프로젝트 설명
전자동 제어 및 계측 인체의복환경 발한 시뮬레이터 시스템
Automatic Human Body Sweating Simulator System
인체의복환경 발한 시뮬레이터 시스템, Automatic Human Body Sweating Simulator System
적용기술
특허등록번호: 제0483996(인체-의복-환경 시뮬레이터) -연세대학교 김은애교수
특허등록번호: 제0523611(의복내 온열환경의 측정 및 평가장치)-[주]태크녹스 기술연구소
실용신안번호: 제0251386(인체표면 온/습도 측정기구)-[주]태크녹스 기술연구소
실용신안번호: 제237795(온도 및 습도 측정용 디지털계측기-[주]태크녹스 기술연구소
자동식
Product
인체의 피부와 외부환경 사이에서의 직물의 열 및 수분 전달 특성을 정량적으로 측정하기 위한 인체-의복-환경 시뮬레이터입니다.. 제작된 시뮬레이터는, 고온 및 저온 환경을 제공하는 고온 챔버 및 저온 챔버와, 수직으로 세워진 상태로 두개의 챔버에 선택적으로 장착되는 스킨모델과, 스킨모델의 발열판에 수분을 공급하기 위한 수분공급장치와, 두개의 챔버와 스킨모델을 제어하고 센서에 의해 측정된 온도와 습도 데이터를 처리하는 제어부로 구성됩니다.. 그리고, 상기 스킨모델은 수직으로 세워진 상태로 열과 수분을 공급받아 인체의 피부를 시뮬레이트하는 발열판과, 발열판에 결합되어 발열판으로부터 이격되도록 직물을 지지하는 사각의 프레임과, 직물의 안쪽과 바깥쪽에 배치되어 직물의 안쪽과 바깥쪽의 온도와 습도를 측정하는 센서를 포함합니다. 이와 같은 구성을 가진 인체-의복-환경 시뮬레이터는 수직형 스킨모델을 구비함으로써 의복의 착용 상태를 보다 적정하게 시뮬레이트할 수 있으며, 두개의 챔버를 구입함으로써 외부 환경의 극심한 변화에 따를 의복의 열 및 수분 전달 특성을 효과적으로 측정할 수 있습니다.
수동식
제품개발 배경
- 본 제품은 인체의 피부와 외부 환경 사이에서의 의복과 같은 섬유소재의 열 수분 전달 특성을 정량적으로 측정하기 제품입니다.
- 섬유제품은 다양한 물리적, 화학적 구조를 갖는 고분자 물질의 다공성 집합체로서, 그 기능은 고분자의 특성 및 집합체의 구조와 집합체를 이루는 과정에서 함유되는 공기의 함량에 따라 결정됩니다. 최근 섬유산업이 첨단산업화 하면서 여러거지 기능이 고도화됨에 따라 부가가치가 높은 제품이 개발되고 있습니다. 이러한 고부가가치 섬유제품중 의류소재의 경우 고도의 기능성과 함께 고도의 감성, 즉 착용감과 질감특성이 부가가치를 좌우하는 주요한 요인이 되었습니다.
- 착용감은 흔히 쾌적성으로 표현되며 이는 열적 쾌적성과 감각적 쾌적성으로 구분됩니다. 열적 쾌적성은 인체와 의복사이에 형성되는 공기층의 미세 기후에 의하여 크게 좌우되며, 미세기후는 섬유제품의 특성에 따라서 인체에서 발생되는 열과 수분을 전달하는 정도에 의해 결정됩니다. 쾌적성 관련 특성은 일상적인 의복의 경우 소비자의 선호나 기호에 많은 영향을 미칩니다. 특수한 환경에서 사용되는 고기능성 제품의 경우에는 인체의 건강과 생명을 좌우할 정도로 중요한 역할을 하게 됩니다. 감각적 쾌적성은 제품을 만질때의 부드럽고 거친 느낌, 따뜻하고 찬 느낌 등으로 제품의 질을 좌우하며 열 수분 관련 특성에 영향을 미칠 뿐 아니라 고감성 제품 생산과 평가에 있어서 중요한 요소가 됩니다.
- 섬유제품을 통한 열 수분 전달 특성은 단순히 섬유제품을 구성하는 고분자 미 고분자 집합체의 물리적인 특성 뿐 아니라 섬유제품과 인체와의 상호작용을 규명하고 나아가 이를 정량화할 수 있는 복합적이고 종합적인 기술이 요구됩니다. 특히, 고부가가치 제품개발에 앞서 열 수분 전달 특성을 측정하고 평가하는 기술의 개발이 필요합니다.
- 현재까지 의류소재의 열 수분 전달 특성의 측정을 위해 사용되고 있는 대부분의 스킨모델은 수평 뱡향으로 구성되어 있으며 표준상태의 실험 조건에서 측정이 이루어지도록 설계 되었습니다.
- 근래 스포츠웨어나 레져웨어용으로 급속히 사용이 증가하고 있는 투습방수 기능을 가지는 미세다공 섬유제품의 경우 표준상태에서는 투습성을 유지할 수 있으나 극지방에서 사용될 경우에는 수분이 동결하여 미세기공을 막음으로써 설계시에 의도하였던 투습기능을 발휘할 수 없게 됩니다. 따라서, 각제품의 용도와 사용환경을 고려하여 실험조건을 설정할 수 있어야 합니다. 그러나, 종래의 스킨모델은 항온 항습 조건하에서 측정하도록 되어 있으므로, 급격한 환경 변화에 따른 의복의 열 수분 전달 특성을 제대로 반영하지 못하고 있는 문제점이 있습니다.
- 이상에서 설명된 바와 같이 본 제품은 인체-의복-환경 시뮬레이터에 의하면, 수직형 스킨모델을 채용함으로써 의복의 착용 상태를 보다 적정하게 시뮬레이트를 할 수 있고, 고온 환경과 저온 환경을 제공하는 두 개의 챔버를 구비함으로써 외부 환경의 극심한 변화에 따른 의복의 열 및 수분 전달 특성을 효과적으로 측정할 수 있습니다. 그리고, 직물을 지지하는 프레임을 복수개 결합함으로써 의복을 겹쳐 입었을 때의 효과를 측정할 수 있으며, 프레임에 인체의 목이나 팔에 대응되는 개구부를 형성함으로써 개구부의 영향을 측정할 수 있습니다.
- 본 제품은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 제품으로서, 특히 수직형 스킨모델을 채용하여 실제로 인체가 의복을 착용했을 때의 상태를 보다 잘 반영할 수 있으며 급격한 환경 변화에 따른 열 수분 전달 특성을 측정할 수 있는 인체-의복-환경 시뮬레이터를 이용하여 섬유제품 개발에 도움을 줄 수 있는 측정기의 제공에 목적을 두고 있습니다.
제품 설계 구조 및 특징
1) 정밀 온도 습도 제어 챔버
– 온도/습도측정, ON/OFF제어 RS-232제어
– 뎀퍼 ON/OFF 제어, RS-232제어
– 3개의 챔버는 각각 봄, 여름, 가을, 겨울 등 4계절의 환경 구현이 가능 합니다.
– 3개의 챔버는 각각 습도 제어가 가능하며 습도제어범위는 기기적인 특성으로 인하여 아래와 같습니다.
– 챔버의 댐퍼를 이용하여 일순간 저온에서 고온, 고온에서 저온으로 온도의 이동이 가능하므로 외부환경의 변화를 빠르게하여 의복내의 온습도 및 발한 상태를 측정할 수 있습니다.
– 극환경 시험 및 열충격 시험이 가능합니다.
2) 정확한 발한(투습)량 제어 장치
– 수분장치로 RS-232제어
– 일상생활에서 나오는 땀의 양 또는 운동시 나오는 땀의 양 등 인체 에서 나오는 땀의 양과 같게 조절할 수 있습니다.
– 원하는 발한량을 일정한 시간으로 제어가 가능합니다.
– 원하는 시간내에 정해진 발한량을 주입할 수 있습니다.
3) 정밀한 제어 기능
– 저온챔버, 고온챔버, 일반챔버, 발열판의 정밀한 제어를 합니다
– 터치스크린방식을 채택하여 사용자가 쉽게 제어할 수 있습니다.
– PID 제어방식으로 정밀한 제어가 가능합니다.
4) 발열판(Hotplate)의 구조
– 1200W/m^2의 DC에너지를(AC에너지) Hotplate의 온도를 측정 하면서 제어
– 이때의 제어방식은 PID제어를 기본으로 하고 Hotplate에 공급되는 전압, 전류값을 측정하여 W/m^2으로 표시함.
– 발열판의 온도의 흐름은 한쪽 방향으로만 흐르게 디자인한다.
5) 시스템 제어 기능
– 기기내에서 직접 제어가 가능합니다.
– 컴퓨터 화면상에서 기기를 제어할 수 있습니다.
– AUTO 기능이 있어 일정 시간이 주어지면 자동적으로 저온->고온, 고온->저온의 온도환경을 구현할 수 있습니다.
6) Data 처리 및 보존기능
– 모든 데이터는 실시간으로 컴퓨터에 저장됩니다.
– 고온챔버 온습도, 저온챔버 온습도, 일반챔버 온습도, 발열판의 온도, HeatFlux, 시료대의 온습도
– 데이터는 엑셀로 변환이 가능합니다.
Hotplate 구조
(1) 수분 공급라인 : 12라인이 Hotplate를 통하여 물을 공급함
(2) KS K ISO11092 또는 KS K0466의 구조를 따름
(3) Bottom, Guard, Test Plate로 구성
제품 중요 사양
| 항 목 | 세 부 사 항 | 규격 및 사양 |
| 고온 챔버 (High Temp. Chamber) |
온도 제어 범위 | 0℃ ~ +100℃ |
| 온도제어정밀도 | ±0.5℃ | |
| 습도 제어 범위 | 30 ~ 98% | |
| 습도제어정밀도 | ±5% | |
| 내부 챔버 크기 | 600 x 600 x 600 mm | |
| 외부크기(WxDxH) | 1020 x 860 x 1740 mm | |
| 저온 챔버 (Low Temp. Chamber) |
온도 제어 범위 | -30℃ ~ +100℃ |
| 온도제어정밀도 | ±0.5℃ | |
| 습도 제어 범위 | 30 ~ 98% | |
| 습도제어정밀도 | ±5% | |
| 내부 챔버 크기 | 600 x 600 x 600 mm | |
| 외부크기(WxDxH) | 1020 x 860 x 1740 mm | |
| 일반쳄버(측정챔버) (Test Room Chamber) |
온도 제어 범위 | 0℃ ~ +60℃ |
| 온도제어정밀도 | ±0.5℃ | |
| 습도 제어 범위 | 30 ~ 98% (저온, 고온챔버로 제어) | |
| 습도제어정밀도 | ±5% (저온, 고온챔버로 제어) | |
| 내부 챔버 크기 | 600 x 600 x 600 mm | |
| 외부크기(WxDxH) | 800 x 860 x 1740 mm | |
| 발 열 판 (Hotplate) |
온도 제어 범위 | 상온 ~ +50℃ |
| 온도제어정밀도 | ±0.1℃ | |
| 발열판외형크기 | 370 x 430 mm | |
| 발열판유효면적 | 240 x 240 mm | |
| 투 습 량 (Pump Control) | 제 어 범 위 | 5.77㎕ ~ 0.579㎖ (1Line투입량) |
| 열 류 (Heat Flux) | 열류 측정 범위 | 0 ~ 2000W/㎡ |
| 시 료 대 (Sample Plate) |
온도 측정 범위 | -40℃ ~ +120℃ |
| 온도제어정밀도 | ±0.2℃ (10~60℃) | |
| 습도 제어 범위 | 0 ~ 100% | |
| 습도제어정밀도 | ±2%(10~90% @25℃) | |
| 제어 및 계측부 (인체발한전용소프트웨어) |
– 인체발한시뮬레이터 전용소프트웨어 탑재 – 소프트웨어 ROCK KEY – 고온,저온,측정 챔버의 ON/OFF 및 온습도 측정, 작동시간 설정 – 발열판의 ON/OFF 및 온도, HeatFlux 측정 – 뎀퍼의 ON/OFF 및 작동시간 설정 – 시료대의 온습도측정 – 경고 메시지 |
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| 전 원 (Power) | AC 3상 220V 60Hz 50A | |
