In recent decades, attempts have continued to data various senses felt by the human body. Among these various senses, sensor studies for the tactile sense have been conducted in a way that applies soft electronics due to the ranges and types of tactile senses, and the fact that human skin has many curved parts. However, most existing studies involve materials that are unideal to detect touch and human posture, and there were thus many limitations to their application to the dynamic human body. In this thesis, in order to solve the aforementioned problems, a wearable tactile sensor was manufactured using textile(clothes) worn by mankind for a long time as a substrate. The weaving method using coating yarn, used in the study of most textile-touch sensors, has the disadvantages of complicated process and difficulty in customization. Therefore, in this thesis, strain sensors, electrodes, and temperature sensors made of organic materials were directly 3D-printed on the substrate of clothes and textile. Through this method, the process could be simplified and the waste of materials could be reduced, and it was possible to manufacture sensors in the forms desired by the user. In addition, physical deformation of the electrode could be maintained by utilizing the excellent elasticity of the textile without changing the excellent resistance value (0.2 Ω ~ 0.4 Ω) using polystyrene, a hard material that is fundamentally controlled. In addition, by optimizing the degree of permeation into the textile according to viscosity, electrodes printed on both sides could be connected or separated at a point desired by the user. It is expected that follow-up studies related to this study will be conducted by suggesting a method that can directly 3D print materials on the fabric and utilize both sides.
최근 수십년 간 인체가 느끼는 여러 감각들을 데이터화 하기 위한 시도가 지속되어 왔다. 그러한 여러 감각 중에 촉각은 그 범위와 종류가 다양하며, 인체의 피부가 굴곡진 부분이 많아 유연소자 (Soft electronics)을 적용한 방식으로 촉각센서 (Tactile sensor) 연구가 진행되었다. 그러나 대부분의 연구는 실제 사람이 착용하여 촉각과 자세를 감지하기에 불편한 소재로 제작되었고, 역동적인 인체에 적용하기에 제한요소가 많았다. 본 학위논문에서는 선술한 문제점을 해결하고자, 인류가 오랜 시간 입어 온 실제 옷감을 기판으로 활용하여 착용가능한 촉각센서 (Wearable tactile sensor)를 제작하였다. 대부분의 옷감-촉각센서의 연구에서 실을 코팅하여 직조하는 방식은 공정이 복잡하고 사용자 맞춤 제작이 어렵다는 단점이 있어왔다. 따라서 본 학위논문에서는 기존에 사용하고 있는 옷과 옷감을 기판위에 유기재료로 제작한 인장센서, 전극, 온도센서를 직접 3D 프린팅하였다. 이러한 방식을 통해 공정을 단순화하고 재료의 낭비를 줄일 수 있었으며, 이미 존재하는 옷에 사용자가 원하는 형태로 제작이 가능하였다. 또한 전극의 물리적인 변형은 원천적으로 통제하는 단단한 재료인 폴리스타이렌을 활용하여 우수한 저항값 (0.2Ω ~ 0.4Ω)이 변하지 않으면서도, 옷감의 훌륭한 신축성을 활용하여 전체 옷의 신축성은 유지할 수 있었다. 또, 점도에 따라 옷감에 스며드는 정도를 최적화하여 사용자가 원하는 지점에서 양면의 전극을 연결하거나 분리할 수 있었다. 본 연구가 옷감에 직접 3D 프린팅하며, 양면 모두를 활용할 수 있는 방식을 제안하여 관련한 후속연구가 이루어지기를 기대한다.
