KR20160147292A - 전단농화유체를 이용한 내충격 플렉서블 복합체 및 이를 이용한 형태 가변 보호장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내충격 플렉서블 복합체는 반사층 및 전단농화유체(shear-thickening fluid)에 함침된 직물을 포함하는 전단농화직물층을 포함한다. 상기 내충격 플렉서블 복합체는 우수한 유연성과 내충격성을 제공할 수 있다.

Description

전단농화유체를 이용한 내충격 플렉서블 복합체 및 이를 이용한 형태 가변 보호장치{IMPACT-RESISTANT FLEXIBLE COMPOSITE USING SHEAR-THICKENING FLUID AND SHAPE-VARIABLE PROTECTION APPARATUS}

본 발명은 보호 재료 및 보호 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 우주 공간에서 사용될 수 있는 내충격 플렉서블 복합체 및 이를 이용한 형태 가변 보호장치에 관한 것이다.

우주파편(space debris)은 우주공간에 부유하는 물체들로써 우주쓰레기(space junk)로 불리우기도 한다. 상기 우주파편은 운용이 중지되거나 임무가 종료되어 우주공간에 방치된 인공위성 및 이들 인공위성들 간의 충돌 또는 인위적인 충격으로 인하여 발생된 파편, 발사체의 외벽에 도색되었던 페인트, 인공위성의 엔진에서 배출되는 미세한 연료분진 및 우주비행사가 우주공간에서 작업 수행 중에 분실한 각종 도구들일 수 있다.

이러한 우주파편은 크기가 작더라도 매우 빠른 속도로 지구 주위를 돌고 있기 때문에, 우주 구조물(인공위성 등)과 충돌하게 되면 구조물에 큰 손상을 입힐 수 있다. 예를 들어, 1kg인 우주파편이 10km/s로 우주공간을 부유하다 1,000kg 중량의 인공위성과 충돌할 경우 인공위성이 완전히 파괴가 될 수 있을 만큼의 파괴력을 지니고 있다. 이러한 우주파편의 수는 현재도 많을 뿐만 아니라, 빠른 수로 증가하고 있다.

따라서, 우주구조물 및 우주인의 보호를 위하여 고성능의 보호 재료 및 보호 장치의 개발이 필요하다.

본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 전단농화유체를 이용한 내충격 플렉서블 복합체를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 과제는 상기 복합체를 이용한 가변 보호 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 내충격 플렉서블 복합체는 반사층 및 전단농화유체(shear-thickening fluid)에 함침된 직물을 포함하는 전단농화직물을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 반사층은, 금속 박막과 결합된 고분자 필름을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전단농화유체는, 비휘발성 분산매에 분산된 실리카 또는 알루미늄 나노입자를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전단농화직물층의 직물은, 아라미드(Aramid) 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 섬유, 자일론(Zylon) 섬유, 나일론 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene) 섬유 및 PBO(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) 섬유로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전단농화직물층에서, 상기 전단농화유체의 함량은 60중량% 내지 80중량%일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전단농화직물층은, 바륨, 요오드, 비스무스, 우라늄 또는 지르코늄의 염(salt)을 포함하는 방사선 비투과 필러를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 내충격 플렉서블 복합체는, 전기 전도성을 갖는 정전기 방지층 및 직물을 포함하는 강도 보강층을 더 포함하며, 상기 반사층이 최외각에 위치한다.

일 실시예에서, 상기 정전기 방지층은, 금속이 코팅된 섬유 집합체, 금속이 코팅된 직물, 금속이 코팅된 고분자 필름 및 전도성 탄소 구조체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 강도 보강층의 직물은 합성 고무가 코팅될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 반사층, 상기 전단농화직물층, 상기 정전기 방지층 및 상기 강도 보강층은 자유 경계 조건으로 적층될 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 형태 가변 보호장치는, 보호시트 및 상기 보호시트와 결합되어, 온도 변화에 따라 상기 보호 시트를 펼치거나 접을 수 있는 형상기억합금 지지부를 포함한다. 상기 보호 시트는, 반사층 및 전단농화유체에 함침된 직물을 포함하는 전단농화직물층을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 형상기억합금 지지부는, 십자 형태의 중앙 지지부, 제1 방향으로 연장되며, 상기 중앙 지지부에 결합되는 제1 지지부, 및 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 연장되며, 상기 중앙 지지부에 결합되고, 상기 제1 지지부에 고정되지 않는 제2 지지부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 지지부 또는 상기 제2 지지부는 특정 온도에서 지그재그 형상으로 굽어질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 형상기억합금 지지부는, 방사 형상의 메인 지지부 및 상기 메인 지지부의 분지 사이에 적어도 하나가 배치되며, 상기 메인 지지부보다 작은 폭을 갖는 서브 지지부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 형상기억합금 지지부는 구리-아연-알루미늄 합금, 구리-알루미늄-니켈 합금, 니켈-티타늄 합금 및 니켈-티타늄-하프늄 합금로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 내충격 플렉서블 복합체는, 전체적으로 직물 또는 고분자 필름 등과 같은 유연한 재료를 이용함으로써, 활용도가 크다. 예를 들어, 사용하지 않는 경우, 접어서 보관 등이 용이하며, 다양한 형태로 제공될 수 있다. 따라서, 내충격 재료로서 다양한 애플리케이션이 가능하다.

또한, 상기 내충격 플렉서블 복합체는, 전단농화유체를 이용하여 작은 부피와 무게에 비하여 높은 내충격성을 제공한다.

또한, 상기 내충격 플렉서블 복합체는, 반사 기능, 정전기 방지 기능, 전자기파 차단 기능 등을 가짐으로써, 우주 공간 등과 같은 가혹한 환경에서 우수한 단열 성능 등을 제공하여, 우주 구조물, 작업 장비(로봇), 작업자 등을 보호할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 보호 장치는 유연한 보호 시트와 이에 결합된 형상 기억 합금 지지부를 이용하여 보호 장치의 형태 가변을 수행할 수 있다. 상기 보호 장치는 별도의 액츄에이터 없이 보호시트를 펼치거나 접을 수 있다. 따라서, 우주 공간 등에서 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격 플렉서블 복합체를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형태 가변 보호장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 보호장치를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형태 가변 보호장치를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 형태 가변 보호장치의 사용예를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

내충격 플렉서블 복합체

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격 플렉서블 복합체를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 내충격 플렉서블 복합체는, 반사층(10), 전단농화직물층(20), 정전기 방지층(30) 및 강도 보강층(40)을 포함한다.

상기 반사층(10)은 우주 공간에서 태양광 및 태양 복사(radiation)를 차단할 수 있다. 우주 공간은 온도적으로 극한의 환경이다. 예를 들어, 태양광이 비칠 때는 약 120℃이고, 태양광이 비치지 않는 경우(예를 들어, 지구 그림자 등에 의해 가려지는 경우)에는 -100℃에 달한다. 상기 반사층(10)은 태양광 및 태양 복사를 반사하여 단열 기능을 수행할 수 있다.

상기 반사층(10)은 반사율이 높은 금속, 예를 들어, 알루미늄, 은 등과 같은 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 반사층(10)은 유연성을 갖기 위하여 고분자 필름 또는 직물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층(10)은 금속 박막과 결합된 고분자 필름을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 반사층(10)은 알루미늄 박막과 결합된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 포함할 수 있다. 바람직하게, 이축배향 폴리에틸렌테레프탈레이트(biaxially orientated PET) 필름이 사용될 수 있다. 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 전기 절연성, 인장 강도, 화학적 안정성, 가스 차단성 등이 우수하여, 반사 부재의 베이스 필름으로서 적합하다.

다른 실시예에서, 반사 물질로서, 금속 대신에 백색 안료 등이 사용될 수 있다. 상기 백색 안료는 산화 티타늄 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 백색 안료를 포함하는 섬유로 형성된 직물이 상기 반사층(10)으로 사용될 수 있다.

상기 반사층(10)은 동일한 구성의 또는 서로 다른 구성의 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층(10)은 알루미늄 박막과 결합된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 반복하여 적층된 다층 구조를 가질 수 있으며, 바람직하게는 유효복사도가 0에 가깝도록 복수개의 시트를 적층시킨다.

예를 들어, 상기 반사층(10)은 10 내지 400um의 두께를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 전단농화직물층(20)은 전단농화유체(shear-thickening fluid)에 함침된 직물을 포함한다. 전단농화유체는 외부 자극이 없는 상태에서는 액체 상태로 존재하여 충분한 활동성을 보장할 수 있을 정도의 유연성을 가지나, 외부 전단 자극이 가해지면 강성이 순간적으로 변하여 고형화되는 특성을 지닌다. 이는 외력이 제거되면 원상태로 완전히 회복되는 가역적인 반응이다. 상기 전단농화유체는 나노입자를 포함하는 콜로이드 상태를 갖는다. 상기 전단농화유체에 충격이 가해지면, 상기 나노입자들은 서로 밀착하여 하이드로클러스터(hydrocluster)를 형성함으로써, 순간적인 고형화가 나타난다.

상기 직물은 아라미드(Aramid) 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 섬유, 자일론(Zylon) 섬유, 나일론 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene) 섬유, PBO(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) 섬유 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유에 대한 제품들, 예를 들면, "Kevlar", "Twaron", "Heracron", "Spectra", "Dyneema", "Zylon", "Gore-Tex", "Nomex", "Dacron" 등이 사용될 수 있다.

상기 나노입자는 실리카 또는 알루미나를 포함할 수 있다. 상기 나노입자의 직경은 3,000nm이상인 경우, 전단농화현상이 일어나지 않는다. 따라서, 상기 나노입자의 직경은 10nm이상 3,000nm이하일 수 있으며, 바람직하게는 10nm이상 1,000nm이하, 보다 바람직하게는 20nm 내지 500nm일 수 있다.

상기 나노입자는 폴리에틸렌글리콜 등의 비휘발성 분산매에 분산될 수 있다. 상기 폴리에틸렌글리콜의 수평균 분자량은 200 내지 500일 수 있다.

상기 전단농화유체에서 상기 나노입자의 함량은 약 50중량% 내지 80중량%일 수 있다.

상기 전단농화직물층(20)에서, 전단농화유체의 함량은, 얻고자 하는 내충격 물성 등에 따라 달라질 수 있으나, 본 발명에서 바람직하게 60중량%이상일 수 있으며, 예를 들어, 60중량% 내지 80중량%일 수 있다.

상기 나노입자의 크기는 얻고자 하는 내충격 물성 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 목표 충격 속도 대역에 해당하는 전단율(shear rate)에서 전단 농화 효과의 임계 전단율(critical shear rate)이 일치하게 설계될 수 있다. 또한, 서로 다른 크기의 입자를 포함하는 복수의 전단농화직물층을 적층하여 광범위한 속도 대역에서 우수한 내충격성을 갖도록 설계할 수도 있다.

상기 전단농화유체는 전자기파(electromagnetic radiation)를 차단하기 위하여 방사선 비투과성의(radiopaque) 필러를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 필러는 방사선 비투과성 양이온을 포함하는 무기염을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 필러는, 바륨, 요오드, 비스무스, 우라늄, 지르코늄의 염(salt)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 필러는 바륨 설페이트를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 전단농화직물층(20)은 내충격 기능 뿐만 아니라, 방사선 차단 기능을 더 가질 수 있다.

상기 전단농화직물층(20)은 복수의 층이 적층될 수 있으며, 예를 들어, 200um 이상의 두께를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 정전기 방지층(30)은 정전기를 대전하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 정전기 방지층(30)으로는 대전 성능과 유연성을 갖는 재료들이 다양하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 금속이 코팅된 섬유 집합체(mesh), 금속이 코팅된 직물, 금속이 코팅된 고분자 필름, 그래핀(graphene)과 같은 전도성 탄소 구조체 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속은, 니켈, 구리, 티타늄, 크롬, 은 등을 포함할 수 있다. 상기 고분자 또는 섬유는, 폴리에스터, 폴리아미드(나일론), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.

예를 들어, 상기 정전기 방지층(30)은 50um 내지 400um의 두께를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 강도 보강층(40)은 상기 복합체의 강도를 보강한다. 바람직하게, 상기 강도 보강층(40)은 강도가 높은 립스탑(ripstop)과 같은 직물을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 직물은 네오프렌과 같은 합성 고무가 코팅된 것을 사용할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 강도보강층(40)은 대전 기능 및 전자기 복사 차단 기능을 가질 수 있도록, 니켈, 구리, 은 등이 코팅된 직물을 사용할 수도 있다.

예를 들어, 상기 강도 보강층(40)은 20um 내지 100um의 두께를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 반사층(10), 상기 전단농화직물층(20), 상기 정전기 방지층(30) 및 상기 강도 보강층(40)은 섬유 이동(fiber pull-out) 메카니즘이 구현될 수 있도록, 자유 경계 조건으로 적층되는 것이 바람직하나, 사용을 위하여 부분적으로 고정 또는 결합될 수 있다.

상기 내충격 플렉서블 복합체는, 전체적으로 직물 또는 고분자 필름 등과 같은 유연한 재료를 이용함으로써, 활용도가 크다. 예를 들어, 사용하지 않는 경우, 접어서 보관 등이 용이하며, 다양한 형태로 제공될 수 있다. 따라서, 내충격 재료로서 다양한 애플리케이션이 가능하다.

또한, 상기 내충격 플렉서블 복합체는, 전단농화유체를 이용하여 작은 부피와 무게에 비하여 높은 내충격성을 제공한다.

또한, 상기 내충격 플렉서블 복합체는, 반사 기능, 정전기 방지 기능, 전자기파 차단 기능 등을 가짐으로써, 우주 공간 등과 같은 가혹한 환경에서 우수한 단열 성능 등을 제공하여, 우주 구조물, 작업 장비(로봇), 작업자 등을 보호할 수 있다.

상기 내충격 플렉서블 복합체가 우주 공간에서 사용될 경우, 상기 반사층(10)이 태양을 향하는 최외각층에 대응되며, 상기 강도 보강층(40)이 보호 대상(예를 들어, 작업자, 작업 장비, 우주 구조물)을 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 전단농화직물층(20), 상기 정전기 방지층(30) 및 상기 강도 보강층(40)의 적층 순서는 적절하게 변경될 수 있다.

또한, 다른 실시예에서, 상기 정전기 방지층(30) 및 상기 강도 보강층(40) 중에서 적어도 하나는 생략될 수 있다.

형태 가변 보호 장치

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형태 가변 보호장치를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 보호장치를 도시한 단면도이다. 구체적으로, 상단의 그림은 수축 상태의 보호장치를 도시하고, 하단의 그림은 팽창 상태의 보호 장치를 도시한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 가변 보호장치는 보호 시트(110) 및 지지부(120)를 포함한다.

상기 보호시트(110)는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격 플렉서블 복합체와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략될 수 있다.

상기 지지부(120)의 적어도 일부는 형상 기억 합금으로 이루어진다. 형상 기억 합금은 온도의 변화에 의해 모상(mother phase)의 형상으로 돌아갈 수 있다. 따라서, 복잡한 기계적 구성이나 액츄에이터 없이도, 보호장치의 형태를 변화시키는 것이 가능하다.

예를 들어, 상기 지지부(120)는 십자 형태의 중앙 지지부(122), 제1 지지부(124) 및 제2 지지부(126)을 포함할 수 있다. 상기 중앙 지지부(122)는 제1 방향(D1) 및 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향(D2)으로 연장되는 크로스(cross) 형상을 가질 수 있다.

상기 제1 지지부(124)는 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장되며, 상기 중앙 지지부(122)에 결합된다. 상기 제2 지지부(126)은 상기 제2 방향(D2)을 따라 연장되며, 상기 중앙 지지부(122)에 결합된다. 또한, 상기 제1 지지부(124) 및 상기 제2 지지부(126)는 상기 보호 시트(110)와 접촉하며, 접촉하는 면의 적어도 일부에서 상기 보호 시트(110)와 결합한다. 따라서, 상기 보호 시트(110)는 상기 지지부의 형상의 변화에 대응하여 함께 변화한다.

상기 제1 지지부(124)는 상기 제2 방향(D2)을 따라 서로 이격되도록 복수개가 배치되며, 상기 제2 지지부(126)는 상기 제1 방향(D1)을 따라 서로 이격되도록 복수개가 배치된다. 따라서, 상기 제1 지지부(124) 및 상기 제2 지지부(126)는 체크 패턴 형상의 그리드 어레이(grid array)를 형성한다. 상기 제1 지지부(124)와 상기 제2 지지부(126)는 거동이 간섭되지 않도록 서로 직접 결합하지 않는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 2 및 도 3의 상단에 도시된 것과 같이, 상기 제1 지지부(124) 및 상기 제2 지지부(126)는 저온에서 요철 형상(또는 지그재그 형상)을 가지도록 굽어지고, 열이 가해지면, 하단에 도시된 것과 같이 직선 형상으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호 장치가 우주 공간에서 사용되는 경우, 태양광 등에 의해 상기 지지부가 가열되면, 상기 지지부가 직선 형상으로 변형되어, 상기 보호 시트(110)가 펼쳐지고, 태양이 가려지면, 상기 지지부가 냉각되어, 요철 형상으로 변형됨에 따라, 상기 보호 시트(110)가 접어질 수 있다. 또한, 상기 보호 장치의 변형이 태양광에 의존하지 않도록, 열선등과 같은 별도의 열원을 이용하여, 능동적으로 변형을 제어할 수 있다.

도 3에는 제2 지지부(126)의 변형이 도시되었으나, 제1 지지부(124) 및 중앙 지지부(122) 역시 유사한 방식으로 변형될 수 있다.

상기 형상 기억 합금은 종래에 알려진 것들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 구리-아연-알루미늄 합금, 구리-알루미늄-니켈 합금, 니켈-티타늄 합금, 니켈-티타늄-하프늄 합금 등이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 보호 장치는 유연한 보호 시트와 이에 결합된 형상 기억 합금 지지부를 이용하여 보호 장치의 형태 가변을 수행할 수 있다. 상기 보호 장치는 별도의 액츄에이터 없이 보호시트를 펼치거나 접을 수 있다. 따라서, 우주 공간 등에서 유용하게 사용될 수 있다.

상기 형상 기억 합금을 이용한 지지부는 도 2 및 도 3에 도시된 것 외에도 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예에서는, 제1 지지부(124) 및 제2 지지부(126)를 모두 형상 기억 합금으로 형성하여, 상기 보호 시트(110)가 제제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 확장되었으나, 다른 실시예에서는 제1 지지부(124)를 형상 기억 합금으로 형성하고, 제2 지지부(125)는 일반 재료로 형성함으로써, 상기 보호 시트(110)가 제1 방향(D1)으로만 펼쳐지고 접어지도록 구성할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형태 가변 보호장치를 도시한 평면도이다.

도 4를 참조하면, 형태 가변 보호 장치는, 보호 시트(210) 및 지지부(220)을 포함한다. 상기 지지부(220)는 방사 형상의 메인 지지부(222) 및 서브 지지부(224)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 메인 지지부(222)는 십자 형상을 가질 수 있으며, 상기 서브 지지부(224)는 상기 메인 지지부(222)의 분지 사이에 적어도 하나가 배치되어, 전체적으로 방사 형상을 가질 수 있다. 바람직하게, 상기 서브 지지부(224)는 상기 메인 지지부(222) 보다 작은 폭을 가질 수 있다.

상기 지지부(220)는, 고온에서 직선 형상을 가지고, 저온에서 곡선(나선) 형상을 갖도록 성형될 수 있다. 이 경우, 도 4에 도시된 것과 같이, 저온에서 수축된 형태를 가지고, 고온에서 팽창된 형태를 가질 수 있으며, 이에 따라, 보호 시트(220)의 접힘과 펴짐이 수행될 수 있다.

상기 보호 시트(210)는 필요에 따라, 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 육각형, 팔각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.

도 5는 본 발명의 형태 가변 보호장치의 사용예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 형태 가변 보호장치는 우주 공간에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 형태 가변 보호장치(200)는 우주 공간에서 작업하는 로봇(300)에 연결되어, 상기 로봇(300)을 보호할 수 있다. 상기 로봇(300)은 인공 위성(400)의 수리 등과 같은 작업을 수행할 수 있으며, 상기 형태 가변 보호장치(200)는 태양열에 의해 보호시트를 펼침으로써, 우주 파편 등으로부터 상기 로봇(300)을 보호할 수 있다.

이상에서는 실시예들을 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.

본 발명은 산업 현장, 우주 공간 등에서의 보호 장치에 사용될 수 있다.

Claims (17)

1. 반사층; 및
   전단농화유체(shear-thickening fluid)에 함침된 직물을 포함하는 전단농화직물층을 포함하는 내충격 플렉서블 복합체.
2. 제1항에 있어서, 상기 반사층은, 금속 박막과 결합된 고분자 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격 플렉서블 복합체.
3. 제1항에 있어서, 상기 전단농화유체는, 비휘발성 분산매에 분산된 실리카 또는 알루미늄 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격 플렉서블 복합체.
4. 제1항에 있어서, 상기 전단농화직물층의 직물은, 아라미드(Aramid) 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 섬유, 자일론(Zylon) 섬유, 나일론 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene) 섬유 및 PBO(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) 섬유로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격 플렉서블 복합체.
5. 제1항에 있어서, 상기 전단농화직물층에서, 상기 전단농화유체의 함량은 60중량% 내지 80중량%인 것을 특징으로 하는 내충격 플렉서블 복합체.
6. 제1항에 있어서, 상기 전단농화직물층은, 바륨, 요오드, 비스무스, 우라늄 또는 지르코늄의 염(salt)을 포함하는 방사선 비투과 필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격 플렉서블 복합체.
7. 제1항에 있어서,
   전기 전도성을 갖는 정전기 방지층; 및
   직물을 포함하는 강도 보강층을 더 포함하며, 상기 반사층이 최외각에 위치하는 것을 특징으로 하는 내충격 플렉서블 복합체.
8. 제7항에 있어서, 상기 정전기 방지층은, 금속이 코팅된 섬유 집합체, 금속이 코팅된 직물, 금속이 코팅된 고분자 필름 및 전도성 탄소 구조체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격 플렉서블 복합체.
9. 제7항에 있어서, 상기 강도 보강층의 직물은 합성 고무가 코팅된 것을 특징으로 하는 내충격 플렉서블 복합체.
10. 제6항에 있어서, 상기 반사층, 상기 전단농화직물층, 상기 정전기 방지층 및 상기 강도 보강층은 자유 경계 조건으로 적층되는 것을 특징으로 하는 내충격 플렉서블 복합체.
11. 반사층 및 전단농화유체에 함침된 직물을 포함하는 전단농화직물층을 포함하는 보호시트; 및
    상기 보호시트와 결합되어, 온도 변화에 따라 상기 보호 시트를 펼치거나 접을 수 있는 형상기억합금 지지부를 포함하는 형태 가변 보호장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 보호시트는, 전기 전도성을 갖는 정전기 방지층 및 직물을 포함하는 강도 보강층을 더 포함하며, 상기 반사층이 최외각에 위치하는 것을 특징으로 하는 형태 가변 보호장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 반사층은, 금속 박막과 결합된 고분자 필름을 포함하고,
    상기 전단농화유체는, 비휘발성 분산매에 분산된 실리카 또는 알루미늄 나노입자를 포함하고,
    상기 정전기 방지층은, 금속이 코팅된 섬유 집합체, 금속이 코팅된 직물, 금속이 코팅된 고분자 필름 및 전도성 탄소 구조체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 강도 보강층의 직물은 합성 고무가 코팅된 것을 특징으로 하는 형태 가변 보호 장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 형상기억합금 지지부는,
    십자 형태의 중앙 지지부;
    제1 방향으로 연장되며, 상기 중앙 지지부에 결합되는 제1 지지부; 및
    상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 연장되며, 상기 중앙 지지부에 결합되고, 상기 제1 지지부에 고정되지 않는 제2 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형태 가변 보호 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 제1 지지부 또는 상기 제2 지지부는 특정 온도에서 지그재그 형상으로 굽어지는 것을 특징으로 하는 형태 가변 보호 장치.
16. 제10항에 있어서, 상기 형상기억합금 지지부는,
    방사 형상의 메인 지지부; 및
    상기 메인 지지부의 분지 사이에 적어도 하나가 배치되며, 상기 메인 지지부보다 작은 폭을 갖는 서브 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형태 가변 보호 장치.
17. 제10항에 있어서, 상기 형상기억합금 지지부는 구리-아연-알루미늄 합금, 구리-알루미늄-니켈 합금, 니켈-티타늄 합금 및 니켈-티타늄-하프늄 합금로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 형태 가변 보호 장치.
    

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