스마트웨어

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Dkdlzls21 (토론 | 기여)님의 2019년 9월 26일 (목) 16:47 판
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스마트웨어(Smart Wear)는 고기능성 섬유에 디지털 센서, 초소형 컴퓨터 칩 등이 들어 있어 의복 자체가 외부 자극을 감지하고 반응할 수 있는 미래형 의류이다.

개요

유비쿼터스 시대를 실현할 대표적인 기술로 정보기술(IT), 나노기술(NT), 바이오기술)(BT), 환경기술(ET) 등이 결합한 새로운 개념의 미래형 의류를 말한다. 고도의 기능을 갖춘 섬유로 만든 옷 속에 초소형 컴퓨터 칩을 내장해 섬유나 의복 자체가 외부 자극을 감지하고 반응할 수 있어 '입는 컴퓨터'로 불린다. 스마트웨어는 1990년대 중반 미국에서 군사용으로 처음 개발된 이래, 세계 각국이 경쟁적으로 개발을 서두르고 있는 미래 의류 기술의 집약체이자 유비쿼터스를 실현할 대표적인 기술이다. 기능 면에서 크게 초기와 후기 단계의 스마트웨어로 구분되는데, 초기 단계의 스마트웨어는 고기능성 섬유로 만든 옷 속에 디지털 센서, 위성항법시스템(GPS), 초소형 통신기기, 소형 MP3 등이 내장된 것을 말한다. 초기 스마트웨어를 대표하는 옷으로는 미국의 센사텍스(Sensatex) 사가 군사용으로 개발한 스마트셔츠를 들 수 있다. 이 옷에는 고기능을 갖춘 플라스틱 광섬유가 일정한 간격으로 배열되어 있어 사람의 심장 박동, 체온, 혈압, 호흡 등을 감지할 수 있고, 총상과 같은 부상도 알 수 있다. 현재는 민간 의료용, 스포츠용, 유아용 등 다양한 용도로 활용되고 있다. 다음으로, 후기 단계의 스마트웨어는 의복 자체가 모든 것을 알아서 처리하는 미래형 최첨단 의복을 가리킨다. 의복 자체가 언제 어디서든 네트워크에 접속해 사람 대신 원하는 작업을 처리할 수 있고, 옷 자체가 고도의 성능을 갖춘 컴퓨터로써, 직접 상품을 구매할 수도 있고, 병을 진달할 수도 있다.

제작 요소 기술

스마트 섬유

스마트 섬유(Smart Fiber)는 특수 소재나 컴퓨터 칩을 사용해 전기 신호 및 데이터를 교환하거나 외부 디지털 기기와 연결하는 것으로 광섬유와 전도성 섬유로 제작한다.

  • 광섬유(Optical Fiber)
-중심부에는 굴절률이 높은 유리로 바깥 부분은 굴절률이 낮은 유리를 사용하여 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사가 일어나도록 한 광학적 섬유이다.

-외부 전자파에 의한 간섭이나 혼신이 없어 도청이 힘들고, 하나의 광섬유에 많은 통신 회선을 사용할 수 있다.
  • 전도성 섬유(Conductive Fiber)
-합성섬유의 단점인 정전기 발생을 억제하는 성질의 섬유로 의복의 착용감을 향상시킨다.

-정전기 불꽃 방전에 의한 가연성 가스나 발화 및 폭발을 방지한다.

-전자파 간섭에 의한 컴퓨터, 통신기기 등이 오작동의 원인을 제거해준다.

직물 기반 회로

직물기반 회로(Textile Circuit)는 직조, 자수, 프린팅 기법 등이 존재한다.

  • 직조(Weaving) 기법 : 실로 뜨개질한 것처럼 짜는 방식(제편)과 씨실과 날실을 여러 방법으로 교차하여 짜는 방식(제직)이 존재하며 대부분의 광섬유 및 전도성사에 사용 가능하다.
  • 자수(Embroidering) 기법 : 자수 기계를 이용하여 프로그램화된 회로대로 수를 놓듯이 제작하는 방법으로 정밀한 회로를 구성하거나 동일한 회로를 반복적으로 생산하는 데 적합한 기법이다.
  • 프린팅(Printing) 기법 : 전도성 잉크를 일반 직물에 인쇄하여 직물 회로를 구현하는 방법으로 자연 방수 기능이 있는 소재 및 열에 강한 소재에 사용 가능하다.

연결 기술

연결 기술(Interconnection)은 디지털 기기를 직물 회로에 연결하는 기술로 디지털 의류의 작용성 및 생산성에 기여한다. 솔더링(Soldering),본딩(bonding), 자수, 스냅단추(Snap Button), 지퍼(Zipper) 등의 다양한 연결 기술 방법이 존재한다.

  • 솔더링(납땜) : 정보통신(IT) 분야에서 가장 일반적인 결합 방법으로 직물회로에 전도성사 및 디지털 기기를 연결하기 위한 방법이나 고온으로 인해 주변 섬유가 탈 수 있는 단점이 존재한다.
  • 본딩 : 대부분 전도성 접착제를 사용하여 직물 회로와 디지털 기기를 결합한다.
  • 자수 : 자수 기계를 사용하기 위해 간격, 방향, 위치 등을 프로그램화하여 디지털 기기를 지정한 위치에 놓고 직물 회로와 함께 연결한다.
  • 스냅단추 : 단추의 한 부분은 디지털 기기에 부착되고 단추의 다른 부분은 의복에 부착하여 필요하면 손쉽게 단추를 탈부착하거나 다른 기능의 단추로 대체할 수 있다.
  • 지퍼 : 지퍼 내의 바퀴가 하나의 전자회로 접점이 될 수 있으며, 지퍼를 올리고 내리는 동작은 하나의 사용자 인터페이스로 사용 가능하다.

통신 기술

  • 의류 내부 장치간, 의류와 외부 기기간, 의류와 착용자의 상호작용을 위한 유무선 통신 기술이 필요하다.
  • 인체 내에 이식된 의료 장치, 사람이 착용하는 옷, 인체에 부착된 여러 디바이스를 상호 연결할 수 있는 표준화된 무선 통신 기술 개발을 진행한다.

직물 부품

  • 의류에 가까운 스마트한 디지털 의류 개발을 위해서는 기존의 전자 부품을 초소형화하고 직물 화하는 기술이 필요하다.
  • 안테나, 전자회로의 접점(Electrode) 등의 회로 구성 요소, 온도, 습도, 압력 센서 등의 직물 부품을 개발하여 헬스케어를 위한 디지털 의류를 개발한다.

활용

스포츠 분야

전문 스포츠 업계는 운동선수 기량의 최대화 및 부상 최소화의 목적으로 스마트의류를 적극 활용 중이다. 스포츠 분야에서의 스마트의류는 선수의 생체데이터 및 건강, 신체 상태를 지속적으로 모니터링하여 기량을 최대화하고 부상은 최소화하는 역할을 할 수 있다. 몇가지 사례를 들자면, 미국 NBA 농구팀 골든 스테이트 워리어스는 아토스(Athos)와 협력해 스마트운동복이 운동선수에게 어떤 역할을 할 수 있는지 테스트를 실시하였고, 2014년 당시 워리어스의 선수는 아토스가 개발한 스마트운동복을 착용해 근육활동량, 피로도, 심박수, 호흡패턴, 체중 감량 등을 모니터링 하였다. 스포츠 업계에서 스마트의류 활용으로 운동선수 개개인의 신체, 생체 상태에 대한 객관적인 데이터 확보가 가능해진 것이 가장 큰 성과로 볼 수 있고, 오늘 경기에서 가장 효과적인 선발 선수는 누구인지, 부상 가능성이 가장 높은 선수는 누구인지, 누가 휴식이 필요한지에 대한 객관적인 수치에 근거한 경기 전략 수립이 가능해졌다. 운동선수와 프로 스포츠팀의 스마트의류에 대한 수요 증가는 대량의 생체 데이터 확보를 가능하게 하였다.

의료/보건 분야

의료/보건 분야에서는 근무 중 부상을 예측 및 예방하는 차원에서 스마트의류를 적극 활용할 것으로 예상된다. 의료/보건 분야에서의 스마트의류는 착용자의 생체데이터, 신체 역학, 심장 박동, 움직임, 근무자의 피로 및 스트레스 상태까지 측정하여 부상이 빈번하게 발생하는 상황에 대한 분석 데이터와 착용자의 개인 상태, 행동 양식 데이터를 결합해 부상이 발생할 수 있는 상황에 대한 정보 파악, 예측, 방지가 가능하게 하는 역할을 한다. 이 분석 결과에 따라 병원 근무자에게 실시간으로 부상확률이 높은 환경 및 조건에 대한 정보를 전달해 부상을 최대한 방지할 수 있게 되는 것이다. 도르사비(Dorsavi)에서는 근무지에서의 안전을 최대화하는 것을 목표로, 허리와 근육 스트레스를 감지하는 센서를 옷에 부착하여, 근무자의 신체 상태 데이터를 전송받아 안전한 근무를 위한 적절한 가이드를 제공한다.

국방 분야

국방 분야에서 스마트의류는 필수적인 부분이 되어가는 추세이다. 군 기관은 여러 산업계와 정부 기관, 학계와 협력해 스마트 군복 개발 연구를 진행하였고, 스마트군복은 전장에서의 효율성 증대뿐 아니라 군인 개개인의 건강상태를 체크할 수 있는 기능 위주로 개발되었다. 군복에서의 스마트의류는 부상으로부터 보호, 부상 감지, 건강 및 스트레스 상태 감지 기능 개발을 중점으로 하였고, 듀퐁(DuPont)사의 내염성 섬유 노멕스(Nomex)는 마모되거나 녹지 않고 열에 노출된 이후에도 피부를 보호할 수 있는 섬유를 개발하여 실제로 이미 소방서나 군대에서는 광범위하게 사용 중이다. 또한 군대에서는 의복 내에서 전기발생, 전력저장 및 열전도 기능이 있으면서 최대한 가벼운 군복을 개발하는 것을 목표로 하고 있다.

참고 자료

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