KR20210155155A - 전도성 복합재료 수명 테스트 장치 - Google Patents

전도성 복합재료 수명 테스트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전도성 복합재료 수명 테스트장치는,
베이스; 상기 베이스 상에 위치되며, 전도성 복합재료의 일단을 클램핑하는 고정 클램핑유닛; 상기 베이스 상에 위치되며, 전도성 복합재료의 타단을 클램핑하는 이동 클램핑유닛; 상기 이동 클램핑유닛을 상기 고정 클램핑유닛으로 반복적으로 접근 및 이격시키는 왕복운동유닛; 및 상기 고정 클램핑유닛과 상기 이동 클램핑유닛에 연결되어, 상기 전도성 복합재료에 전류를 인가하는 전류인가유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 사용하면, 전도성 복합재료 수명 테스트를 위해 전도성 복합재료 샘플에 구리 테이프를 붙이고 구리 테이프에 전원 플러그를 연결할 필요가 없다. 단지, 고정 클램핑유닛과 이동 클램핑유닛 사이에 샘플을 클램핑(clamping)하면 테스트 준비가 끝난다. 이로 인해, 전도성 복합재료 수명 테스트를 위한 준비과정이 간단해지고, 준비에 소요되는 시간을 대폭 줄일 수 있다. 또한, 전도성 복합재료에 구리 테이프가 제대로 붙지 못해, 테스트 결과에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제도 해결할 수 있다.

Description

전도성 복합재료 수명 테스트 장치{Life Cycle Testing of Conductive Composite Materials}
본 발명은 전도성 복합재료 수명 테스트장치에 관한 것이다.
전도성 복합재료는 전기를 통하는 고무를 포함하는 소재로, 생체 기기, 스마트 의류 등 다양한 분야에 사용된다. 스마트 의류(Smart Wear)는 섬유 또는 의류의 속성을 유지하면서도 필요한 디지털 기능들을 탑재한 의류로, 일반 직물과 다름없는 촉감과 물성을 나타내는 동시에 디지털 신호를 전달해야 한다. 이를 위해, 전도성 복합재료는, 스마트 의류에서 굽힘모멘트 및 인장력이 많이 인가되는 굽혀지는 부위에 배치된다. 이렇게, 전도성 복합재료가 굽힘모멘트 및 인장력이 반복적으로 인가되는 부위에 배치되는 만큼, 전도성 복합재료의 수명 테스트는 반드시 필요하다.
종래에는 이러한 수명 테스트를 위해 전도성 복합재료에 구리 테이프를 붙이고 구리 테이프에 에폭시로 전원 플러그를 접합시킨 후 연결하는 등 전도성 복합재료 수명 테스트를 위한 준비과정이 복잡하고, 준비에 많은 시간이 소요되었다. 또한, 전도성 복합재료에 구리 테이프나 전원 플러그가 제대로 붙지 못할 경우, 테스트에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.
한국등록특허(10-0156625)
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 전도성 복합재료 수명 테스트장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 전도성 복합재료 수명 테스트장치는,
베이스;
상기 베이스 상에 위치되며, 전도성 복합재료의 일단을 클램핑하는 고정 클램핑유닛;
상기 베이스 상에 위치되며, 전도성 복합재료의 타단을 클램핑하는 이동 클램핑유닛;
상기 이동 클램핑유닛을 상기 고정 클램핑유닛으로 반복적으로 접근 및 이격시키는 왕복운동유닛; 및
상기 고정 클램핑유닛과 상기 이동 클램핑유닛에 연결되어, 상기 전도성 복합재료에 전류를 인가하는 전류인가유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 사용하면, 전도성 복합재료 수명 테스트를 위해 전도성 복합재료에 구리 테이프를 붙이고 구리 테이프에 에폭시를 사용하여 전원 플러그를 접합시킬 필요가 없다. 단지, 고정 클램핑유닛과 이동 클램핑유닛 사이에 전도성 복합재료를 클램핑(clamping)하면 테스트 준비가 끝난다. 이로 인해, 전도성 복합재료 수명 테스트를 위한 준비과정이 간단해지고, 준비에 소요되는 시간을 대폭 줄일 수 있다. 또한, 전도성 복합재료에 구리 테이프가 제대로 붙지 못해, 테스트 결과에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제도 해결할 수 있다.
또한, 본 발명은 고정 클램프용 절연블록과 이동 클램프용 절연블록 각각의 상부면에 형성되며 전도성 복합재료의 폭방향으로 연장되며 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수 개의 홈을 구비함으로써, 전도성 복합재료가 고정 클램프용 절연블록과 이동 클램프용 절연블록 사이에 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 본 발명은 고정 클램프용 전도성 가압블록과 이동 클램프용 전도성 가압블록의 삽입홈의 바닥면에 형성되고 전도성 복합재료의 폭방향으로 연장되며 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수 개의 돌출돌기를 구비함으로써, 전도성 복합재료가 고정 클램프용 전도성 가압블록과 이동 클램프용 전도성 가압블록 사이에 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 본 발명은 고정 클램프용 전도성 가압블록과 이동 클램프용 전도성 가압블록의 삽입홈의 바닥면에 결합되며 전도성 복합재료의 길이방향으로 연장되는 일방향 탄소섬유들이 전도성 복합재료의 폭방향으로 배치된 전도성 매트를 구비함으로써, 전류인가유닛에서 공급된 전류가 사방으로 흩어지지 않고, 일방향 탄소섬유를 따라 전도성 복합재료에 집중적으로 전달될 수 있다. 이로 인해, 반복횟수가 높은 (>10,000회 이상의 고빈도) 사이클 수명 테스트 결과에 대한 신뢰성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전도성 복합재료 수명 테스트장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 고정 클램핑유닛과 이동 클램핑유닛을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 고정 클램핑유닛과 이동 클램핑유닛이 분해된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 고정 클램프용 전도성 가압블록과 이동 클램프용 전도성 가압블록의 하부면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 전도성 복합재료 수명 테스트장치의 전도성 매트를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 전도성 복합재료 수명 테스트장치를 자세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 전도성 복합재료 수명 테스트장치는 베이스(110), 고정 클램핑유닛(120), 이동 클램핑유닛(130), 왕복운동유닛(140), 전류인가유닛(150)으로 구성된다.
[고정 클램핑유닛]
고정 클램핑유닛(120)은 베이스(110) 상에 위치되며, 전도성 복합재료의 일단을 클램핑한다. 고정 클램핑유닛(120)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 고정 클램프용 절연블록(121), 고정 클램프용 전도성 가압블록(122), 고정 클램프용 회전노브(123)로 구성된다.
고정 클램프용 절연블록
고정 클램프용 절연블록(121)은 다각의 블록 형상으로 형성되고 베이스(110)의 상면에 결합된다. 고정 클램프용 절연블록(121)은 전기가 통하지 않는 절연(Insulation) 재질로 형성된다. 일예로, 고정 클램프용 절연블록(121)은 PEEK(폴리에테르에테르케톤)으로 형성된다. 고정 클램프용 절연블록(121)의 상면부에는 고정 클램프용 회전노브(123)가 나사결합되는 고정 클램프용 나사홀(121a)이 형성된다.
고정 클램프용 절연블록(121)의 상부면에는 전도성 복합재료의 폭방향으로 연장되며 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수 개의 홈(G)이 형성된다. 이와 같이 다수 개의 홈(G)이 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치됨으로써, 전도성 복합재료가 고정 클램프용 절연블록(121)과 고정 클램프용 전도성 가압블록(122) 사이에 견고하게 고정될 수 있다.
고정 클램프용 전도성 가압블록
고정 클램프용 전도성 가압블록(122)은 사각의 블록형상으로 형성되어 고정 클램프용 절연블록(121)의 상부에 배치된다. 고정 클램프용 전도성 가압블록(122)은 전도성 복합재료의 일단을 고정 클램프용 절연블록(121)의 상면부 방향으로 가압한다.
고정 클램프용 전도성 가압블록(122)은 전기가 통하는 재질로 형성된다. 일 예로, 고정 클램프용 전도성 가압블록(122)은 구리로 형성된다. 고정 클램프용 전도성 가압블록(122)의 전기전도성을 더 향상시키기 위해 고정 클램프용 전도성 가압블록(122)은 금 도금될 수도 있다.
고정 클램프용 전도성 가압블록(122)의 상면부에는 고정 클램프용 회전노브(123)가 관통하는 고정 클램프용 관통홀(미도시)이 형성된다.
고정 클램프용 전도성 가압블록(122)의 하부면에는 전도성 복합재료의 일단이 삽입되는 삽입홈(H)이 형성된다. 삽입홈(H)은 고정 클램프용 전도성 가압블록(122)의 하부면에 함몰되어 형성된다.
삽입홈(H)의 바닥면에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전도성 복합재료의 폭방향으로 연장되며 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수 개의 돌출돌기(T)가 형성된다.
이와 같이 다수 개의 돌출돌기(T)가 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치됨으로써, 전도성 복합재료가 고정 클램프용 절연블록(121)과 고정 클램프용 전도성 가압블록(122) 사이에 견고하게 고정될 수 있다.
고정 클램프용 전도성 가압블록(122)에는 전류인가유닛(150)의 접속 플러그(151)가 삽입되는 단자홀(K)이 형성된다.
고정 클램프용 회전노브
고정 클램프용 회전노브(123)는 볼트 형상으로 형성된다. 고정 클램프용 회전노브(123)는 고정 클램프용 관통홀(미도시)을 관통한 후, 고정 클램프용 나사홀(121a)에 나사결합된다. 고정 클램프용 회전노브(123)는 나사홀(121a)에 나사결합되면서, 고정 클램프용 전도성 가압블록(122)을 고정 클램프용 절연블록(121) 방향으로 가압하여, 전도성 복합재료의 일단을 클램핑한다.
[이동 클램핑유닛]
이동 클램핑유닛(130)은 베이스(110) 상에 위치되며, 전도성 복합재료의 타단을 클램핑한다.
이동 클램핑유닛(130)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 이동 클램프용 절연블록(131), 이동 클램프용 전도성 가압블록(132), 이동 클램프용 회전노브(133)로 구성된다.
이동 클램프용 절연블록
이동 클램프용 절연블록(131)은 왕복운동유닛(140)에 결합된다. 이동 클램프용 절연블록(131)은 전기가 통하지 않는 절연(Insulation) 재질로 형성된다. 일예로, 이동 클램프용 절연블록(131)은 PEEK(폴리에테르에테르케톤)으로 형성된다. 이동 클램프용 절연블록(131)의 상면부에는 이동 클램프용 회전노브(133)가 나사결합되는 이동 클램프용 나사홀(131a)이 형성된다.
이동 클램프용 절연블록(131)의 상부면에는 전도성 복합재료의 폭방향으로 연장되며 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수 개의 홈(G)이 형성된다.
이와 같이 다수 개의 홈(G)이 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치됨으로써, 전도성 복합재료가 고정 클램프용 절연블록(121)과 고정 클램프용 전도성 가압블록(122) 사이에 견고하게 고정될 수 있다.
이동 클램프용 전도성 가압블록
이동 클램프용 전도성 가압블록(132)은 사각의 블록형상으로 형성되어 이동 클램프용 절연블록(131)의 상부에 배치된다. 이동 클램프용 전도성 가압블록(132)은 전도성 복합재료의 타단을 이동 클램프용 절연블록(131)의 상면부 방향으로 가압한다.
이동 클램프용 전도성 가압블록(132)은 전기가 통하는 재질로 형성된다. 일예로, 이동 클램프용 전도성 가압블록(132)은 구리로 형성된다. 이동 클램프용 전도성 가압블록(132)의 전기전도성을 더 향상시키기 위해 이동 클램프용 전도성 가압블록(132)은금 도금될 수도 있다.
이동 클램프용 전도성 가압블록(132)의 상면부에는 이동 클램프용 회전노브(133)가 관통하는 이동 클램프용 관통홀(미도시)이 형성된다.
이동 클램프용 전도성 가압블록(132)의 하부면에는 전도성 복합재료의 타단이 삽입되는 삽입홈(H)이 형성된다. 삽입홈(H)은 이동 클램프용 전도성 가압블록(132)의 하부면에 함몰되어 형성된다.
삽입홈(H)의 바닥면에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전도성 복합재료의 폭방향으로 연장되며 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수 개의 돌출돌기(T)가 형성된다.
이와 같이 다수 개의 돌출돌기(T)가 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치됨으로써, 전도성 복합재료가 고정 클램프용 절연블록(121)과 고정 클램프용 전도성 가압블록(122) 사이에 견고하게 고정될 수 있다.
이동 클램프용 전도성 가압블록(132)에는 전류인가유닛(150)의 접속 플러그(151)가 삽입되는 단자홀(K)이 형성된다.
이동 클램프용 회전노브
이동 클램프용 회전노브(133)는 볼트 형상으로 형성된다. 이동 클램프용 회전노브(133)는 이동 클램프용 관통홀(미도시)을 관통한 후, 이동 클램프용 나사홀(131a)에 나사결합된다. 이동 클램프용 회전노브(133)는 나사홀(131a)에 나사결합되면서, 이동 클램프용 전도성 가압블록(132)을 이동 클램프용 절연블록(131) 방향으로 가압하여, 전도성 복합재료의 타단을 클램핑한다.
[왕복운동유닛]
왕복운동유닛(140)은 이동 클램핑유닛(130)을 고정 클램핑유닛(120)으로 반복적으로 접근 및 이격시킨다.
왕복운동유닛(140)은 이동블록부(141), 이동구동부(143)로 구성된다.
이동블록부(141)의 상부면에는 이동 클램프용 절연블록(131)이 결합된다. 이동구동부(143)는 이동블록부(141)를 전후로 왕복운동 시킨다. 이동구동부(143)는 볼 스크류(미도시) 및 서보모터(143a)로 구성된다. 물론, 이동구동부(143)는 리니어모터로 구성될 수도 있다.
[전류인가유닛]
전류인가유닛(150)은 고정 클램핑유닛(120)과 이동 클램핑유닛(130)에 연결되어 전도성 복합재료에 전류를 인가한다.
전류인가유닛(150)은 고정 클램프용 전도성 가압블록(122)과 이동 클램프용 전도성 가압블록(132)의 단자홀(K)에 끼워지는 접속 플러그(151), 접속 플러그(151)에 전기적으로 연결되는 전원부(미도시), 접속 플러그(151)에 전기적으로 연결되는 저항 표시부(미도시)로 구성된다.
저항 표시부(미도시)는 전도성 복합재료의 수명 테스트 과정(즉, 전도성 복합재료에 전류를 인가된 상태에서 전도성 복합재료에 반복적으로 인장력을 가하는 테스트)에서 전도성 복합재료의 전기저항(resistance)의 변화를 표시한다.
이하, 제1실시예에 따른 전도성 복합재료 수명 테스트장치의 동작을 설명한다. 도 1 내지 도 4를 기본적으로 참조한다.
고정 클램핑유닛(120)에 전도성 복합재료의 일단을 클램핑하고, 전이동 클램핑유닛(130)에 전도성 복합재료의 타단을 클램핑한다.
전류인가유닛(150)이 전도성 복합재료에 전류를 인가한다.
왕복운동유닛(140)이 이동 클램핑유닛(130)을 고정 클램핑유닛(120)으로 반복적으로 접근 및 이격시킨다.
전도성 복합재료에 반복적인 인장력이 가해진다.
저항 표시부(미도시)에 표시된 전도성 복합재료의 전기저항의 변화를 통해 전도성 복합재료의 손상여부가 확인할 수 있다. 전기저항의 변화가 시작되기까지 걸리는 시간을 통해, 전도성 복합재료의 수명을 알 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 전도성 복합재료 수명 테스트장치를 자세히 설명한다.
제2실시예에는 삽입홈(H)의 바닥면에 돌출돌기(T, 도 4참조)가 형성되는 대신 전도성 매트(270)가 배치된다. 이 밖의 구성은 제1실시예와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전도성 매트(270)는, 전도성 복합재료의 길이방향으로 연장되는 다수 개의 일방향 탄소섬유(271)들과, 탄소섬유(271)들을 결속시키는 수지매트릭스(272), 수지매트릭스(272)에 포함된 전도성물질(미도시)로 구성된다. 전도성물질은 탄소나노튜브나 그래핀이다.
일방향 탄소섬유(271)들의 일부는 수지매트릭스(272)의 외부로 노출되어, 전도성 복합재료와 직접 접촉된다. 이로 인해, 전류인가유닛(150)에서 공급된 전류가 사방으로 흩어지지 않고, 일방향 탄소섬유(271)를 따라 전도성 복합재료에 집중적으로 전달될 수 있다.
110: 베이스 120: 고정 클램핑유닛
121: 고정 클램프용 절연블록
122: 고정 클램프용 전도성 가압블록
123: 고정 클램프용 회전노브 130: 이동 클램핑유닛
131: 이동 클램프용 절연블록
132: 이동 클램프용 전도성 가압블록
133: 이동 클램프용 회전노브 140: 왕복운동유닛
141: 이동블록부 143: 이동구동부
150: 전류인가유닛 270: 전도성 매트
271: 탄소섬유 G: 홈
H: 삽입홈 T: 돌출돌기

Claims (5)

  1. 베이스;
    상기 베이스 상에 위치되며, 전도성 복합재료의 일단을 클램핑하는 고정 클램핑유닛;
    상기 베이스 상에 위치되며, 전도성 복합재료의 타단을 클램핑하는 이동 클램핑유닛;
    상기 이동 클램핑유닛을 상기 고정 클램핑유닛으로 반복적으로 접근 및 이격시키는 왕복운동유닛; 및
    상기 고정 클램핑유닛과 상기 이동 클램핑유닛에 연결되어, 상기 전도성 복합재료에 전류를 인가하는 전류인가유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 복합재료 수명 테스트장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정 클램핑유닛은,
    상기 베이스에 결합되는 고정 클램프용 절연블록;
    상기 고정 클램프용 절연블록의 상부에 배치되며, 상기 전도성 복합재료의 일단을 상기 고정 클램프용 절연블록으로 가압하는 고정 클램프용 전도성 가압블록; 및
    상기 고정 클램프용 전도성 가압블록을 관통하고 상기 고정 클램프용 절연블록에 나사결합되며, 회전에 의해 상기 고정 클램프용 전도성 가압블록을 상기 고정 클램프용 절연블록으로 가압하는 고정 클램프용 회전노브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 복합재료 수명 테스트장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정 클램프용 절연블록의 상부면에는, 상기 전도성 복합재료의 폭방향으로 연장되며 상기 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수 개의 홈이 형성되고,
    상기 고정 클램프용 전도성 가압블록의 하부면에는, 상기 전도성 복합재료의 일단이 삽입되는 삽입홈이 형성되며,
    상기 삽입홈의 바닥면에는, 상기 전도성 복합재료의 폭방향으로 연장되며 상기 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수 개의 돌출돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 전도성 복합재료 수명 테스트장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이동 클램핑유닛은,
    상기 왕복운동유닛에 결합되는 이동 클램프용 절연블록;
    상기 이동 클램프용 절연블록의 상부에 배치되며, 상기 전도성 복합재료의 일단을 상기 이동 클램프용 절연블록으로 가압하는 이동 클램프용 전도성 가압블록; 및
    상기 이동 클램프용 전도성 가압블록을 관통하고 상기 이동 클램프용 절연블록에 나사결합되며, 회전에 의해 상기 이동 클램프용 전도성 가압블록을 상기 이동 클램프용 절연블록으로 가압하는 이동 클램프용 회전노브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 복합재료 수명 테스트장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동 클램프용 절연블록의 상부면에는, 상기 전도성 복합재료의 폭방향으로 연장되며 상기 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수 개의 홈이 형성되고,
    상기 이동 클램프용 전도성 가압블록의 하부면에는, 상기 전도성 복합재료의 일단이 삽입되는 삽입홈이 형성되며,
    상기 삽입홈의 바닥면에는, 상기 전도성 복합재료의 폭방향으로 연장되며 상기 전도성 복합재료의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수 개의 돌출돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 전도성 복합재료 수명 테스트장치.
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