신축성 있는 코일구조와 PDMS 스펀지를 이용한 유연한 전자석 제작

Abstract

최근 기술의 발전으로 우리 생활을 편하게 해주던 장비들은 TV, 컴퓨터, 라디오 등 기존의 딱딱한 고체 장비들에서 조금더 생활에 밀접한 신체에 부착할 수 있고 휴대하기 간편한 장비들로 대체되었다. 이러한 장비들은 플렉시블 / 웨어러블 장비들이라고 불리며, 현재 손목 밴드 형태의 스마트 밴드부터 입을 수 있는 전기 장비인 스마트 섬유 등 우리 생활에 밀접하게 발전하고 있다. 우리는 PDMS라는 투명한 폴리머 물질에 설탕과 철가루를 섞어 다공성의 전자석 코어를 제작하였고, 제작한 전자석 코어에 에나멜선을 삽입하여 신체에 부착가능한 늘어나는 전자석 패치를 제작하였다. 먼저, 전자석의 기본 형태인 원통형 전자석을 제작하여 늘어나는 전자석 제작 가능성을 확인하였고 목표 어플리케이션인 신체부착용 전자석 패치 제작을 위해 형상을 바꿔가며 제작하였다. 최종 제작형태는 디스크 형태의 원판형 전자석을 제작하였고 하단부에 wire-PDMS층을 제작하여 신체 부착 시 거부반응을 최소화하였고 상단부에 Fe / PDMS sponge를 쌓아 전자석 성능과 늘어나는 성질을 향상 시켰다. 제작된 패치형 전자석의 자기장 측정 실험 결과 전자석 패치로 활용하기 위해서는 지금(0.90mT)보다 10배 이상(10mT)의 자기장이 필요하기 때문에 wire를 더 많이 감을 필요가 있다. 이를 위해서는 현재 wire의 나선형 구조로는 힘들고 wire를 horseshoe 구조로 제작하여 적층하는 방식으로 wire를 많이 감아 제작할 필요가 있다. 또한 현재 사용중인 wire는 에나멜 선인데 에나멜선은 선 자체적인 강성이 존재하며 PDMS / 설탕 / 철가루 혼합물과도 결합력이 안좋기 때문에 다른 종류의 절연 전선으로 대체할 필요가 있다.; In this paper, we fabricated a porous magnetic core by mixing sugar and Fe powder into a transparent polymer material called PDMS, and inserted an enamel wire into the magnetic core to fabricate a stretchable electromagnet patch that can be attached to the body. The cylindrical electromagnet, which is the basic form of the electromagnet, was fabricated to confirm the possibility of stretchability the electromagnet. Finally, the patch-type electromagnet was manufactured. In the patch-type electromagnet, a wire-PDMS layer was fabricated at the lower part to minimize the rejection reaction when the body was attached, and the Fe / PDMS sponge was stacked at the upper part to improve the electromagnet performance and stretchability. As a result of magnetic field measurement experiment of the fabricated patch-type electromagnet, it is necessary to make the magnetic field 10 times stronger in order to use it as an electromagnet patch. Therefore, it is necessary to change the wire shape from the spiral to the horseshoe shape and to convert the wire type into the insulated wire with good bonding strength with the PDMS / sugar / Fe powder so that more wire can be wound.