 가지는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 셀들은 세로로 배치되고, 상기 셀의 위와 아래에는 각각 시트가 배치되는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 셀의 형상은, 상기 코어를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 직사각형 형상을 포함하고, 상기 직사각형의 셀은 엇갈리게 배치되는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코어의 일측면과, 상기 일측면과 반대되는 타측면의 중간 부분에는 소정 두께의 층이 형성된, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 코어의 중간부분은 직사각형의 셀들이 엇갈리게 배치되는 패턴을 갖고,
    상기 코어의 중간부분과 각각 연결되는 상기 코어의 양측은 테셀레이팅 삼각형(tessellating triangles)의 셀들이 연결되는 패턴을 갖는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 셀의 형상은, 상기 코어를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 원형의 형상을 갖고, 상기 원형의 셀들은 각각 소정 간격 이격되어 배치되고,
    상기 셀들의 외주면과 내주면의 중간 부분에는 상기 셀들을 서로 연결하는 소정 두께의 층이 형성된, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 셀의 형상은, 상기 코어를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 육각형의 형상을 갖고, 상기 육각형의 셀들이 서로 연결되어 배치되는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 셀의 형상은, 상기 코어를 위에서 아래로 내려 다 볼 때, 어제틱(auxetic)의 형상을 갖는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어는 피라미드 형상의 트러스(pyramidal trusses) 구조를 갖는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 시트는 하나의 레이어(layer)로 형성되거나, 또는 중간 영역에만 두 개의 레이어로 조합되거나, 또는 직물로 짜여진 형상을 가지며,
    상기 시트의 일면에는 고무 재질의 시트가 적층되는, 샌드위치 구조를 가진 가변 강성 구조체.

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