KR20200079047A - 모듈형 섬유기반 단위 압력센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전용량형 압력센서 단위셀을 가로와 세로 방향으로 서로 끼워 맞추어 확장 연결이 가능하도록 모듈화한 모듈형 섬유기반 단위 압력센서에 관한 것이다.
본 발명은 하부 전극층과; 상기 하부 전극층의 상부에 적층된 된 중앙부 유전층과; 상기 중앙부 유전층의 상부에 적층된 상부 전극층;을 포함하는 모듈형 섬유기반 단위 압력센서이고, 상기 모듈형 섬유기반 단위 압력센서에는 인접한 다른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서와의 물리적 및 전극의 결합을 위한 결합부가 구비되고, 상기 중앙부 유전층은, 일반사로 이루어지고, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층은 금속사 또는 일반사에 소정 공정을 거친 도전사로 이루어진 모듈형 섬유기반 단위 압력센서를 제공한다.

Description

모듈형 섬유기반 단위 압력센서{MODULE TYPE FIBER-BASED UNIT PRESSURE SENSOR}

본 발명은 모듈형 섬유기반 단위 압력센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정전용량형 압력센서 단위셀을 가로와 세로 방향으로 서로 끼워 맞추어 확장 연결이 가능하도록 모듈화한 모듈형 섬유기반 단위 압력센서에 관한 것이다.

요즘 섬유를 기반으로 한 IT 디바이스(Information Technology device) 결합용 압력센서의 개발이 늘어나는 추세이며, 현재까지 개발된 제품들은 기존의 압력에 의한 저항변화를 감지하는 타입에서 정전용량형 센서 타입으로 개발이 진행되는 양상을 보이고 있다.

그리고 신호전달용으로 개발되는 섬유기반 센서 중 압력감지 센서는 각 분야에 활용도가 높으며, 압력에 의한 저항변화를 감지하는 1세대 타입에서 정전유도층과 유전층으로 구성된 2세대 타입으로 개발이 이루어지고 있다.

또한, 섬유기반의 정전용량형 센서 구현을 위해 주로 전도성 시트를 이용한 도전층과 고분자 레이어(PU(Polyurethane) 발포, PET(Polyethylene terephthalate) 메시)를 이용한 유전체를 적층하여 구성하거나, 압전섬유와 중공사를 교차 제직하여 압전섬유의 인장 및 압축 반복에 의한 자가 발전형 압축센서를 구성하는 방법이 있다.

그리고 섬유를 여러 층으로 폴딩하고 압착하여 거리 변경이 가능한 구조로 개발된 정전용량형 섬유센서도 있다.

또한, 기존의 멀티 어레이형(multi-array type) 압력센서는 하나의 센서에 일체화된 구조로 제작되어 추가적인 확장이 어렵고, 개별 생산에 의해 비용이 높은 단점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 단위 압력셀을 규격화하고, 이를 가로 및 세로 방향으로 쉽게 연결 확장할 수 있는 구조 및 형태로 모듈화할 필요성이 대두되고 있다.

한편, 후술하는 본 발명과 관련한 선행문헌으로, 등록특허공보 제10-1248410호(2013년 03월 22일, 등록)에는 '나노섬유 웹을 이용한 정전용량형 압력센서'가 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 정전용량형 압력센서 단위셀을 가로와 세로 방향으로 서로 끼워 맞추어 확장 연결이 가능하도록 모듈화 한 모듈형 섬유기반 단위 압력센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모듈형 섬유기반 단위 압력센서는,

하부 전극층과;

상기 하부 전극층의 상부에 적층된 된 중앙부 유전층과;

상기 중앙부 유전층의 상부에 적층된 상부 전극층;을 포함하는 모듈형 섬유기반 단위 압력센서이고,

상기 모듈형 섬유기반 단위 압력센서에는 인접한 다른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서와의 물리적 및 전극의 결합을 위한 결합부가 구비되고,

상기 중앙부 유전층은, 일반사로 이루어지고,

상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층은 금속사 또는 일반사에 소정 공정을 거친 도전사로 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 결합부는, 상기 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 일측이 돌출되어 상기 인접한 다른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 결합홈과 결합되는 적어도 하나의 돌출돌기와, 상기 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 다른 일측이 소정 깊이로 인입되어 상기 인접한 다른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 돌출돌기와 결합되는 적어도 하나의 인입홈으로 이루어지되, 상기 돌출돌기와 상기 인입홈은 선택적으로 구비되거나, 상기 돌출돌기와 상기 인입홈이 함께 구비된다.

본 발명에 있어서, 상기 돌출돌기와 상기 인입홈의 끝단부 결합부위는 라운드로 형성된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 정전용량형 압력센서 단위셀을 가로와 세로 방향으로 서로 끼워 맞추어 확장 연결이 가능하도록 모듈화함으로써, 모듈화된 형태의 단위 압력센서를 적용하여 행과 열 방향으로 조립을 통해 멀티어레이로 무한 확장이 가능하다.

따라서 제조 공정과 비용이 획기적으로 줄일 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 구성을 나타낸 단면도.
도 1b는 도 1a의 결합을 설명을 하기 위한 설명 단면도.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 구성을 나타낸 단면도.
도 2b는 도 2a의 결합 상태를 나타내 보인 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1a에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 구성을 나타낸 단면도가 도시되어 있다.

그리고 도 1b에는 도 1a의 결합을 설명을 하기 위한 설명 단면도가 도시되어 있다.

우선, 도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(10a)는, 하부 전극층(3)과, 이 하부 전극층(3)의 상부에 적층된 된 중앙부 유전층(2)과, 이 중앙부 유전층(2)의 상부에 적층된 상부 전극층(1)을 포함하여 구성된다.

이러한 본 발명에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(10a)에는 인접한 다른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(10b)와의 물리적 및 전극의 결합을 위한 결합부(4a,5a)가 구비된다.

즉, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 결합부(4a,5a)의 일 실시예는, 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(10a)의 중앙부 유전층(2)의 전방으로 돌출되어 인접한 다른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(10b)의 결합홈(5b)과 결합되는 돌출돌기(4a)와, 상기 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(10a)의 중앙부 유전층(2)의 후방이 소정 깊이로 인입되어 인접한 다른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(10b)의 돌출돌기(4b)와 결합되는 인입홈(5a)으로 이루어진다.

또한, 상기 중앙부 유전층(2)은 일반사(또는 섬유사)로 이루어진다.

이러한 일반사는, PET 등 폴리에스테르계열, 나일론(Nylon), 아라미드(Aromatic amide) 등 폴리아마이드계열, 폴리우레탄 고분자 계열 등 합섬섬유와, 면, 마 등 천연섬유 등을 포함한다.

즉, 상기 일반사는 천연섬유사 및 합성섬유사 중 어느 하나로 이루어진다.

그리고 상기 하부 전극층(3)과 상부 전극층(1)은, 금속사(예컨대, 금, 은, 구리, 스테인리스스틸(SUS), 니켈 등의 금속합금사 또는 카본사 등)나, 일반사에 특수한 공정(예컨대, 코어, 코팅, 연사, 합사 또는 증착 등)을 거친 도전사를 포함한다.

즉, 상기 도전사는 금속사 및 코어, 코팅, 연사, 합사 또는 증착 등의 특수공정을 거친 일반사 중 어느 하나로 이루어진다.

도 2a에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 구성을 나타낸 단면도가 도시되어 있다.

그리고 도 2b에는 도 2a의 결합 상태를 나타내 보인 단면도가 도시되어 있다.

설명에 앞서, 편의상 도면에는 상세하게 도시하지는 않았지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(100~900)도, 도 1a의 일 실시예의 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(10a)와 같이, 하부 전극층, 중앙부 유전층 및 상부 전극층을 포함하여 구성되는 것은 물론이고, 제조방법이나 그 소재도 동일하다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(100~900)에도, 결합부(101,103)가 구비된다.

즉, 도 2a에 도시된 바와 같이, 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(100~900)에는 적어도 하나의 돌출돌기(101)와, 이 돌출돌기(101)와 결합되는 결합홈(103)이 적어도 하나가 형성된다.

그리고 이때, 상기 돌출돌기(101)와 인입홈(103)은 선택적으로 구비될 수도 있고, 돌출돌기(101)와 인입홈(103)이 함께 구비될 수도 있다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(100~900)의 경우에는, 상기 돌출돌기(101)와 인입홈(103)은 단위 압력센서(100~900)와 인접한 다른 단위 압력센서(100~900)의 결합 상태에 따라 달라질 수 있다.

예컨대, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1단위 압력센서(100)의 경우, 돌출돌기(101)만 2개가 형성되고, 제1단위 압력센서(100)와 결합되는 제2단위 압력센서(200)의 경우에는 돌출돌기(101) 2개와 인입홈(103) 1개가 형성된다.

마찬가지로, 상기 제1단위 압력센서(100)와 결합되는 제4단위 압력센서(400)의 경우에는 돌출돌기(101) 2개와 인입홈(103) 1개가 형성된다.

반면, 상기 제2단위 압력센서(200)와 제4단위 압력센서(400)와 결합되는 제5단위 압력센서(500)의 경우에는 돌출돌기(101) 2개와 인입홈(103) 2개가 형성된다.

이와 같이, 인접한 다른 단위 압력센서(100~900)의 결합 상태에 따라 돌출돌기(101)와 인입홈(103)의 형성 개수나 형성 위치가 달라질 수 있다.

다시 말해서, 도 2a 및 도 2b는 3ㅧ 3 어레이 센서를 구성한 것으로, 이러한 구성을 위해 9개의 단위 압력센서(100~900)를 구성하였다.

즉, 단위 압력센서(100~900)를 열 방향으로 a개, 행 방향으로 b개를 연결 조립하면 aㅧ b 어레이 센서가 구성된다.

이를 위해 필요한 단위 압력센서(100~900)의 형태는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 총 9가지로 이를 연결하면 무한개의 2차원 어레이로 확장 연결이 가능하다.

그리고 상기 돌출돌기(101)와 인입홈(103)의 끝단부 결합부위는 라운드(R)로 형성될 수 있다. 하지만, 결합되는 형태에 따라 여러 가지 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(10a,10b,100~900)는, 정전용량형 압력센서 단위셀을 가로와 세로 방향으로 서로 끼워 맞추어 확장 연결이 가능하도록 모듈화한 것으로, 상부 및 하부의 도전층과 중앙부 유전층으로 구성된 단위 압력센서로 구성하고, 이를 서로 맞추어 확장할 수 있는 형태로 제작한 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(10a,10b,100~900)는, 생할용, 산업용, 기타 전자기기 결합용으로 사용 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서(10a,10b,100~900)는, 모듈화된 형태의 단위 압력센서를 적용하여 행과 열 방향으로 조립을 통해 멀티어레이로 무한대로 확장할 수 있어 제조 공정과 비용을 획기적으로 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10a,10b,100~900.
1. 상부 전극층
2. 중앙부 유전층
3. 하부 전극층
4a,4b,101. 돌출돌기
5a,5b,103 인입홈

Claims (3)

1. 하부 전극층과;
   상기 하부 전극층의 상부에 적층된 된 중앙부 유전층과;
   상기 중앙부 유전층의 상부에 적층된 상부 전극층;을 포함하는 모듈형 섬유기반 단위 압력센서이고,
   상기 모듈형 섬유기반 단위 압력센서에는 인접한 다른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서와의 물리적 및 전극의 결합을 위한 결합부가 구비되고,
   상기 중앙부 유전층은, 일반사로 이루어지고,
   상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층은 금속사 또는 일반사에 소정 공정을 거친 도전사로 이루어진 것을 특징으로 하는 모듈형 섬유기반 단위 압력센서.
2. 제1항에 있어서,
   상기 결합부는,
   상기 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 일측이 돌출되어 상기 인접한 다른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 결합홈과 결합되는 적어도 하나의 돌출돌기와,
   상기 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 다른 일측이 소정 깊이로 인입되어 상기 인접한 다른 모듈형 섬유기반 단위 압력센서의 돌출돌기와 결합되는 적어도 하나의 인입홈으로 이루어지되,
   상기 돌출돌기와 상기 인입홈은 선택적으로 구비되거나,
   상기 돌출돌기와 상기 인입홈이 함께 구비된 것을 특징으로 하는 모듈형 섬유기반 단위 압력센서.
3. 제1항에 있어서,
   상기 돌출돌기와 상기 인입홈의 끝단부 결합부위는 라운드로 형성된 것을 특징으로 하는 모듈형 섬유기반 단위 압력센서.

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