KR102502547B1 - Stretchable temperature sensor using carbon nanotube sheets and manufacturing method thereof - Google Patents

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한국생산기술연구원
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    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon

Abstract

웨어러블 온도 센서로서 탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서 및 그 제조방법이 개시된다. 탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서는, 유전율 실로 이루어지고 전도성 섬유나 전도성 재료 혼입사에 의한 배선 구조를 구비하는 베이스 원단과, 베이스 원단의 일면 상에서 배선 구조의 한 쌍의 배선 말단들부 사이에 전기적으로 연결되는 탄소나노튜브(CNT) 시트와, 의류에 의해 지지되며 CNT 시트의 양단에 연결되는 전자소자를 포함하며, 전자소자는 CNT 시트의 양단에 전압을 인가하는 전원부와, CNT 시트에서 생성되거나 변하는 물리량을 감지하는 신호감지부와, 신호감지부에서 감지되는 감지신호나 이에 대응하는 생체신호를 출력하는 출력부를 구비한다.A stretchable temperature sensor using a carbon nanotube sheet as a wearable temperature sensor and a manufacturing method thereof are disclosed. A stretchable temperature sensor using a carbon nanotube sheet is formed between a base fabric made of dielectric constant yarn and having a wiring structure by conductive fibers or conductive material mixed yarns, and a pair of wiring ends of the wiring structure on one surface of the base fabric. It includes a carbon nanotube (CNT) sheet that is electrically connected, and an electronic device supported by clothing and connected to both ends of the CNT sheet, wherein the electronic device includes a power supply unit for applying voltage to both ends of the CNT sheet, and an electronic device generated from the CNT sheet. It has a signal detecting unit for detecting a physical quantity that is changed or changed, and an output unit for outputting a detection signal detected by the signal detecting unit or a biosignal corresponding thereto.

Description

탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서 및 그 제조방법{STRETCHABLE TEMPERATURE SENSOR USING CARBON NANOTUBE SHEETS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Stretchable temperature sensor using carbon nanotube sheet and manufacturing method thereof

본 발명의 실시예는 웨어러블 온도 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a wearable temperature sensor, and more particularly, to a stretchable temperature sensor using a carbon nanotube sheet and a manufacturing method thereof.

웨어러블 온도 센서와 관련된 기존 기술은 웨어러블 온도 센서로 사용할 수 있는 평면형 신축성 전기저항 발열체를 개시하거나, 나노섬유와 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 포함한 시트를 개시하거나, 연속 구조체와 시트상 충분한 구조적 결합성을 고려하여 반복하여 배치되고 인접한 CNT 사이의 간극에 프로톤화제를 배치하며 CNT의 정렬을 촉진하는 혼합물 용액을 추가한 구성을 개시하거나, 시트상 카본나노튜브를 포함하는 저항 소자를 개시한다.Existing technologies related to wearable temperature sensors have disclosed planar stretchable electrical resistance heating elements that can be used as wearable temperature sensors, disclosed sheets containing nanofibers and carbon nanotubes (CNTs), or disclosed continuous structures and sufficient structural structures on sheets. A configuration in which a mixture solution is repeatedly disposed in consideration of bonding property, a protonating agent is disposed in gaps between adjacent CNTs, and a mixture solution promoting CNT alignment is disclosed, or a resistance element including sheet-shaped carbon nanotubes is disclosed.

현재, 다양한 웨어러블 온도 센서에 대한 연구개발이 진행 중에 있으나, 기존 기술 대부분은 금속재료를 포함하므로 금속재료의 산화 문제가 있고, 직물과는 다른 신축성을 가진 재료를 사용하므로 사용자에게 이물감을 주는 문제가 있다.Currently, research and development on various wearable temperature sensors are in progress, but most of the existing technologies include metal materials, so there is a problem of oxidation of metal materials, and because they use materials with elasticity different from fabric, there is a problem of giving users a foreign body sensation. there is.

국내 등록특허공보 제10-1763658호Korean Registered Patent Publication No. 10-1763658 일본 공개특허공보 제2016-216888호Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-216888 일본 등록특허공보 제6182176호Japanese Patent Registration No. 6182176 미국 등록특허공보 제7859385호US Patent Publication No. 7859385

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 도출된 것으로 본 발명의 목적은 금속재료를 포함하지 않아 웨어러블 제품 특히 의복에 부착 및 응용이 가능하고, 사용자의 이물감을 최소화시켜 착용감을 향상시킬 수 있는 스마트 웨어용 신축성 온도 센서를 제공하는데 있다.The present invention was derived to solve the problems of the prior art, and the object of the present invention is a smart device that does not contain metal materials and can be attached and applied to wearable products, especially clothes, and can improve the fit by minimizing the user's foreign body sensation It is to provide a stretchable temperature sensor for wear.

본 발명의 다른 목적은, 내구성이 우수하고 유기재료를 사용하여 가볍고 의복에 부착시 봉제가 가능하므로 그 활용범위가 넒은, 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 시트를 이용한 신축성 온도 센서 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is a stretchable temperature sensor using a carbon nanotube (CNT) sheet, which has excellent durability, is lightweight by using organic materials, and can be sewn when attached to clothing, and thus has a wide range of applications, and a method for manufacturing the same. is providing

본 발명의 또 다른 목적은, 기존 전자섬유용 온도센서(서미스터 등) 내의 금속 재료를 대체하는 CNT 시트를 사용하여 분말 형상의 CNT를 분산해야하는 기존의 제조 공정과 달리 직접 섬유 및 시트(sheet)로 변환하여 제작할 수 있는, CNT 시트를 이용한 신축성 온도 센서의 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to use a CNT sheet that replaces a metal material in a temperature sensor (thermistor, etc.) for an existing electronic fiber and, unlike the conventional manufacturing process in which powdery CNT must be dispersed, directly into fibers and sheets. It is to provide a manufacturing method of a stretchable temperature sensor using a CNT sheet that can be manufactured by converting.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서는, 유전율 실로 이루어지고 전도성 섬유나 전도성 재료 혼입사에 의한 배선 구조를 구비하는 베이스 원단; 상기 베이스 원단의 일면 상에서 상기 배선 구조의 한 쌍의 배선 말단들부 사이에 전기적으로 연결되는 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 시트; 및 상기 의류에 의해 지지되며 상기 CNT 시트의 양단에 연결되는 전자소자를 포함한다. 전자소자는, CNT 시트의 양단에 전압을 인가하는 전원부와, CNT 시트에서 생성되거나 변하는 물리량을 감지하는 신호감지부와, 신호감지부에서 감지되는 감지신호나 이에 대응하는 생체신호를 출력하는 출력부를 구비한다.A stretchable temperature sensor using a carbon nanotube sheet according to an aspect of the present invention for solving the above technical problems includes: a base fabric made of a permittivity yarn and having a wiring structure made of conductive fibers or conductive material-incorporated yarns; a carbon nanotube (CNT) sheet electrically connected between a pair of wire ends of the wire structure on one surface of the base fabric; and an electronic device supported by the clothing and connected to both ends of the CNT sheet. The electronic device includes a power supply unit for applying voltage to both ends of the CNT sheet, a signal detection unit for detecting a physical quantity generated or changed in the CNT sheet, and an output unit for outputting a detection signal detected by the signal detection unit or a biosignal corresponding thereto. provide

일실시예에서, 상기 CNT 시트를 포함하는 상기 배선 구조의 한 쌍의 배선 말단들부 사이의 전기저항값은 수백 오옴(Ω)으로 설정된다.In one embodiment, an electrical resistance value between a pair of wiring ends of the wiring structure including the CNT sheet is set to several hundred ohms (Ω).

일실시예에서, 탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서는 상기 CNT 시트와 상기 배선 구조 사이에 전기적으로 직렬 연결되는 저항 성분 영역을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the stretchable temperature sensor using the carbon nanotube sheet may further include a resistance component region electrically connected in series between the CNT sheet and the wiring structure.

일실시예에서, 탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서는 상기 CNT 시트와 상기 배선 구조 사이를 전기적으로 연결되는 전도성 직물 패드를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the stretchable temperature sensor using the carbon nanotube sheet may further include a conductive fabric pad electrically connected between the CNT sheet and the wiring structure.

일실시예에서, 탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서는, 상기 CNT 시트를 덮는 전도성 바인더를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the stretchable temperature sensor using the carbon nanotube sheet may further include a conductive binder covering the CNT sheet.

일실시예에서, 상기 전도성 바인더는 실리콘 계열의 고분자이거나 비 수소결합을 가지면서 루이스 염기성을 가질 수 있다.In one embodiment, the conductive binder may be a silicon-based polymer or may have Lewis basicity while having a non-hydrogen bond.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른, 탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서의 제조 방법은, 유전율 실로 이루어지고 전도성 섬유나 전도성 재료 혼입사에 의한 배선 구조를 구비하는 베이스 원단을 준비하는 단계; 상기 베이스 원단의 일면 상에서 상기 배선 구조의 한 쌍의 배선 말단들부 사이에 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 시트를 전기적으로 직렬 연결하는 단계; 및 상기 의류에 의해 지지되며 상기 배선 구조를 통해 상기 CNT 시트의 양단에 연결되는 전자소자를 배치하는 단계를 포함한다. 전자소자는, CNT 시트의 양단에 전압을 인가하는 전원부와, CNT 시트에서 생성되거나 변하는 물리량을 감지하는 신호감지부와, 신호감지부에서 감지되는 감지신호나 이에 대응하는 생체신호를 출력하는 출력부를 구비한다.According to another aspect of the present invention for solving the above technical problem, a method for manufacturing a stretchable temperature sensor using a carbon nanotube sheet includes a base fabric made of a permittivity yarn and having a wiring structure made of conductive fibers or conductive material-incorporated yarns. preparing; electrically connecting a carbon nanotube (CNT) sheet in series between a pair of wire ends of the wire structure on one surface of the base fabric; and disposing an electronic device supported by the clothing and connected to both ends of the CNT sheet through the wiring structure. The electronic device includes a power supply unit for applying voltage to both ends of the CNT sheet, a signal detection unit for detecting a physical quantity generated or changed in the CNT sheet, and an output unit for outputting a detection signal detected by the signal detection unit or a biosignal corresponding thereto. provide

일실시예에서, 상기 CNT 시트는 상기 의류를 입은 사용자가 호흡할 때 사용자 피부와의 접촉 면적이 가장 크게 변하는 위치에 배치되며, 상기 위치는 상기 사용자의 횡경막의 팽창에 따라 가장 많이 부풀어오르는 부분에 대응할 수 있다.In one embodiment, the CNT sheet is disposed at a position where the contact area with the user's skin changes the most when the user wearing the clothing breathes, and the position is at the part where the user's diaphragm expands the most. can respond

일실시예에서, 상기 연결하는 단계는, 상기 베이스 원단에 상기 CNT 시트를 고정하고, 상기 CNT 시트와 상기 배선 구조 사이에 저항 성분 영역을 전기적으로 직렬 연결하는 것을 포함할 수 있다.In one embodiment, the connecting may include fixing the CNT sheet to the base fabric, and electrically connecting a resistance element region between the CNT sheet and the wiring structure in series.

일실시예에서, 상기 전자소자는 상기 사용자의 체온 정보를 포함하는 상기 생체신호에 기초하여 상기 사용자의 호흡을 감지하는 생체신호 처리부를 더 구비할 수 있다.In one embodiment, the electronic device may further include a biosignal processing unit that detects the user's respiration based on the biosignal including body temperature information of the user.

전술한 탄소나노튜브(CNT) 시트를 이용한 신축성 온도 센서 및 그 제조 방법을 이용하는 경우에는, 금속재료를 포함하지 않아 웨어러블 제품 특히 의복에 부착 및 응용이 가능하고, 사용자에게 이물감이 최소화된 스마트 웨어를 제공할 수 있다.In the case of using the stretchable temperature sensor using the above-mentioned carbon nanotube (CNT) sheet and its manufacturing method, it does not contain metal materials, so it can be attached and applied to wearable products, especially clothes, and smart wear with minimal foreign body sensation to the user can provide

또한, CNT 시트를 활용한 온도센서는 내구성이 우수하고, 유기재료를 사용하여 가볍고 의복에 부착시 봉제가 가능하므로 그 활용범위가 넒은 장점이 있다.In addition, the temperature sensor using the CNT sheet has excellent durability, is lightweight by using an organic material, and can be sewn when attached to clothes, so the application range is wide.

또한, 기존 전자섬유용 온도센서(서미스터 등) 내의 금속 재료를 대체하는 CNT 시트를 사용하므로, CNT 시트의 장점 즉, CNT가 네트워크 구조를 가진 집합체로 합성된 구조의 장점을 활용하여 기존의 분말 형상의 CNT와는 달리 분산 과정 없이 직접 섬유 및 시트(sheet)로 변환할 수 있기 때문에 응용분야에 적용하는 데 큰 장점이 있다.In addition, since the CNT sheet is used to replace the metal material in the existing electronic fiber temperature sensor (thermistor, etc.), the advantage of the CNT sheet, that is, the advantage of the structure in which CNT is synthesized as an aggregate with a network structure, is used to make the existing powder shape. Unlike CNTs in CNTs, they can be directly converted into fibers and sheets without a dispersion process, which is a great advantage in application.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 신축성 온도 센서가 적용된 의류의 정면도이다.
도 2는 도 1의 신축성 온도 센서에 채용할 수 있는 체온 감지회로를 설명하기 위한 개략적인 모식도이다.
도 3은 도 1의 신축성 온도 센서에 채용할 수 있는 탄성나노튜브 시트의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 신축성 온도 센서에 채용할 수 있는 전자소자를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축성 온도센서가 적용된 의류의 정면도이다.
도 6은 도 5의 전자섬유 온도센서에 채용할 수 있는 전자소자를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a front view of clothing to which a stretchable temperature sensor according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a body temperature sensing circuit that can be employed in the stretchable temperature sensor of FIG. 1 .
FIG. 3 is a view for explaining the structure of an elastic nanotube sheet that can be employed in the stretchable temperature sensor of FIG. 1 .
FIG. 4 is a block diagram illustrating an electronic device that can be employed in the stretchable temperature sensor of FIG. 1 .
5 is a front view of clothing to which a stretchable temperature sensor according to another embodiment of the present invention is applied.
FIG. 6 is a block diagram for explaining an electronic device that can be employed in the electronic fiber temperature sensor of FIG. 5 .

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and includes all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 명세서에서 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. 또한, "특징으로 한다", "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.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "characterized by," "include," or "having" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist. It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof beyond that.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 신축성 온도 센서가 적용된 의류의 정면도이다. 도 2는 도 1의 신축성 온도 센서에 채용할 수 있는 체온 감지회로를 설명하기 위한 개략적인 모식도이다. 도 3은 도 1의 신축성 온도 센서에 채용할 수 있는 탄성나노튜브 시트의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 도 1의 신축성 온도 센서에 채용할 수 있는 전자소자를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a front view of clothing to which a stretchable temperature sensor according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a body temperature sensing circuit that can be employed in the stretchable temperature sensor of FIG. 1 . FIG. 3 is a view for explaining the structure of an elastic nanotube sheet that can be employed in the stretchable temperature sensor of FIG. 1 . FIG. 4 is a block diagram illustrating an electronic device that can be employed in the stretchable temperature sensor of FIG. 1 .

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서(이하, 간략히 신축성 온도 센서라고 함)는, 베이스 원단(11), 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 시트, 및 전자소자(20)를 포함하고, CNT 시트가 배치된 센싱 영역(10)에서 사용자의 체온 등의 온도를 감지한다.Referring to FIG. 1 , a stretchable temperature sensor (hereinafter simply referred to as a stretchable temperature sensor) using a carbon nanotube sheet according to this embodiment includes a base fabric 11, a carbon nanotube (CNT) sheet, and The sensing region 10 includes the electronic device 20 and detects the user's body temperature or the like in the sensing region 10 where the CNT sheet is disposed.

베이스 원단(11)은 유전율 실로 이루어지고 전도성 섬유나 전도성 재료 혼입사에 의한 배선 구조를 구비할 수 있다.The base fabric 11 may be made of a permittivity yarn and may have a wiring structure made of conductive fibers or conductive material mixed yarns.

CNT 시트는 베이스 원단(11)의 일면 상에서 배선 구조의 한 쌍의 배선 말단들부 사이에 전기적으로 직렬 또는 직병렬 연결될 수 있다. CNT 시트는 복수의 CNT 시트 유닛들(12a, 12b, 12c, 12d)을 구비할 수 있다. 복수의 CNT 시트 유닛들(12a, 12b, 12c, 12d) 중 전기적으로 서로 연결되는 CNT 시트 유닛들 사이에는 전도성 섬유나 전도성 재료 혼입사 등의 도전사(121)나 이것을 이용하여 형성되는 전도성 배선이나 패턴이 형성될 수 있다.The CNT sheets may be electrically connected in series or in series and parallel between a pair of wire ends of the wire structure on one surface of the base fabric 11 . The CNT sheet may include a plurality of CNT sheet units 12a, 12b, 12c, and 12d. Among the plurality of CNT sheet units 12a, 12b, 12c, and 12d, between the CNT sheet units electrically connected to each other, a conductive yarn 121 such as conductive fiber or conductive material mixed yarn, or a conductive wire or pattern formed using the same can be formed.

의류(100)은 기본적으로 유전율 실로 이루어지고 적어도 일부 영역에서 CNT 시트를 포함하도록 이루어진다.The clothing 100 is basically made of permittivity yarn and includes a CNT sheet in at least a part area.

의류(100)는 모(울), 마(린넨), 면(코튼), 견(실크) 등의 천연섬유나 폴리에스테르, 나일론, 레이온, 아크릴, 폴리우레탄 등의 인조섬유 또는 이들의 조합으로 이루어지는 직물(woven fabric, cloth), 편조물(braid), 펠트(felt), 매트(mat) 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다.The clothing 100 is made of natural fibers such as wool (wool), hemp (linen), cotton (cotton), and silk (silk), or artificial fibers such as polyester, nylon, rayon, acrylic, polyurethane, or combinations thereof. It may include a woven fabric (cloth), a braid (braid), a felt (felt), a mat (mat), or a combination thereof.

또한, 의류(100)는 편직물인 피케조직이 네오프렌층과 별도의 층으로 형성된 구조를 구비할 수 있다. 그 경우, 센싱 영역(10)은 체온 감지를 위한 센싱부로서 2.5 내지 5㎏/㎠의 신축 압력을 구비할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.In addition, the clothing 100 may have a structure in which a pique structure, which is a knitted fabric, is formed as a separate layer from the neoprene layer. In this case, the sensing region 10 is a sensing unit for detecting body temperature and may have an expansion pressure of 2.5 to 5 kg/cm 2 , but is not limited thereto.

센싱 영역(10)은 적어도 일부 영역에서 의류(100)를 구성하는 유전율 실(11)과 CNT 시트를 구비한다. CNT 시트는 센싱 영역(10)의 베이스 원단(11)에서 유전율 실로 이루어진 주변 영역에 의해 둘러쌓여 배치될 수 있다.The sensing area 10 includes the permittivity yarn 11 and the CNT sheet constituting the clothing 100 in at least a partial area. The CNT sheet may be disposed while being surrounded by a peripheral area made of permittivity yarns in the base fabric 11 of the sensing area 10 .

본 실시예에서 센싱 영역(10)의 위치는 의류(100)를 입은 사용자의 명치 바로 아래 부분에 대응될 수 있다. 이러한 센싱 영역(10)의 위치는 의류(100)을 착용한 사용자의 호흡에 따라 사용자의 피부와 접촉하는 면적이 가장 크게 변하는 부분으로 설정될 수 있다. 이러한 센싱 영역(10)에 의하면, 사용자의 피부가 센싱 영역(10)에 접촉할 때 CNT 시트에서 변하는 저항값을 감지하여 사용자의 체온을 산출할 수 있다.In this embodiment, the location of the sensing region 10 may correspond to a portion immediately below the user's stomach wearing the clothing 100 . The position of the sensing region 10 may be set to a part where the area in contact with the user's skin changes the most according to the breathing of the user wearing the clothing 100 . According to the sensing region 10 , when the user's skin contacts the sensing region 10 , the user's body temperature may be calculated by detecting a resistance value that changes in the CNT sheet.

CNT 시트는 신축성 탄성섬유를 코어로 하거나 평면형 신축성 기판을 베이스로 하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 막대 형상의 신축성 기판을 늘리고, 탄성나노튜브 소재의 전도층을 부착하고, 전극을 연결한 후 액상 신축성 물질을 덮은 다음, 신축성 기판을 원래 길이로 복원되도록 놔두면, 신축성 기판을 둘러싸는 탄성나노튜브 기반의 탄성체가 만들어진다. 즉, 신축성 기판을 병렬로 복수개 배치한 후 상기의 과정을 반복하면 신축성 기판들을 덮는 CNT 시트가 제조될 수 있다. 또한, 신축성 탄성섬유 복수개를 병렬로 배열되는 코어들로 사용하면, 복수의 신축성 기판을 이용하는 것과 유사하게 CNT 시트를 제조할 수 있다. 신축성 탄성섬유의 소재는 가소성 SEBS(styrene-(ethylene-butylene_-styrene) 공중합체를 포함할 수 있다.The CNT sheet may be manufactured using a stretchable elastic fiber as a core or a planar stretchable substrate as a base. For example, if a rod-shaped stretchable substrate is stretched, a conductive layer of elastic nanotube material is attached, electrodes are connected, the liquid stretchable material is covered, and then the stretchable substrate is left to recover to its original length, the structure surrounding the stretchable substrate Elastomers based on elastic nanotubes are made. That is, by arranging a plurality of stretchable substrates in parallel and repeating the above process, a CNT sheet covering the stretchable substrates can be manufactured. In addition, when a plurality of stretchable elastic fibers are used as cores arranged in parallel, a CNT sheet can be manufactured similarly to using a plurality of stretchable substrates. The material of the stretchable elastic fiber may include a plastic styrene-(ethylene-butylene_-styrene) copolymer (SEBS).

이러한 CNT 시트는 주기적인 길고 짧은 버클링(buckling) 형태를 구비하게 되고, 그에 의해 실질적으로 연신 상태에 상관없이 전기전도성을 유지할 수 있는 장점이 있다. 본 실시예에서는 이러한 CNT 시트를 이용한 체온 감지나 체온 감지를 활용한 호흡 감지에 효과적으로 사용할 수 있다.Such a CNT sheet has a periodic long and short buckling shape, thereby substantially maintaining electrical conductivity regardless of the elongation state. In this embodiment, the CNT sheet can be effectively used for body temperature detection or respiration detection using body temperature detection.

또한, 전술한 의류(100)은 다양한 기능의 스마트 의류의 구현을 위해 탄소섬유를 구비할 수 있다. 탄소섬유는 탄소화 온도 800∼1,500℃ 부근의 온도에서 유기물질의 열분해에 의해 생성되고 탄소만으로 구성된 직경 5-15㎛의 섬유로서 0.5 내지 3.0-3Ω㎝의 전기저항 값(비저항)을 갖을 수 있다. 탄소섬유는 원료 물질 즉, 전구체의 종류에 따라 레이온계(Rayon based), PAN계(Polyacrylonitrile based), 피치계(Pitch based), 기상성장(gas phase grown) 탄소섬유로 구분될 수 있다.In addition, the aforementioned clothing 100 may include carbon fiber to realize smart clothing with various functions. Carbon fiber is a fiber with a diameter of 5-15 μm, which is produced by thermal decomposition of organic materials at a temperature near the carbonization temperature of 800 to 1,500 ° C and composed only of carbon, and can have an electrical resistance value (resistivity) of 0.5 to 3.0 -3 Ωcm. there is. Carbon fibers can be classified into rayon-based, PAN-based (polyacrylonitrile-based), pitch-based, and gas phase grown carbon fibers according to the raw material, that is, the type of precursor.

탄소섬유는 2차원 또는 3차원 제직으로 전자회로 구현이 가능하며 인장강도 1.2gf/de 이상, 신축도 5% 이상의 기계적 물성을 갖추고 직기나 편기를 이용한 제조공정 중 마찰과 꼬임 등 외력에 견딜 수 있는 것이 사용될 수 있다.Carbon fiber can realize electronic circuits with 2-dimensional or 3-dimensional weaving, has mechanical properties of 1.2 gf/de or more in tensile strength and 5% or more in elasticity, and can withstand external forces such as friction and twist during the manufacturing process using a loom or knitting machine. that can be used

또한, 탄소섬유는 실 또는 필라멘트로서 단위 탄소섬유 수백 내지 수천 가닥으로 구성될 수 있다. 또한, 단위 탄소섬유의 개수를 증가시키면 탄소섬유 또는 CNT 시트의 전기저항값을 높일 수 있다. 일례로, 탄소섬유가 단위 탄소섬유 3000가닥으로 구성되는 탄소섬유의 10m당 전기저항값은 240Ω 정도일 수 있다.In addition, the carbon fibers may be composed of hundreds to thousands of strands of unit carbon fibers as threads or filaments. In addition, when the number of unit carbon fibers is increased, the electrical resistance value of the carbon fiber or CNT sheet can be increased. For example, the electrical resistance value per 10 m of carbon fiber composed of 3000 strands of carbon fiber unit may be about 240 Ω.

전술한 전자소자(20)는 도 2에 도시한 바와 같이 전원부(21)와 신호감지부(22)를 포함할 수 있다. 전원부(21)는 배선(30)을 통해 센싱 영역(10)의 CNT 그룹들(120)의 양측에 소정 전압을 인가할 수 있다. 전원부(21)는 배터리, 압전 발전기, 태양전지, 열전지 등을 포함할 수 있다. 압전 발전기는 탄소섬유를 이용하여 제작되는 직물형 압전 발전기일 수 있고, 태양전기 또한 탄소섬유를 이용하여 제작되는 직물형 태양전지일 수 있다.The aforementioned electronic device 20 may include a power supply unit 21 and a signal detection unit 22 as shown in FIG. 2 . The power supply unit 21 may apply a predetermined voltage to both sides of the CNT groups 120 of the sensing region 10 through the wire 30 . The power source 21 may include a battery, a piezoelectric generator, a solar cell, or a thermal cell. The piezoelectric generator may be a fabric-type piezoelectric generator made of carbon fiber, and the solar electricity may also be a fabric-type solar cell made of carbon fiber.

신호감지부(22)는 전원부(21)와 CNT 그룹들(120) 사이에 연결되고 사용자 피부와 CNT 시트(12)의 접촉에 따라 센싱 영역(10) 양단에서 발생하거나 변하는 물리량을 감지한다. 신호감지부(22)는 센싱 영역(10) 내 CNT 그룹들(120)의 전기저항값에 따라 발생하거나 변하는 전압을 측정할 수 있다.The signal sensing unit 22 is connected between the power supply unit 21 and the CNT groups 120 and senses a physical quantity generated or changed at both ends of the sensing area 10 according to the contact between the user's skin and the CNT sheet 12 . The signal detector 22 may measure a voltage generated or changed according to the electrical resistance of the CNT groups 120 in the sensing region 10 .

또한, 신호감지부(22)는 CNT 그룹들(120)와의 접속부에 CNT 그룹들로부터 입력되는 신호 또는 물리양을 증폭하는 신호증폭부를 구비할 수 있다. 신호감지부(22)의 입력단은 입력부(20a)로서 신호증폭부의 입력단들 중 적어도 어느 하나에 대응될 수 있다.In addition, the signal detection unit 22 may include a signal amplification unit for amplifying signals or physical quantities input from the CNT groups at a connection unit with the CNT groups 120 . The input terminal of the signal sensing unit 22 is the input unit 20a and may correspond to at least one of the input terminals of the signal amplifier.

또한, 전자소자(20)는 신호감지부(22)에서 감지되는 감지신호나 이에 대응하는 생체신호를 출력하는 출력부(20b)를 구비할 수 있다. 출력부(20b)는 커넥터 또는 통신서브시스템의 안테나 등을 포함할 수 있다. 통신서브시스템은 무선 통신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있고, 무선 통신은 근거리 무선통신, 이동통신 등을 포함할 수 있다.In addition, the electronic device 20 may include an output unit 20b that outputs a detection signal detected by the signal detection unit 22 or a biosignal corresponding thereto. The output unit 20b may include a connector or an antenna of a communication subsystem. The communication subsystem may include a communication module for wireless communication, and the wireless communication may include short-distance wireless communication, mobile communication, and the like.

커넥터는 기존의 다양한 형태들 중 적어도 어느 하나를 선택하여 채용될 수 있다. 커넥터는 USB(universal serial bus)를 포함할 수 있다. 커넥터, 통신서브시스템 등을 이용하면, 스마트폰 등의 휴대 단말을 연결하여 휴대 단말에 탑재된 애플리케이션을 통해 체온이나 이 체온을 이용한 호흡 패턴 등을 화면에 표시하는 것이 가능하다. 물론, 생체신호는 헬스케어 서버 등으로 전송되어 개인 건강관리를 모니터링하는데 이용될 수 있다.The connector may be employed by selecting at least one of various existing shapes. The connector may include a universal serial bus (USB). Using a connector, a communication subsystem, etc., it is possible to connect a portable terminal such as a smartphone and display body temperature or a breathing pattern using this body temperature on a screen through an application installed in the portable terminal. Of course, the bio-signal may be transmitted to a healthcare server and the like and used to monitor personal health management.

배선(30)은 피복형 전도성 섬유나 전도성 재료 혼입사를 포함하여 직조되는 의류의 일부로서 배치될 수 있다. 피복형 전도성 섬유는 다양한 금속을 섬유에 증착, 코팅 또는 도금하는 방식으로 형성될 수 있고, 전도성 재료 혼입사는 실이나 필라멘트의 제조를 위한 방사 시 카본블랙, CNT, 금속입자, 금속섬유 등의 전도성 물질을 혼입한 섬유로 형성될 수 있다.The wiring 30 may be disposed as a part of a woven garment including a covering type conductive fiber or a conductive material mixed yarn. The coated conductive fiber can be formed by depositing, coating or plating various metals on the fiber, and the yarn mixed with the conductive material is made of conductive materials such as carbon black, CNT, metal particles, and metal fibers when spinning for the production of yarn or filament. It can be formed from fibers incorporating

또한, 본 실시예에 따른 신축성 온도 센서는 도 2에 도시한 바와 같이 직렬 또는 직병렬 연결되는 복수의 CNT 시트들(12)을 포함하는 CNT 그룹들(120)과, CNT 그룹들(120)의 양단에 공통 연결되는 직물 패드들(41, 42)과, 각 직물 패드에 연결되는 저항기(R1, R2)와, 각 저항기에 연결되는 전자소자(20)를 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the stretchable temperature sensor according to the present embodiment includes CNT groups 120 including a plurality of CNT sheets 12 connected in series or in parallel, and CNT groups 120. It may include fabric pads 41 and 42 commonly connected to both ends, resistors R1 and R2 connected to each fabric pad, and an electronic device 20 connected to each resistor.

CNT 시트들(12)은 도전성 실(121)에 의해 전기적으로 직렬 또는 직병렬 연결되며 센싱 영역(10)을 듬성듬성 메꾼 형태로 배치될 수 있다. 도전성 실(121)은 멀티필라멘트 구조를 가질 수 있다. 복수의 CNT 그룹들(120)를 포함하는 센싱 영역(10)의 양단 간 저항값은 수백 오옴(Ω)이다. 바람직하게는 센싱 영역(10) 양단의 전기저항값은 체온을 감지하기 위한 용도로서 약 200Ω/m 내지 약 400Ω/m일 수 있다.The CNT sheets 12 are electrically connected in series or in series and parallel by conductive threads 121 and may be sparsely disposed in the sensing region 10 . The conductive thread 121 may have a multifilament structure. A resistance value between both ends of the sensing region 10 including the plurality of CNT groups 120 is hundreds of ohms (Ω). Preferably, the electrical resistance value of both ends of the sensing region 10 may be about 200 Ω/m to about 400 Ω/m for sensing body temperature.

저항기(R1, R2)는 저항 성분 또는 저항 성분 영역으로 지칭될 수 있으며, CNT 시트(12)에 비해 상대적으로 전기전도도가 수백 배 내지 수천 배 이상 작은, 전도성 소재나 전도성 섬유 등의 재료가 사용될 수 있다.Resistors R1 and R2 may be referred to as resistance components or resistance component regions, and materials such as conductive materials or conductive fibers having electrical conductivity hundreds to thousands of times lower than that of the CNT sheet 12 may be used. there is.

특히, 본 실시예에서는, 센싱 영역(10) 양단 간의 저항값 즉, 두 노드들(N1, N2) 사이의 전기 저항값을 수백 오옴 수준으로 높이기 위해 CNT 그룹들(120)의 양단에 각각 배치되는 제1 저항기(R1)와 제2 저항기(R2)를 사용할 수 있다.In particular, in this embodiment, in order to increase the resistance value between both ends of the sensing region 10, that is, the electrical resistance value between the two nodes N1 and N2 to the level of hundreds of ohms, the CNT groups 120 are disposed at both ends, respectively. A first resistor (R1) and a second resistor (R2) may be used.

제1 저항기(R1)와 제2 저항기(R2)의 저항값들은 서로 동일할 수 있다. 이 경우, 제1 저항기(R1)와 제2 저항기(R2)의 전기 저항값들의 평균값을 최소화할 수 있다. 즉, 제1 저항기(R1)와 제2 저항기(R2)의 저항값들이 서로 다르면, 동일한 저항값의 저항기를 기준으로 저항값이 큰 저항기와의 차이가 커질 수 있다. 이 경우, 제1 저항기(R1)와 제2 저항기(R2)의 저항값들의 차이가 일정 범위를 초과하여 커지면, 저항값이 큰 저항기를 제외하고 CNT 그룹들(120)이나 센싱 영역(10)의 대부분에서 실제 전기전도도가 크게 증가하여 센싱 영역(10)이 체온을 감지하는 기능을 제대로 수행하지 못할 수 있다.Resistance values of the first resistor R1 and the second resistor R2 may be equal to each other. In this case, an average value of electrical resistance values of the first resistor R1 and the second resistor R2 may be minimized. That is, when the resistance values of the first resistor R1 and the second resistor R2 are different from each other, the difference between the resistor having the same resistance value and the resistor having the larger resistance value may increase. In this case, when the difference between the resistance values of the first resistor R1 and the second resistor R2 exceeds a certain range, the resistance of the CNT groups 120 or the sensing region 10 is excluded except for the resistor having a large resistance value. In most cases, since the actual electrical conductivity is greatly increased, the sensing region 10 may not properly perform a function of detecting the body temperature.

또한, CNT 그룹들의 각 CNT 시트(12)는 도 3에 도시한 바와 같이, 전기적 절연체로서 기능하는 스페이서(123) 상에 배치되고, 바인더(125)에 의해 피복될 수 있다. 바인더(125)는 전도성 바인더나 절연성 바인더를 포함할 수 있다. 구체적으로, CNT 시트(12)의 표면을 덮는 전도성 바인더를 더 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3 , each CNT sheet 12 of the CNT groups may be disposed on a spacer 123 functioning as an electrical insulator and covered with a binder 125 . The binder 125 may include a conductive binder or an insulating binder. Specifically, a conductive binder covering the surface of the CNT sheet 12 may be further included.

전도성 바인더의 재료는 전도성 분말, 광경화형 바인더, 용제 및 광경화 개시제를 포함하는 전도성 페이스트 조성물에 의해 제조될 수 있다. 광경화형 바인더는 아크릴레이트 화합물을 포함할 수 있고, 아크릴레이트 화합물의 주사슬의 하이드록시기(-OH)에 대한 카프로락톤 치환율은 5~21% 범위일 수 있다. 전도성 분말은 그래핀(12c)을 지칭할 수 있다. 용제는 에틸 카비톨 아세테이트(Ethyl cabitol acetate, ECA), 에틸 카비톨(Ethyl carbitol), 부틸 카비톨(Butyl cabitol), 부틸 아세테이트 (Butyl acetate) 등이 사용될 수 있다. 그리고 광경화 개시제는 디에톡시아세토페논(Diethoxy Acetophenone, DEAP) 등이 사용될 수 있다.The material of the conductive binder may be prepared by a conductive paste composition including a conductive powder, a photocurable binder, a solvent, and a photocurable initiator. The photocurable binder may include an acrylate compound, and the caprolactone substitution rate for the hydroxyl group (—OH) of the main chain of the acrylate compound may be in the range of 5 to 21%. The conductive powder may refer to graphene 12c. As the solvent, ethyl cabitol acetate (ECA), ethyl carbitol, butyl cabitol, butyl acetate, and the like may be used. And the photocuring initiator may be used, such as diethoxy acetophenone (DEAP).

또한, CNT 시트(12)는 도전성 실 다발(122)을 통해 도전성 실(121)과 연결될 수 있다. 도전성 실 다발(122)은 병렬로 연장하는 복수의 도전성 실들(121)을 포함할 수 있다.In addition, the CNT sheet 12 may be connected to the conductive yarn 121 through the conductive yarn bundle 122 . The conductive yarn bundle 122 may include a plurality of conductive yarns 121 extending in parallel.

한편, 전술한 전자소자(20)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 신호감지부(22), 비교부(24) 및 생체신호 처리부(25)를 포함할 수 있다. 비교부(24)는 신호감지부(22)의 감지신호를 기준신호, 기준레벨 또는 제2 감지신호와 비교한다.Meanwhile, as shown in FIG. 4 , the aforementioned electronic device 20 may include a signal detecting unit 22 , a comparator 24 , and a biosignal processing unit 25 . The comparison unit 24 compares the detection signal of the signal detection unit 22 with a reference signal, a reference level, or a second detection signal.

여기서, 전자소자(20)는 의류(100)의 다른 영역(다른 센싱 영역)에 일체로 설치되는 다른 CNT 시트(다른 센싱용 강화 탄성섬유)에 연결되어 제2 감지신호를 감지할 수 있다(도 5 참조). 제2 감지신호는 체온 감지를 의류(100)의 한 위치에 기초하여 수행하지 않고 복수의 위치들에서 동시에 수행하기 위해 이용되는 신호일 수 있다. 이러한 제2 감지신호를 이용하면, 체온 감지에 있어서 센서의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.Here, the electronic device 20 may sense the second detection signal by being connected to another CNT sheet (another sensing elastic fiber) integrally installed in another area (another sensing area) of the clothing 100 (Fig. see 5). The second sensing signal may be a signal used to simultaneously perform body temperature sensing at a plurality of locations instead of based on one location of the clothing 100 . If the second detection signal is used, the reliability of the sensor in detecting the body temperature can be improved.

전술한 경우, 비교부(24)는 제2 감지신호를 포함하는 두 개의 감지신호를 동시에 혹은 순차적으로 받고 기준신호 또는 기준레벨과 비교하거나 두 개의 감지신호를 비교하여 생체신호임을 확인하도록 동작할 수 있다. 기준신호는 일정 레벨 이상의 감지신호를 판별하기 위한 것일 수 있다. 두 개의 감지신호의 비교는 두 감지신호들의 차이가 소정 레벨보다 작은 경우에 생체신호로 판별하도록 수행될 수 있다. 물론, 이 두 방식의 조합 또한 본 실시예에 적용가능하다.In the above case, the comparator 24 receives two detection signals including the second detection signal simultaneously or sequentially and compares them with a reference signal or reference level, or compares the two detection signals to confirm that they are bio signals. there is. The reference signal may be used to determine a detection signal having a certain level or higher. Comparing the two detection signals may be performed to determine a biosignal when a difference between the two detection signals is smaller than a predetermined level. Of course, a combination of these two methods is also applicable to this embodiment.

생체신호 처리부(25)는 감지신호 중 비교부(24)를 통해 생체신호로 판단된 감지신호에 기초하여 체온을 측정할 수 있다. 감지신호는 저항에 대응하는 전압의 세기이거나 이 전압에 대응한 전류의 세기일 수 있다. 생체신호 처리부(25)는 체온 약 20도와 약 50도 범위에 대응하여 전압 약 10V 내지 약 20V 범위에서 대략 선형적으로 비례하는 관계에 따라 사용자의 체온을 감지할 수 있다.The biosignal processing unit 25 may measure the body temperature based on the sensing signal determined as the biosignal through the comparator 24 among the sensing signals. The detection signal may be the intensity of a voltage corresponding to resistance or the intensity of current corresponding to this voltage. The bio-signal processing unit 25 may detect the user's body temperature according to a relationship that is approximately linearly proportional to the voltage range of about 10V to about 20V corresponding to the range of about 20 degrees and about 50 degrees of body temperature.

한편, 생체신호 처리부(25)는 체온이 낮아짐에 따라 저항이 증가(전압은 감소)하는 방식에 기초하여 동작하거나, 체온이 낮아짐에 따라 저항이 감소(전압은 증가)하는 방식에 기초하여 동작할 수 있다.Meanwhile, the biosignal processing unit 25 may operate based on a method in which resistance increases (voltage decreases) as body temperature decreases or resistance decreases (voltage increases) as body temperature decreases. can

구현에 따라서, 전자소자(20)는 생체신호 처리부(25)에서 계산한 체온을 출력부(도 5의 20b 참조)를 통해 출력할 수 있다. 여기서 출력부는 커넥터나 통신서브시스템에 더하여 추가로 포함하거나 이것을 대체하는 표시소자로 구현될 수 있으며, 그 경우 액정표시장치(LED) 등에 의해 체온을 숫자 형태로 표시하도록 구현될 수 있다.Depending on implementation, the electronic device 20 may output the body temperature calculated by the biosignal processing unit 25 through an output unit (see 20b in FIG. 5 ). Here, the output unit may be implemented as a display element that is additionally included or replaced in addition to the connector or communication subsystem, and in this case, the body temperature may be displayed in numeric form by a liquid crystal display (LED) or the like.

전술한 실시예에서 전자소자(20)는 박음질 등에 의해 의류에 부착될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 박음질은 칩 또는 모듈 형태의 전자소자(20)를 감싸는 형태를 구비할 수 있다. 이 경우, 전자소자(20)의 유동을 방지하여 의류에 안정적으로 고정되는 전자소자(20)를 제공할 수 있다. 전자소자(20)는 FPGA(field programmable gate array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 하드웨어 구성요소를 포함할 수 있다.In the above-described embodiment, the electronic device 20 may be attached to clothing by stitching, but is not limited thereto. The backstitch may have a shape surrounding the electronic device 20 in the form of a chip or module. In this case, it is possible to provide the electronic device 20 stably fixed to clothing by preventing the electronic device 20 from moving. The electronic device 20 may include hardware components such as a field programmable gate array (FPGA) and an application specific integrated circuit (ASIC).

또한, 전술한 전자소자(20)는 CNT 시트(12)와의 안정적인 전기 접속을 위해 전기 접속 부분에 형성되는 핫멜트를 구비할 수 있다. 핫멜트는 액상 또는 필름 형태의 접착제로서 열에 의해 전기 접속 부분을 포위하여 물리적인 접속을 강화할 수 있다. 핫멜트의 소재는 투명한 것이 바람직하다.In addition, the aforementioned electronic device 20 may have a hot melt formed on an electrical connection portion for stable electrical connection with the CNT sheet 12 . Hot melt is an adhesive in the form of a liquid or film, which can strengthen physical connections by enveloping electrical connection parts with heat. The hot melt material is preferably transparent.

전술한 본 실시예의 탄소나노튜브 시트를 이용한 신축성 온도 센서의 제조 방법에 대한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.An embodiment of a method for manufacturing a stretchable temperature sensor using the carbon nanotube sheet of the present embodiment described above will be described as follows.

먼저, 유전율 실로 이루어지고 전도성 섬유나 전도성 재료 혼입사에 의한 배선 구조를 구비하는 베이스 원단을 준비한다.First, a base fabric made of permittivity yarn and having a wiring structure by conductive fiber or conductive material mixed yarn is prepared.

다음, 상기 베이스 원단의 일면 상에서 배선 구조의 한 쌍의 배선 말단들부 사이에 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 시트를 전기적으로 직렬 연결한다.Next, a carbon nanotube (CNT) sheet is electrically connected in series between a pair of wiring ends of the wiring structure on one surface of the base fabric.

본 단계에서는, 베이스 원단에 CNT 시트를 고정하고, CNT 시트와 배선 구조 사이에 저항 성분 영역을 전기적으로 직렬 연결하는 과정을 포함할 수 있다.In this step, a process of fixing the CNT sheet to the base fabric and electrically connecting the resistance component region in series between the CNT sheet and the wiring structure may be included.

다음, 상기 의류에 의해 지지되며 배선 구조를 통해 CNT 시트의 양단에 연결되는 전자소자를 배치한다.Next, an electronic device supported by the clothing and connected to both ends of the CNT sheet through a wiring structure is disposed.

전술한 CNT 시트는 의류를 입은 사용자가 호흡할 때 사용자 피부와의 접촉 면적이 가장 크게 변하는 위치에 배치되며, 이러한 위치는 사용자의 횡경막의 팽창에 따라 사용자의 몸 중에서 가장 많이 부풀어오르는 부분에 대응할 수 있다. 이러한 부분은 명치에서 배 중앙부 사이 부분을 포함할 수 있다.The above-described CNT sheet is placed at a position where the contact area with the user's skin changes the most when the user wearing clothing breathes, and this position can correspond to the most swollen part of the user's body according to the expansion of the user's diaphragm. there is. This portion may include the portion between the epigastrium and the mid-abdominal portion.

또한, 전술한 전자소자는, CNT 시트의 양단에 전압을 인가하는 전원부와, CNT 시트에서 생성되거나 변하는 물리량을 감지하는 신호감지부와, 신호감지부에서 감지되는 감지신호나 이에 대응하는 생체신호를 출력하는 출력부를 구비할 수 있다.In addition, the above-described electronic device includes a power supply unit for applying voltage to both ends of the CNT sheet, a signal detection unit for detecting a physical quantity generated or changed in the CNT sheet, and a detection signal detected by the signal detection unit or a biosignal corresponding thereto. An output unit for outputting may be provided.

또한, 전자소자는 사용자의 체온 정보를 포함하는 생체신호에 기초하여 사용자의 호흡을 감지하는 생체신호 처리부를 더 구비할 수 있다.In addition, the electronic device may further include a biosignal processing unit that senses the user's respiration based on the biosignal including the user's body temperature information.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축성 온도센서가 적용된 의류의 정면도이다. 도 6은 도 5의 전자섬유 온도센서에 채용할 수 있는 전자소자를 설명하기 위한 블록도이다.5 is a front view of clothing to which a stretchable temperature sensor according to another embodiment of the present invention is applied. FIG. 6 is a block diagram for explaining an electronic device that can be employed in the electronic fiber temperature sensor of FIG. 5 .

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 신축성 온도 센서를 이용하는 의류(100)는, 신축성 온도 센서를 통해 사용자의 체온을 측정하거나 체온에 기초하여 호흡을 감지하는 의류로서, 신축성 온도 센서가 탄소나노튜브(CNT) 시트에 기반한 복수의 센싱 영역들(10, 10R)과, 센싱 영역들(10, 10R)에서 감지되는 제1 및 제2 감지신호들에 기초하여 체온을 감지하거나 감지된 체온에 기초하여 호흡을 감지하는 전자소자(20)와, 센싱 영역들(10, 10R)과 전자소자(20)를 연결하는 배선(30, 32)를 포함하여 구성된다. 배선(30; 32)은 CNT 그룹들과 전자소자(20)가 밀착하여 배치되는 경우, 생략될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the clothing 100 using the stretchable temperature sensor according to the present embodiment is clothing that measures the user's body temperature through the stretchable temperature sensor or senses respiration based on the body temperature. Sensing a body temperature based on a plurality of sensing regions 10 and 10R based on a tube (CNT) sheet and first and second detection signals detected in the sensing regions 10 and 10R, or based on the detected body temperature It is configured to include an electronic device 20 for detecting respiration, and wires 30 and 32 connecting the sensing regions 10 and 10R and the electronic device 20. The wirings 30; 32 may be omitted when the CNT groups and the electronic device 20 are placed in close contact with each other.

의류(100)는 유전율 실을 포함하는 베이스 원단(11)을 포함하며, CNT 시트 또는 CNT 시트들을 포함하는 CNT 그룹들의 각 CNT 시트 유닛(12a, 12b, 12c, 12d)은 센싱 영역(10) 내 베이스 원단(11)에 부착될 수 있다.The clothing 100 includes a base fabric 11 including a permittivity yarn, and each CNT sheet unit 12a, 12b, 12c, 12d of CNT groups including a CNT sheet or CNT sheets is in the sensing area 10. It can be attached to the base fabric (11).

각 CNT 시트 유닛의 지지를 위해 각 CNT 시트는 스페이서와 바인더 사이에 샌드위치 형태로 삽입될 수 있다. 스페이서는 유전율 실로만 이루어진 영역이나 의류(100)의 소정 부분일 수 있다. To support each CNT sheet unit, each CNT sheet may be sandwiched between the spacer and the binder. The spacer may be a region made only of permittivity yarns or a predetermined portion of the garment 100 .

의류(100)는 언더셔츠(undershirt), 메리야스 의류(knitwear), 셔츠(shirt), 런닝(runing) 셔츠, 스포츠웨어, 블라우스(blouse), 윗도리(top), 원피스(one piece) 의류 등을 포함할 수 있다.Clothing 100 includes undershirts, knitwear, shirts, running shirts, sportswear, blouses, tops, one piece clothing, etc. can do.

전자소자(20)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 신호감지부(22), 신호변환부(23), 비교부(24), 생체신호 처리부(25), 생체신호 저장부(26) 및 생체신호 전송부(27)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6, the electronic device 20 includes a signal detection unit 22, a signal conversion unit 23, a comparison unit 24, a biosignal processing unit 25, a biosignal storage unit 26, and A biosignal transmitter 27 may be included.

신호변환부(23)는 신호감지부(22)에서 감지된 신호를 비교부(24)에서 사용하기 적합한 형태로 변환한다. 신호변환부(23)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함할 수 있다.The signal conversion unit 23 converts the signal detected by the signal detection unit 22 into a form suitable for use by the comparison unit 24 . The signal conversion unit 23 may include an analog-to-digital converter that converts an analog signal into a digital signal.

생체신호 저장부(26)는 생체신호 처리부(25)에서 일정 시간 동안 출력되는 신호를 저장할 수 있다. 생체신호 저장부(26)는 체온에 따른 저항 패턴이나 전압 패턴을 미리 설정된 시간 단위로 기록할 수 있다.The bio-signal storage unit 26 may store signals output from the bio-signal processing unit 25 for a certain period of time. The bio-signal storage unit 26 may record a resistance pattern or voltage pattern according to body temperature in units of preset time.

생체신호 전송부(27)는 생체신호 저장부(26)에 저장된 생체 정보를 미리 설정된 전송 신호 형태로 미리 설정된 단말이나, 애플리케이션이나, 호스트 장치로 전송할 수 있다. 생체신호 전송부(27)는 통신서브시스템에 대응할 수 있다. 생체 정보는 체온 정보나 체온 정보에 기초하는 호흡 정보 등을 포함할 수 있다. The biosignal transmitter 27 may transmit the biometric information stored in the biosignal storage unit 26 to a preset terminal, application, or host device in a preset transmission signal format. The biosignal transmitter 27 may correspond to a communication subsystem. Biometric information may include body temperature information or respiration information based on body temperature information.

한편, 전술한 실시예에서는 도 1 등에 도시된 언더웨어와 같은 특정 의류 형태를 예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 사람 등이 신체에 직접 접촉하도록 입는 다양한 형태의 의류에 적용될 수 있다.Meanwhile, in the foregoing embodiment, a specific type of clothing such as underwear shown in FIG. 1 has been described as an example, but the present invention is not limited to such a configuration and can be applied to various types of clothing worn by people to directly contact the body. can

또한, 전술한 실시예들 중 하나에서는 센싱 영역에 저항기를 포함하는 구성을 설명하였지만, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고 저항기를 신호감지부 측으로 이동하여 배치하는 구성을 포함할 수 있다. 그 경우, 전자소자의 신호감지부는 CNT 시트(들)에 연결되는 부분에 해당 저항기 또는 저항 성분을 구비할 수 있다.Also, in one of the above embodiments, a configuration including a resistor in the sensing region has been described, but the present invention is not limited to such a configuration and may include a configuration in which the resistor is moved and disposed toward the signal sensing unit. In this case, the signal detection unit of the electronic device may include a corresponding resistor or resistance component at a portion connected to the CNT sheet(s).

또한, 전술한 실시예에서는 센싱 영역에서 CNT 시트를 사용하는 것을 중심으로 설명하였지만, 본 발명을 그러한 구성으로 한정되지 않고 CNT 시트 대신에 그래핀 시트를 사용할 수 있음은 물론이다.In addition, although the foregoing embodiment has been mainly described using the CNT sheet in the sensing area, it goes without saying that the present invention is not limited to such a configuration and a graphene sheet may be used instead of the CNT sheet.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments. will understand Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the claims.

Claims (10)

베이스 원단을 준비하는 단계;
상기 베이스 원단 상에 복수의 탄소나노튜브시트를 배치하는 단계; 및
전도사를 이용해 상기 복수의 탄소나노튜브시트를 전기적으로 연결하되, 복수의 탄소나노튜브시트 중 적어도 일부는 서로 직렬 연결되고, 적어도 일부는 서로 병렬 연결되도록, 전기적으로 연결하는 단계를 포함하되,
상기 탄소나노튜브시트는, 가소성 SEBS 공중합체를 포함하는 신축성 기판을 신장시키고, 상기 기판 상에 탄소나노튜브를 포함하는 전도층을 배치하고, 전도층 상에 액상의 신축성 물질을 도포하고, 신축성 기판을 수축 복원시키는 것을 포함하여 준비되어 주기적인 버클링 형상을 갖는, 신축성 온도 센서의 제조 방법.Preparing a base fabric;
disposing a plurality of carbon nanotube sheets on the base fabric; and
Electrically connecting the plurality of carbon nanotube sheets using a conductive wire so that at least some of the plurality of carbon nanotube sheets are connected in series and at least some are connected in parallel to each other,
In the carbon nanotube sheet, a stretchable substrate containing a plastic SEBS copolymer is stretched, a conductive layer containing carbon nanotubes is disposed on the substrate, a liquid stretchable material is applied on the conductive layer, and the stretchable substrate A method of manufacturing a stretchable temperature sensor having a periodic buckling shape, including contraction restoration. 제1항에 있어서,
상기 복수의 탄소나노튜브시트는,
제1 방향으로 배열되어 서로 직렬 연결된 복수의 탄소나노튜브시트들을 포함하는 제1 그룹으로서, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 복수개 구비된 제1 그룹들, 및
상기 제1 방향으로 배열되어 서로 직렬 연결된 복수의 탄소나노튜브시트들을 포함하는 제2 그룹으로서, 상기 제2 방향으로 복수개 구비된 제2 그룹들을 포함하되,
상기 제1 그룹들 및 제2 그룹들은 상기 제2 방향으로 교번적으로 배열되고,
상기 제1 그룹에 속하는 탄소나노튜브시트들과 제2 그룹에 속하는 탄소나노튜브시트들은 서로 엇갈려 배치되고,
상기 제2 방향으로 배열된 제1 그룹들 및 제2 그룹들은 서로 전기적으로 병렬 연결되는, 신축성 온도 센서의 제조 방법.According to claim 1,
The plurality of carbon nanotube sheets,
A first group including a plurality of carbon nanotube sheets arranged in a first direction and connected in series to each other, a plurality of first groups provided in a second direction crossing the first direction, and
A second group including a plurality of carbon nanotube sheets arranged in the first direction and connected in series to each other, including a plurality of second groups provided in the second direction,
the first groups and the second groups are alternately arranged in the second direction;
The carbon nanotube sheets belonging to the first group and the carbon nanotube sheets belonging to the second group are alternately disposed,
The method of manufacturing a stretchable temperature sensor, wherein the first groups and the second groups arranged in the second direction are electrically connected in parallel to each other. 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 베이스 원단 상에 병렬 연결된 제1 그룹들 및 제2 그룹들을 포함하는 복수의 탄소나노튜브시트와 직렬 연결되도록 전자 소자를 배치하는 단계;
상기 전자 소자와 복수의 탄소나노튜브시트를 전기적으로 연결하는 배선을 형성하는 단계; 및
상기 복수의 탄소나노튜브시트의 일단과 전자 소자의 사이, 및 복수의 탄소나노튜브시트의 타단과 전자 소자의 사이에 각각 제1 저항기와 제2 저항기를 직렬 연결하는 단계를 더 포함하되,
상기 직렬 연결된 제1 저항기에서 제2 저항기까지의 전기저항은 200Ω/m 내지 400Ω/m인, 신축성 온도 센서의 제조 방법.According to claim 2,
arranging an electronic element to be connected in series with a plurality of carbon nanotube sheets including first groups and second groups connected in parallel on the base fabric;
Forming a wire electrically connecting the electronic element and the plurality of carbon nanotube sheets; and
Further comprising connecting a first resistor and a second resistor in series between one end of the plurality of carbon nanotube sheets and the electronic element and between the other end of the plurality of carbon nanotube sheets and the electronic element, respectively,
The electrical resistance from the series-connected first resistor to the second resistor is 200 Ω/m to 400 Ω/m, a method of manufacturing a stretchable temperature sensor. 제4항에 있어서,
상기 복수의 탄소나노튜브시트가 배치된 센싱 영역의 신축압력은 2.5kg/cm2 내지 5kg/cm2인, 신축성 온도 센서의 제조 방법.According to claim 4,
The stretching pressure of the sensing area in which the plurality of carbon nanotube sheets are disposed is 2.5 kg/cm 2 to 5 kg/cm 2 , a method of manufacturing a stretchable temperature sensor. 제5항에 있어서,
상기 탄소나노튜브시트를 커버하는 전도성 바인더를 배치하는 단계를 더 포함하되,
상기 전도성 바인더는 카프로락톤 치환된 아크릴레이트 화합물을 포함하고,
아크릴레이트 화합물의 주사슬의 히드록시기에 대한 카프로락톤 치환율은 5% 내지 21% 범위에 있는, 신축성 온도 센서의 제조 방법.According to claim 5,
Further comprising disposing a conductive binder covering the carbon nanotube sheet,
The conductive binder includes a caprolactone substituted acrylate compound,
The caprolactone substitution rate for the hydroxyl group of the main chain of the acrylate compound is in the range of 5% to 21%, a method for producing a stretchable temperature sensor. 제6항에 있어서,
상기 전도성 바인더를 배치하는 단계는, 전도성 페이스트 조성물을 도포 및 경화하는 단계를 포함하되,
상기 전도성 페이스트 조성물의 용제는 에틸카비톨아세테이트, 에틸카비톨 또는 부틸카비톨을 포함하고,
상기 전도성 페이스트 조성물의 개시제는 디에톡시아세토페논을 포함하는, 신축성 온도 센서의 제조 방법.According to claim 6,
The disposing of the conductive binder includes applying and curing a conductive paste composition,
The solvent of the conductive paste composition includes ethyl carbitol acetate, ethyl carbitol or butyl carbitol,
The method of manufacturing a stretchable temperature sensor, wherein the initiator of the conductive paste composition comprises diethoxyacetophenone. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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