KR20210073647A - 충격 흡수 패드 및 이를 포함하는 신체 보호구 - Google Patents

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KR20210073647A
KR20210073647A KR1020190163641A KR20190163641A KR20210073647A KR 20210073647 A KR20210073647 A KR 20210073647A KR 1020190163641 A KR1020190163641 A KR 1020190163641A KR 20190163641 A KR20190163641 A KR 20190163641A KR 20210073647 A KR20210073647 A KR 20210073647A
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bent
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unit
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KR1020190163641A
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윤주일
최재봉
한정수
강상욱
정석환
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한성대학교 산학협력단
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Abstract

충격 흡수 패드 및 이를 포함하는 신체 보호구에 관해 개시되어 있다. 개시된 충격 흡수 패드는 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 갖는 충격 흡수 구조체를 포함하는 내측 패드부 및 상기 내측 패드부의 제1면에 상기 내측 패드부보다 강성이 높은 재료로 형성된 제1 외측 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 충격 흡수 패드는 상기 내측 패드부의 제2면에 상기 내측 패드부보다 강성이 높은 재료로 형성된 제2 외측 플레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 내측 패드부는 복수의 단위 패드부를 포함할 수 있고, 상기 복수의 단위 패드부 각각은 상기 충격 흡수 구조체를 포함할 수 있다. 상기 복수의 단위 패드부 각각은 육각형의 평면 구조를 가질 수 있다.

Description

충격 흡수 패드 및 이를 포함하는 신체 보호구{Shock absorption pad and body protection equipment including these pad system}
본 발명은 충격 흡수체 및 이를 포함하는 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 충격 흡수 패드 및 이를 포함하는 신체 보호구에 관한 것이다.
대략 60세 이상의 노인은 일반적으로 ??은 사람보다 반사신경이나 반응속도가 느리고 근력 및 골밀도가 떨어지기 때문에, 갑작스러운 낙상 사고 발생시 큰 사고로 이어질 수 있다. 낙상 시 가장 많이 다치는 부위는 주로 하체의 엉덩이 부분이며, 엉덩이에는 골반과 고관절, 대퇴골 등이 위치하고, 특히 고관절에서 잦은 골절이 발생한다. 고관절은 사람의 몸통과 다리를 연결하는 관절을 의미하고 많은 운동에 관여한다. 이러한 고관절부에 골절이 발생하면 큰 수술로 이어지며 수술 이후에도 합병증이 유발될 수 있으며 노인의 삶의 질에 큰 영향을 미친다. 따라서 반사신경이 느린 노인은 고관절 보호대 등을 착용하여 골절사고를 예방할 필요가 있다.
고관절 보호대와 같은 보호구에는 충격을 흡수할 수 있는 충격 흡수 패드가 내장되어 있다. 기존의 충격 흡수 패드는 통상적으로 발포성형 폼(foam)이나 고무 패드로 구성된다. 그런데 이러한 기존의 충격 흡수 패드는 두껍고 착용이 불편하며 심미성, 운동성 등의 측면에서도 많은 단점을 갖는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 얇은 두께에서도 우수한 충격 흡수 성능을 갖고, 착용 시에 우수한 착용성, 심미성, 활동성(운동성) 등을 보장해줄 수 있는 충격 흡수 패드를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 충격 흡수 패드를 포함하는 신체 보호구를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 갖는 충격 흡수 구조체를 포함하는 내측 패드부; 및 상기 내측 패드부의 제1면에 구비된 것으로, 상기 내측 패드부보다 강성이 높은 재료로 형성되고, 상기 내측 패드부보다 외부 충격이 가해지는 쪽에 가까이 배치되는 제1 외측 플레이트;를 포함하는 충격 흡수 패드가 제공된다.
상기 내측 패드부는 복수의 단위 패드부를 포함할 수 있고, 상기 복수의 단위 패드부 각각은 상기 충격 흡수 구조체를 포함할 수 있다.
상기 복수의 단위 패드부 각각은 육각형의 평면 구조를 가질 수 있다.
상기 복수의 단위 패드부 각각은 상기 제1 외측 플레이트에서 멀어질수록 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있고, 상기 복수의 단위 패드부 각각은 경사진 측면을 가질 수 있다.
상기 복수의 단위 패드부 사이에 홈 영역이 정의될 수 있고, 상기 홈 영역 내에 충진재(filler)가 구비될 수 있다.
상기 충진재는 상기 복수의 단위 패드부보다 연질의 재료로 형성될 수 있다.
상기 충격 흡수 구조체는 오그제틱(auxetic) 구조를 가질 수 있다.
상기 충격 흡수 구조체는 상호 연결되어 규칙적으로 배열된 복수의 단위셀 구조를 포함할 수 있고, 상기 단위셀 구조는 상호 이격하여 평행하게 배치된 제1 및 제2 측벽부; 상기 제1 및 제2 측벽부의 상호 대응하는 일단들을 연결하는 것으로, 상기 단위셀 구조의 안쪽으로 굽은 형상을 갖는 제1 절곡형 연결부; 상기 제1 및 제2 측벽부의 상호 대응하는 타단들을 연결하는 것으로, 상기 단위셀 구조의 안쪽으로 굽은 형상을 갖는 제2 절곡형 연결부; 상기 제1 절곡형 연결부의 절곡부에서 상기 단위셀 구조의 바깥쪽으로 연장되고, 상기 제1 및 제2 측벽부와 평행하게 배치된 제1 연장부; 및 상기 제2 절곡형 연결부의 절곡부에서 상기 단위셀 구조의 바깥쪽으로 연장되고, 상기 제1 및 제2 측벽부와 평행하게 배치된 제2 연장부;를 포함할 수 있다.
상기 충격 흡수 구조체는 상호 연결되어 규칙적으로 배열된 복수의 단위셀 구조를 포함할 수 있고, 상기 단위셀 구조는 상호 이격하여 실질적으로 평행하게 배치된 것으로, 각각의 단면이 동그란 형상(round shape)을 갖는 제1 및 제2 측벽부; 상기 제1 및 제2 측벽부의 상호 대응하는 일단들을 연결하는 것으로, 상기 단위셀 구조의 안쪽으로 굽은 형상을 갖는 제1 절곡형 연결부; 상기 제1 및 제2 측벽부의 상호 대응하는 타단들을 연결하는 것으로, 상기 단위셀 구조의 안쪽으로 굽은 형상을 갖는 제2 절곡형 연결부; 상기 제1 절곡형 연결부의 절곡부에서 상기 단위셀 구조의 바깥쪽으로 연장되고, 상기 제1 및 제2 측벽부와 실질적으로 평행하게 배치되며, 단면이 동그란 형상을 갖는 제1 연장부; 및 상기 제2 절곡형 연결부의 절곡부에서 상기 단위셀 구조의 바깥쪽으로 연장되고, 상기 제1 및 제2 측벽부와 실질적으로 평행하게 배치되며, 단면이 동그란 형상을 갖는 제2 연장부;를 포함할 수 있다.
상기 충격 흡수 구조체는 폴리머를 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 외측 플레이트는 약 60∼120 MPa의 탄성계수를 가질 수 있다.
상기 제1 외측 플레이트는 약 1∼5 mm의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 외측 플레이트는 판상 영역 및 패턴화된 영역을 포함할 수 있고, 상기 판상 영역은 상기 패턴화된 영역과 상기 내측 패드부 사이에 배치될 수 있고, 상기 패턴화된 영역은 복수의 단위 패턴부를 포함할 수 있으며, 상기 복수의 단위 패턴부 각각은 육각형 구조를 가질 수 있다.
상기 내측 패드부의 제2면에 상기 내측 패드부보다 강성이 높은 재료로 형성된 제2 외측 플레이트가 더 구비될 수 있고, 상기 제1 및 제2 외측 플레이트 사이에 상기 내측 패드부가 샌드위치된 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 전술한 충격 흡수 패드를 포함하는 신체 보호구가 제공된다.
상기 신체 보호구는 착용가능(wearable)하도록 구성될 수 있다.
상기 신체 보호구는, 예컨대, 고관절 보호구를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 얇은 두께에서도 우수한 충격 흡수 성능을 갖고, 착용 시에 우수한 착용성, 심미성, 활동성(운동성) 등을 보장해줄 수 있는 충격 흡수 패드를 구현할 수 있다. 이러한 충격 흡수 패드를 이용하여 착용성 등이 우수한 고성능의 신체 보호구를 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수 패드의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수 패드에 적용될 수 있는 내부 패드부의 구조를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에서 설명한 내부 패드부의 구조를 보여주는 사진 이미지이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 흡수 패드를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4에서 설명한 충격 흡수 패드에 외부 충격이 가해졌을 때 충격력이 전달되는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 흡수 패드에 적용될 수 있는 제1 외측 플레이트의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수 패드에 적용될 수 있는 충격 흡수 구조체를 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 7에서 설명한 충격 흡수 구조체의 단위셀 구조를 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 흡수 패드에 적용될 수 있는 충격 흡수 구조체를 보여주는 단면도이다.
도 10은 도 9에서 설명한 충격 흡수 구조체의 단위셀 구조를 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수 패드를 적용한 신체 보호구를 예시적으로 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명학하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다.
아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수 패드의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 충격 흡수 패드는 내측 패드부(100) 및 내측 패드부(100)의 제1면(도면상 상면)에 구비된 제1 외측 플레이트(200A)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 충격 흡수 패드는 내측 패드부(100)의 제2면(도면상 하면)에 구비된 제2 외측 플레이트(200B)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 충격 흡수 패드는 제1 및 제2 외측 플레이트(200A, 200B) 사이에 내측 패드부(100)가 샌드위치된 구조를 갖는다고 할 수 있다. 내측 패드부(100)는 '심재' 또는 '메인 패드부'라고 할 수 있고, 제1 및 제2 외측 플레이트(200A, 200B)는 '외판' 또는 '보조 패드부'라고 할 수 있다. 경우에 따라, 제2 외측 플레이트(200B)는 구비되지 않을 수도 있다. 도 1에서는 제1 및 제2 외측 플레이트(200A, 200B)가 내측 패드부(100)에서 이격된 것으로 도시하였지만, 실제 제1 및 제2 외측 플레이트(200A, 200B)는 내측 패드부(100)의 상하면에 접합될 수 있다.
내측 패드부(100)는 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 갖는 충격 흡수 구조체를 포함할 수 있다. 푸아송비(Poisson's ratio)는 재료에 인가된 인장력에 의한 가로방향(길이방향) 변형도와 세로방향(횡방향) 변형도 사이의 비율을 나타낸다. 양(+)의 푸아송비를 갖는 재료에 길이방향으로 인장력을 가하면 횡방향으로 수축하게 되고, 반대로 길이방향으로 압축력을 가하면 횡방향으로 늘어나게 된다. 한편, 음(-)의 푸아송비를 갖는 재료는, 양(+)의 푸아송비를 갖는 대부분의 재료의 거동과는 반대로, 길이방향으로 인장시 횡방향이 늘어나고, 길이방향으로 압축시 횡방향으로 줄어드는 특성을 갖는다. 음(-)의 푸아송비를 갖는 재료는 충격을 흡수하고 분산하는 특성이 우수할 수 있다. 본 실시예에서는 내측 패드부(100)가 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 갖는 충격 흡수 구조체를 포함할 수 있다. 따라서, 내측 패드부(100)의 두께방향(종방향)으로 충격 발생시 두께방향에 수직한 방향(횡방향)으로 팽창하지 않고 수축(응축)될 수 있다. 상기 음(-)의 푸아송비를 갖는 충격 흡수 구조체는 다공성 구조를 가질 수 있고, 예컨대, 오그제틱(auxetic) 구조를 가질 수 있다. 오그제틱(auxetic) 구조에 대해서는 추후에 도 7 내지 도 10을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 내측 패드부(100)는 폴리머로 형성되거나 폴리머를 포함하는 물질로 형성될 수 있고, 3차원 프린터를 이용해서 제작될 수 있다.
제1 외측 플레이트(200A)는 내측 패드부(100)보다 강성이 높은(즉, 단단한) 재료로 형성될 수 있고, 내측 패드부(100)보다 외부 충격이 가해지는 쪽에 가까이 배치될 수 있다. 제1 외측 플레이트(200A)는 내측 패드부(100)보다 밀도와 강도가 상대적으로 높은 재료로 형성될 수 있다. 제1 외측 플레이트(200A)는 외부에서 가해진 충격을 충격 흡수 패드의 넓은 영역 또는 전체 영역으로 분산하는 역할을 할 수 있다. 제1 외측 플레이트(200A)에 의해 내측 패드부(100)가 받는 단위 면적당 충격력이 감소될 수 있다. 내측 패드부(100)는 제1 외측 플레이트(200A)를 통해 전달된 충격력을 흡수하는 기능을 할 수 있다. 내측 패드부(100)는 제1 외측 플레이트(200A)보다 밀도와 강도가 상대적으로 낮은 부드러운 소재로 형성될 수 있다. 제1 외측 플레이트(200A)는 내측 패드부(100)보다 강성이 높은 폴리머로 형성될 수 있다. 제1 외측 플레이트(200A)는 어느 정도 플렉서블(flexible)한 특성을 가질 수 있다. 제1 외측 플레이트(200A)는, 예컨대, 약 60∼120 MPa 정도의 탄성계수를 가질 수 있고, 예컨대, 약 1∼5 mm 정도의 두께를 가질 수 있다. 이러한 조건에서 충격 분산 기능을 잘 수행할 수 있고, 얇은 두께로 착용감 및 활동성 등을 확보하는데도 유리할 수 있다.
제2 외측 플레이트(200B)는 제1 외측 플레이트(200A)와 동일한 재료 및 동일한 구조로 형성될 수 있다. 이 경우, 충격 흡수 패드는 내측 패드부(100)를 기준으로 상하 대칭적인 구조가 되므로, 사용 방향(적용 방향)을 자유롭게 선택할 수 있다. 즉, 제2 외측 플레이트(200B)를 충격력이 직접 가해지는 쪽으로 오게 해서 사용할 수도 있다. 경우에 따라서는, 제2 외측 플레이트(200B)의 재질 및 구성(구조) 중 적어도 하나는 제1 외측 플레이트(200A)와 다를 수도 있다. 제1 외측 플레이트(200A)가 충격력이 직접 가해지는 쪽(바깥쪽)으로 배치되면, 제2 외측 플레이트(200B)는 사용자의 신체에 가까이 배치될 수 있다. 경우에 따라, 제2 외측 플레이트(200B)는 구비되지 않을 수도 있다.
내측 패드부(100)와 제1 및 제2 외측 플레이트(200A, 200B)는 열융착이나 접착제에 의해 상호 접합될 수 있지만, 제조방법에 따라서, 열융착 공정이나 접착제에 의한 접착 공정 등은 생략될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수 패드에 적용될 수 있는 내부 패드부의 구조를 보여주는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 내측 패드부(100a)는 복수의 단위 패드부(50a)를 포함할 수 있고, 상기 복수의 단위 패드부(50a) 각각은 상기 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 갖는 충격 흡수 구조체를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 단위 패드부(50a) 각각은 육각형의 평면 구조를 가질 수 있다. 따라서, 내측 패드부(100a)는 허니콤(honeycomb) 패턴 구조를 갖는다고 할 수 있다. 복수의 단위 패드부(50a)는 상호 이격될 수 있고, 이들 사이에 홈 영역이 정의될 수 있다.
이와 같이 내측 패드부(100a)가 복수의 단위 패드부(50a)를 포함할 경우, 내측 패드부(100a)의 벤딩(bending)이 용이할 수 있고, 사용자의 신체부에 따라 곡률을 잘 반영할 수 있다.
도 3은 도 2에서 설명한 내부 패드부의 구조를 보여주는 사진 이미지이다.
도 3을 참조하면, 내측 패드부는 복수의 단위 패드부로 구성된 허니콤(honeycomb) 패턴 구조를 가질 수 있고, 복수의 단위 패드부 사이에 홈 영역이 정의될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 흡수 패드를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 충격 흡수 패드는 내측 패드부(100b) 및 제1 외측 플레이트(200A)를 포함할 수 있다. 내측 패드부(100b)는 복수의 단위 패드부(50b)를 포함할 수 있고, 복수의 단위 패드부(50b) 각각은 육각형의 평면 구조를 가질 수 있다. 제1 외측 플레이트(200A)는 복수의 단위 패드부(50b)를 고정하고 잡아주는 역할을 할 수 있다. 복수의 단위 패드부(50b) 각각은 제1 외측 플레이트(200A)에서 멀어질수록 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있다. 따라서, 복수의 단위 패드부(50b) 각각은 경사진 측면(S1)을 가질 수 있다. 이에 따라 충격 흡수 패드가 신체부위에 더욱 밀착하도록 할 수 있으며, 이에 따라 충격 흡수 패드의 충격완화 및 신체 보호 효과를 극대화할 수 있다.
복수의 단위 패드부(50b) 사이에 홈 영역(G1)이 정의될 수 있고, 홈 영역(G1)의 폭은 제1 외측 플레이트(200A)에서 멀어질수록 증가할 수 있다. 홈 영역(G1) 내에는 충진재(filler)(60)가 구비될 수 있다. 충진재(60)는 복수의 단위 패드부(50b)보다 연질의 재료로 형성될 수 있다. 충진재(60)는 단위 패드부(50b)보다 소프트한 물질, 즉, 밀도나 강도 또는 강성이 낮은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 충진재(60)는 소프트한 폴리머나 다공성 물질 또는 스폰지와 같은 물질로 형성될 수 있다. 충진재(60)는 충격력을 측면 방향으로 전달하는 역할을 할 수 있다. 즉, 복수의 단위 패드부(50b) 사이에 충격력을 전달해주는 매개의 역할을 할 수 있다.
도 5는 도 4에서 설명한 충격 흡수 패드에 외부 충격이 가해졌을 때 충격력이 전달되는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 외부 충격에 의한 힘(F)이 제1 외측 플레이트(200A)의 소정 영역에 가해졌을 때, 기본적으로 제1 외측 플레이트(200A)에 의해 충격력이 분산되는(즉, 넓은 영역으로 퍼지는) 효과가 나타날 수 있다.
또한, 내측 패드부(100b)의 복수의 단위 패드부(50b)는 음(-)의 푸아송비를 갖기 때문에, 압축 하중이 가해졌을 때, 횡방향으로 응축(수축)될 수 있다. 복수의 단위 패드부(50b)의 적어도 일부가 횡방향으로 응축되면서, 충격 흡수 패드가 벤딩(bending)될 수 있고, 이를 착용하고 있는 신체부를 더욱 감싸고 더욱 밀착되어 신체를 보호할 수 있다. 이때, 충진재(60)는 충격력을 측면 방향으로 전달하는 역할을 할 수 있다.
만약 양(+)의 푸아송비를 갖는 내측 패드부를 사용하면(비교예), 압축 하중이 가해졌을 때, 단위 패드부들이 횡방향으로 팽창하고, 단위 패드부들 사이의 간격이 벌어지는 현상이 발생한다. 따라서, 충격 흡수 패드가 벤딩(bending)되지 않고 충격력 전달이 잘 이루어지지 않을 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서와 같이, 음(-)의 푸아송비를 갖는 복수의 단위 패드부(50b)를 사용하면, 벤딩 효과가 나타나고 측방향으로의 충격력 전달이 용이하게 이루어지기 때문에, 우수한 충격 흡수/완화 효과 및 신체 보호 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 흡수 패드에 적용될 수 있는 제1 외측 플레이트의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제1 외측 플레이트(210A)는 판상 영역(R10) 및 패턴화된 영역(R20)을 포함할 수 있다. 판상 영역(R10)은 패턴화된 영역(R20)과 상기 내측 패드부(예컨대, 도 4의 100b)사이에 배치될 수 있다. 패턴화된 영역(R20)은 복수의 단위 패턴부(70)를 포함할 수 있고, 복수의 단위 패턴부(70) 각각은 육각형 구조(위에서 보았을 때, 육각형의 평면 구조)를 가질 수 있다. 따라서, 제1 외측 플레이트(210A)는 판상 영역(R10) 상에 허니콤(honeycomb) 구조의 패턴화된 영역(R20)을 갖는다고 할 수 있다. 복수의 단위 패턴부(70)는 일종의 조각부라고 할 수 있다. 단위 패턴부(70) 각각은 약 20∼50 mm 정도의 직경(길이)을 가질 수 있다.
제1 외측 플레이트(210A)가 판상 영역(R10) 및 패턴화된 영역(R20)을 포함할 경우, 패턴화된 영역(R20)에 의해 보다 잘 구부러지는 특성을 가질 수 있다. 따라서, 충격 분산 기능을 가지면서도 충격에 대응하여 비교적 잘 구부러질 수 있다.
도 1에서 설명한 제1 및 제2 외측 플레이트(200A, 200B)는 모두 도 6의 제1 외측 플레이트(210A)와 같은 구조를 가질 수 있다. 즉, 제2 외측 플레이트(200B)도 판상 영역 및 패턴화된 영역을 포함할 수 있고, 이때, 상기 판상 영역이 상기 패턴화된 영역과 상기 내측 패드부 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 도 6을 참조하여 설명한 외측 플레이트(210A)의 구성은 예시적인 것에 불과하고, 이는 다양하게 변형될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수 패드에 적용될 수 있는 충격 흡수 구조체를 보여주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 충격 흡수 구조체는 패턴 구조(110a)를 포함할 수 있고, 패턴 구조(110a)의 제1면(도면상 하면) 측에 배치된 제1 판형 부재(121) 및 패턴 구조(110a)의 제2면(도면상 상면) 측에 배치된 제2 판형 부재(122)를 더 포함할 수 있다.
패턴 구조(110a)는 상호 연결되어 규칙적으로 배열된 복수의 단위셀 구조를 포함할 수 있다. 패턴 구조(110a)는 복수의 단위셀 구조가 XY 평면에 팽행한 방향 및 XY 평면에 수직한 방향(즉, Z축 방향)으로 규칙적으로 배열된 형태를 가질 수 있다. 복수의 단위셀 구조를 수평 방향 및 수직 방향으로 반복해서 배치함으로써, 충격 흡수 효과를 높일 수 있다.
이러한 충격 흡수 구조체는 오그제틱(auxetic) 구조를 갖는다고 할 수 있고, 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 가질 수 있다.
도 8은 도 7에서 설명한 충격 흡수 구조체의 단위셀 구조를 보여주는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 단위셀 구조(C10)는 상호 이격하여 평행하게 배치된 제1 측벽부(10a) 및 제2 측벽부(10b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 측벽부(10a, 10b)는, 예컨대, X축 방향으로 상호 이격될 수 있고, Z축 방향으로 수직하게 배치될 수 있으며, Y축 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
단위셀 구조(C10)는 제1 및 제2 측벽부(10a, 10b)의 상호 대응하는 일단들을 연결하는 제1 절곡형 연결부(20a)를 포함할 수 있다. 제1 절곡형 연결부(20a)는 단위셀 구조(C10)의 안쪽으로 굽은 형상을 가질 수 있다. 제1 절곡형 연결부(20a)는 제1 측벽부(10a)의 상단과 이와 마주보는 제2 측벽부(10b)의 상단을 상호 연결하면서 오목하게 굽은 형상을 가질 수 있다. 제1 절곡형 연결부(20a)는 그의 중앙부나 그 부근에 '절곡부(제1 절곡부)'를 가질 수 있고, 상기 절곡부를 기준으로 좌우 대칭적인 구조 또는 대략적으로 대칭적인 구조를 가질 수 있다. 상기 절곡부는 각진 형태나 대략적으로 각진 형태를 가질 수 있고, 상기 절곡부의 양측에는 곧은 형상을 가지면서 서로 다른 대각 방향으로 연장된 부분들이 구비될 수 있다. 제1 절곡형 연결부(20a)는 단위셀 구조(C10)에서 '상측부'라고 할 수 있다.
단위셀 구조(C10)는 제1 및 제2 측벽부(10a, 10b)의 상호 대응하는 타단들을 연결하는 제2 절곡형 연결부(20b)를 포함할 수 있다. 제2 절곡형 연결부(20b)는 단위셀 구조(C10)의 안쪽으로 굽은 형상을 가질 수 있다. 제2 절곡형 연결부(20b)는 제1 측벽부(10a)의 하단과 이와 마주보는 제2 측벽부(10b)의 하단을 상호 연결하면서 오목하게 굽은 형상을 가질 수 있다. 제2 절곡형 연결부(20b)는 그의 중앙부나 그 부근에 '절곡부(제2 절곡부)'를 가질 수 있고, 상기 절곡부를 기준으로 좌우 대칭적인 구조 또는 대략적으로 대칭적인 구조를 가질 수 있다. 상기 절곡부는 각진 형태나 대략적으로 각진 형태를 가질 수 있고, 상기 절곡부의 양측에는 곧은 형상을 가지면서 서로 다른 대각 방향으로 연장된 부분들이 구비될 수 있다. 제2 절곡형 연결부(20b)는 단위셀 구조(C10)에서 '하측부'라고 할 수 있다.
단위셀 구조(C10)는 제1 절곡형 연결부(20a)의 절곡부(상기 제1 절곡부)에서 단위셀 구조(C10)의 바깥쪽으로 연장된 제1 연장부(30a)를 더 포함할 수 있다. 제1 연장부(30a)는 Z축 방향으로 수직하게 배치될 수 있고, 또한, 제1 및 제2 측벽부(10a, 10b)와 평행하게 배치될 수 있다. 단위셀 구조(C10)는 제2 절곡형 연결부(20b)의 절곡부(상기 제2 절곡부)에서 단위셀 구조(C10)의 바깥쪽으로 연장된 제2 연장부(30b)를 더 포함할 수 있다. 제2 연장부(30b)는 Z축 방향으로 수직하게 배치될 수 있고, 또한, 제1 및 제2 측벽부(10a, 10b)와 평행하게 배치될 수 있다. 전술한 단위셀 구조(C10)는 "요각(re-entrant) 구조"를 갖는다고 할 수 있다.
외부의 충격에 의한 힘(F)은 제1 및 제2 연장부(30a, 30b)를 통해서 제1 및 제2 절곡형 연결부(20a, 20b)에 인가될 수 있고, 제1 및 제2 절곡형 연결부(20a, 20b)가 제1 및 제2 측벽부(10a, 10b)에 대하여 탄력적으로 움직이면서 충격이 흡수 및 완화될 수 있다.
단위셀 구조(C10)는 이와 인접한 단위셀 구조와 그 일부를 접하거나 공유할 수 있다. 예를 들어, 단위셀 구조(C10)는 이와 인접한 단위셀 구조와 측벽부(10a or 10b)를 접하거나 공유할 수 있고, 또한, 연장부(30a or 30b)를 접하거나 공유할 수 있다. 이는 도 7의 구조로부터 용이하게 이해될 수 있다.
참조부호 H, L, t, t/2, θ1은 단위셀 구조(C10)의 각 부분의 길이나 두께, 각도를 표시한 것이다. 제1 높이(H)는 측벽부(10a, 10b)의 높이를, 대각 길이(L)는 연결부(20a, 20b)의 절반에 해당하는 길이를, t는 측벽부(10a, 10b)를 제외한 나머지 부분에서의 두께를, t/2는 측벽부(10a, 10b)의 두께를, θ1은 측벽부(10a or 10b)와 연결부(20a or 20b) 사이의 각도를 나타낸다. 여기서는 측벽부(10a, 10b)의 두께를 나머지 부분의 두께의 1/2로 도시하였지만, 측벽부(10a, 10b)의 두께를 나머지 부분의 두께와 동일하게 도시할 수도 있다. 이 경우, 측벽부(10a, 10b)가 인접한 두 개의 단위셀 구조에 의해 공유된 것으로 여길 수 있다. 또한, 단위셀 구조(C10)는 전체적으로 동일한 두께를 가질 수도 있지만, 그렇지 않을 수도 있다. 한편, 제1 및 제2 연장부(30a, 30b) 각각은 H의 절반에 해당하는 길이(H/2)를 가질 수 있다.
본 실시예에서 단위셀 구조(C10) 복수 개가 상호 연결되어 패드(pad) 구조를 구성할 수 있다. 또한, 단위셀 구조(C10)로 구성된 패턴 구조(도 7의 110a)는 소정의 폴리머(플라스틱)를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, TPE(thermoplastic elastomer)를 포함하는 물질로 형성되거나, TPU(thermoplastic polyurethane)를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 판형 부재들(도 7의 121, 122)도 패턴 구조(110a)와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 흡수 패드에 적용될 수 있는 충격 흡수 구조체를 보여주는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 충격 흡수 구조체는 패턴 구조(110b)를 포함할 수 있고, 패턴 구조(110b)의 제1면(도면상 하면) 측에 배치된 제1 판형 부재(123) 및 패턴 구조(110b)의 제2면(도면상 상면) 측에 배치된 제2 판형 부재(124)를 더 포함할 수 있다.
패턴 구조(110b)는 상호 연결되어 규칙적으로 배열된 복수의 단위셀 구조를 포함하되, 단위셀 구조가 도 8을 참조하여 설명한 바와 다를 수 있다. 본 실시예의 패턴 구조(110b)에서는 동그란 형상(round shape)을 갖는 패턴부(연결부)들이 규칙적으로 구비될 수 있다. 이와 관련해서, 충격 흡수 및 완화 효과가 더욱 향상될 수 있다.
이러한 충격 흡수 구조체는 오그제틱(auxetic) 구조를 갖는다고 할 수 있고, 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 가질 수 있다.
도 10은 도 9에서 설명한 충격 흡수 구조체의 단위셀 구조를 보여주는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 단위셀 구조(C20)는 상호 이격하여 실질적으로 평행하게 배치된 것으로, 각각의 단면이 동그란 형상(round shape)을 갖는 제1 및 제2 측벽부(11a, 11b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 측벽부(11a, 11b)는, 예컨대, X축 방향으로 상호 이격될 수 있고, Z축 방향으로 대체로 수직하게 배치될 수 있으며, Y축 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
단위셀 구조(C20)는 제1 및 제2 측벽부(11a, 11b)의 상호 대응하는 일단들을 연결하는 제1 절곡형 연결부(21a)를 포함할 수 있다. 제1 절곡형 연결부(21a)는 단위셀 구조(C20)의 안쪽으로 굽은 형상을 가질 수 있다. 제1 절곡형 연결부(21a)는 제1 측벽부(11a)의 상단과 이와 마주보는 제2 측벽부(11b)의 상단을 상호 연결하면서 오목하게 굽은 형상을 가질 수 있다. 제1 절곡형 연결부(21a)는 그의 중앙부나 그 부근에 '절곡부(제1 절곡부)'를 가질 수 있고, 상기 절곡부를 기준으로 좌우 대칭적인 구조 또는 대략적으로 대칭적인 구조를 가질 수 있다. 상기 절곡부는 각진 형태나 대략적으로 각진 형태를 가질 수 있고, 상기 절곡부의 양측에는 곧은 형상을 가지면서 서로 다른 대각 방향으로 연장된 부분들이 구비될 수 있다. 제1 절곡형 연결부(21a)는 단위셀 구조(C20)에서 '상측부'라고 할 수 있다.
단위셀 구조(C20)는 제1 및 제2 측벽부(11a, 11b)의 상호 대응하는 타단들을 연결하는 제2 절곡형 연결부(21b)를 포함할 수 있다. 제2 절곡형 연결부(21b)는 단위셀 구조(C20)의 안쪽으로 굽은 형상을 가질 수 있다. 제2 절곡형 연결부(21b)는 제1 측벽부(11a)의 하단과 이와 마주보는 제2 측벽부(11b)의 하단을 상호 연결하면서 오목하게 굽은 형상을 가질 수 있다. 제2 절곡형 연결부(21b)는 그의 중앙부나 그 부근에 '절곡부(제2 절곡부)'를 가질 수 있고, 상기 절곡부를 기준으로 좌우 대칭적인 구조 또는 대략적으로 대칭적인 구조를 가질 수 있다. 상기 절곡부는 각진 형태나 대략적으로 각진 형태를 가질 수 있고, 상기 절곡부의 양측에는 곧은 형상을 가지면서 서로 다른 대각 방향으로 연장된 부분들이 구비될 수 있다. 제2 절곡형 연결부(21b)는 단위셀 구조(C20)에서 '하측부'라고 할 수 있다.
단위셀 구조(C20)는 제1 절곡형 연결부(21a)의 절곡부(상기 제1 절곡부)에서 단위셀 구조(C20)의 바깥쪽으로 연장된 제1 연장부(31a)를 더 포함할 수 있다. 제1 연장부(31a)는 제1 및 제2 측벽부(11a, 11b)와 실질적으로 평행하게 배치될 수 있고, 단면이 동그란 형상(round shape)을 가질 수 있다. 단위셀 구조(C20)는 제2 절곡형 연결부(21b)의 절곡부(상기 제2 절곡부)에서 단위셀 구조(C20)의 바깥쪽으로 연장된 제2 연장부(31b)를 더 포함할 수 있다. 제2 연장부(31b)는 제1 및 제2 측벽부(11a, 11b)와 실질적으로 평행하게 배치될 수 있고, 단면이 동그란 형상(round shape)을 가질 수 있다. 본 실시예에 따른 단위셀 구조(C20) 및 이를 포함하는 패턴 구조는 음(-)의 푸아송비를 가질 수 있고, 이와 관련해서, 우수한 충격 흡수 성능을 가질 수 있다.
외부의 충격에 의한 힘(F)은 제1 및 제2 연장부(31a, 31b)를 통해서 제1 및 제2 절곡형 연결부(21a, 21b)에 인가될 수 있고, 제1 및 제2 절곡형 연결부(21a, 21b)가 제1 및 제2 측벽부(11a, 11b) 사이에서 탄력적으로 움직이면서 충격이 흡수 및 완화될 수 있다.
도 10을 참조하여 설명한 단위셀 구조(C20)를 갖는 충격 흡수 구조체에서는 동그란 형상(round shape)의 패턴부(연결부)를 추가함으로써, 저하중 충격 및 고하중 충격 모두에 대하여 효과적인 충격 완화 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 동그란 형상(round shape)의 패턴부가 고하중 충격을 완화하는 역할을 할 수 있고, 다른 부위의 re-entrant 패턴부는 내부 충돌 현상없이 충격을 완화하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 저하중 충격 및 고하중 충격 모두에 대해 충격 완화 효과가 우수할 수 있다.
제1 및 제2 측벽부(11a, 11b) 각각의 단면은 환형(ring shape) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 측벽부(11a, 11b) 각각의 단면은 타원형 링 구조 또는 원형 링 구조를 가질 수 있다. 여기에는, 제1 및 제2 측벽부(11a, 11b) 각각의 단면이 타원형 링 구조를 갖는 경우가 되시되어 있다. 이 경우, 상기 타원형 링 구조는 제1 및 제2 절곡형 연결부(21a, 21b)가 상호 이격된 방향(즉, Z축 방향)을 따라 장축의 길이를 가질 수 있고, 제1 및 제2 측벽부(11a, 11b)가 상호 이격된 방향(즉, X축 방향)을 따라 단축의 길이를 가질 수 있다. 이와 같이, 측벽부들(11a, 11b)의 단면이 타원형 링 구조를 가질 때, 충격 흡수 및 완화에 더욱 유리할 수 있다. Z축 방향에 평행하게 인가되는 충격에 대하여 효과적으로 충격을 완화할 수 있다.
단위셀 구조(C20)는 이와 인접한 단위셀 구조와 그 일부를 접하거나 공유할 수 있다. 예를 들어, 단위셀 구조(C20)는 이와 인접한 단위셀 구조와 측벽부(11a or 11b)를 공유할 수 있고, 또한, 연장부(31a or 31b)를 접하거나 공유할 수 있다. 이는 도 9의 구조로부터 용이하게 이해될 수 있다.
한편, 도 10에서 R1으로 표시한 영역(제1 영역)을 하나의 단위셀 구조로 볼 수도 있다. 이 경우, 제1 측벽부(11a)의 도면상 우측 절반이 제1 단위셀 구조에 포함되고, 제1 측벽부(11a)의 도면상 좌측 절반이 제2 단위셀 구조에 포함된 것으로 여길 수 있다. 이와 유사하게, 제2 측벽부(11b)의 도면상 좌측 절반이 상기 제1 단위셀 구조에 포함되고, 제2 측벽부(11b)의 도면상 우측 절반이 제3 단위셀 구조에 포함된 것으로 여길 수 있다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 측벽부(11a) 전체와 제2 측벽부(11b) 전체가 모두 하나의 단위셀 구조(C20)에 포함된 것으로 볼 수 있고, 이 경우, 이들(11a, 11b)이 다른 단위셀 구조와 공유된 것으로 여길 수 있다.
제1 및 제2 연장부(31a, 31b) 각각의 단면은 적어도 부분적인 환형(ring shape) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 연장부(31a, 31b) 각각의 단면은 환형 구조의 절반(half)에 해당하는 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 연장부(31a, 31b) 각각은 측벽부(11a or 11b)의 절반에 해당하는 구조 또는 그와 유사한 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에서 단위셀 구조(C20) 복수 개가 상호 연결되어 패드(pad) 구조를 구성할 수 있다. 또한, 단위셀 구조(C20)로 구성된 패턴 구조(도 9의 110b)는 소정의 폴리머(플라스틱)를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, TPE(thermoplastic elastomer)를 포함하는 물질로 형성되거나, TPU(thermoplastic polyurethane)를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 판형 부재들(도 9의 123, 124)도 패턴 구조(110b)와 동일한 물질로 형성될 수 있다. 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한 충격 흡수 구조체는, 예컨대, 3차원 프린팅 방식으로 용이하게 형성할 수 있다.
도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한 충격 흡수 구조체는 오그제틱(auxetic) 구조의 예시이고, 이들 이외에 다른 오그제틱(auxetic) 구조나 그와 유사한 구조가 사용될 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 충격 흡수 패드는 다양한 신체 보호구에 적용될 수 있다. 상기 신체 보호구는 착용가능(wearable)하도록 구성될 수 있다. 충격 흡수 패드는 사용자의 편의성을 고려하여 복대 타입의 보호대(보호구)에 적용될 수 있고, 충격 흡수 패드를 보호대(보호구)에 부착하거나 보호대(보호구) 주머니에 장착하여 사용할 수 있다. 특히, 상기 충격 흡수 패드는 고관절 보호구에 적용될 수 있고, 이 경우, 낙상 등의 문제가 발생했을 때, 우수한 충격 흡수/완화 성능을 발휘할 수 있다. 또한, 실시예들에 따른 충격 흡수 패드는 얇은 두께에서도 우수한 충격 흡수 성능을 갖고, 착용 시에 우수한 착용성, 심미성, 활동성(운동성) 등을 보장해줄 수 있기 때문에, 이러한 충격 흡수 패드를 이용하여 착용성 등이 우수한 고성능의 신체 보호구를 제작할 수 있다. 이중층 구조 또는 샌드위치 구조로 구성된 충격 흡수 패드는 단일 재료로 이루어진 패드 구조보다 가벼우면서도 높은 강성(외측부의 강성)을 가질 수 있다. 따라서, 발포성형 폼이나 고무 패드로 제작된 충격 흡수 패드보다 얇으면서도 우수한 충격 흡수 성능을 가질 수 있다. 또한, 실시예들에 따른 충격 흡수 패드는 사용자의 착욕 부위에 따라 곡률을 용이하게 반영할 수 있고, 충격이 가해졌을 때, 신체부를 더욱 감싸주고 신체부에 밀착되는 특성이 있기 때문에, 신체 보호 성능이 뛰어날 수 있다. 아울러, 실시예들에 따른 충격 흡수 패드는 통기성 및 땀배출 특성이 우수할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수 패드를 적용한 신체 보호구를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 11을 참조하면, 신체 보호구(1000)는, 예컨대, 고관절 보호구일 수 있다. 이때, 충격 흡수 패드는 정확하게 혹은 대체로 정확하게 사용자의 골반에 대응될 수 있도록 배치될 수 있다. 이러한 신체 보호구(1000)를 이용하면, 낙상 시 지면과 충돌부위에서 발생하는 충격력을 흡수하고 골반과 고관절의 타박, 골절을 효과적으로 예방할 수 있다.
도 11의 신체 보호구(1000)는 예시적인 것에 불과하고, 이는 매우 다양하게 변화될 수 있다. 또한, 실시예들에 따른 충격 흡수 패드는 고관절 보호구뿐 아니라, 다양한 종류의 신체 보호구에 적용될 수 있고, 신체 보호구가 아니더라도 충격 흡수가 필요한 여러 분야에 다양한 방식으로 적용이 가능할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예들 들어, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한 실시예에 따른 충격 흡수 패드 및 이를 포함하는 신체 보호구는 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 구체적인 예로, 충격 흡수 패드는 사각형의 패드가 아닌 원형이나 환형 또는 부분적인 환형 등 다양한 형태로 제작될 수 있고, 복수의 패드를 겹쳐서 사용할 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 그 밖에도 다양한 변형이 가능할 수 있다. 때문에 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10a, 10b : 측벽부 11a, 11b : 측벽부
20a, 20b : 절곡형 연결부 21a, 21b : 절곡형 연결부
30a, 30b : 연장부 31a, 31b : 연장부
50a, 50b : 단위 패드부 60 : 충진재
70 : 단위 패턴부 100, 100a, 100b : 내측 패드부
110a, 110b : 패턴 구조 121∼124 : 판형 부재
200A, 210A : 제1 외측 플레이트 200B : 제2 외측 플레이트
1000 : 신체 보호구

Claims (17)

  1. 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 갖는 충격 흡수 구조체를 포함하는 내측 패드부; 및
    상기 내측 패드부의 제1면에 구비된 것으로, 상기 내측 패드부보다 강성이 높은 재료로 형성되고, 상기 내측 패드부보다 외부 충격이 가해지는 쪽에 가까이 배치되는 제1 외측 플레이트;를 포함하는,
    충격 흡수 패드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 패드부는 복수의 단위 패드부를 포함하고, 상기 복수의 단위 패드부 각각은 상기 충격 흡수 구조체를 포함하는 충격 흡수 패드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 패드부 각각은 육각형의 평면 구조를 갖는 충격 흡수 패드.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 패드부 각각은 상기 제1 외측 플레이트에서 멀어질수록 폭이 좁아지는 형태를 갖고, 상기 복수의 단위 패드부 각각은 경사진 측면을 갖는 충격 흡수 패드.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 패드부 사이에 홈 영역이 정의되고, 상기 홈 영역 내에 충진재(filler)가 구비된 충격 흡수 패드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 충진재는 상기 복수의 단위 패드부보다 연질의 재료로 형성되는 충격 흡수 패드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 충격 흡수 구조체는 오그제틱(auxetic) 구조를 갖는 충격 흡수 패드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 충격 흡수 구조체는 상호 연결되어 규칙적으로 배열된 복수의 단위셀 구조를 포함하고,
    상기 단위셀 구조는,
    상호 이격하여 평행하게 배치된 제1 및 제2 측벽부;
    상기 제1 및 제2 측벽부의 상호 대응하는 일단들을 연결하는 것으로, 상기 단위셀 구조의 안쪽으로 굽은 형상을 갖는 제1 절곡형 연결부;
    상기 제1 및 제2 측벽부의 상호 대응하는 타단들을 연결하는 것으로, 상기 단위셀 구조의 안쪽으로 굽은 형상을 갖는 제2 절곡형 연결부;
    상기 제1 절곡형 연결부의 절곡부에서 상기 단위셀 구조의 바깥쪽으로 연장되고, 상기 제1 및 제2 측벽부와 평행하게 배치된 제1 연장부; 및
    상기 제2 절곡형 연결부의 절곡부에서 상기 단위셀 구조의 바깥쪽으로 연장되고, 상기 제1 및 제2 측벽부와 평행하게 배치된 제2 연장부;를 포함하는 충격 흡수 패드.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 충격 흡수 구조체는 상호 연결되어 규칙적으로 배열된 복수의 단위셀 구조를 포함하고,
    상기 단위셀 구조는,
    상호 이격하여 실질적으로 평행하게 배치된 것으로, 각각의 단면이 동그란 형상(round shape)을 갖는 제1 및 제2 측벽부;
    상기 제1 및 제2 측벽부의 상호 대응하는 일단들을 연결하는 것으로, 상기 단위셀 구조의 안쪽으로 굽은 형상을 갖는 제1 절곡형 연결부;
    상기 제1 및 제2 측벽부의 상호 대응하는 타단들을 연결하는 것으로, 상기 단위셀 구조의 안쪽으로 굽은 형상을 갖는 제2 절곡형 연결부;
    상기 제1 절곡형 연결부의 절곡부에서 상기 단위셀 구조의 바깥쪽으로 연장되고, 상기 제1 및 제2 측벽부와 실질적으로 평행하게 배치되며, 단면이 동그란 형상을 갖는 제1 연장부; 및
    상기 제2 절곡형 연결부의 절곡부에서 상기 단위셀 구조의 바깥쪽으로 연장되고, 상기 제1 및 제2 측벽부와 실질적으로 평행하게 배치되며, 단면이 동그란 형상을 갖는 제2 연장부;를 포함하는 충격 흡수 패드.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 충격 흡수 구조체는 폴리머를 포함하는 물질로 형성된 충격 흡수 패드.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 외측 플레이트는 60∼120 MPa의 탄성계수를 갖는 충격 흡수 패드.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 외측 플레이트는 1∼5 mm의 두께를 갖는 충격 흡수 패드.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 외측 플레이트는 판상 영역 및 패턴화된 영역을 포함하고,
    상기 판상 영역은 상기 패턴화된 영역과 상기 내측 패드부 사이에 배치되고,
    상기 패턴화된 영역은 복수의 단위 패턴부를 포함하며, 상기 복수의 단위 패턴부 각각은 육각형 구조를 갖는 충격 흡수 패드.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 패드부의 제2면에 구비된 것으로, 상기 내측 패드부보다 강성이 높은 재료로 형성된 제2 외측 플레이트를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 외측 플레이트 사이에 상기 내측 패드부가 샌드위치된 구조를 갖는 충격 흡수 패드.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 충격 흡수 패드를 포함하는 신체 보호구.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 신체 보호구는 착용가능(wearable)하도록 구성된 신체 보호구.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 신체 보호구는 고관절 보호구를 포함하는 신체 보호구.
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