지난 몇 년 동안 웨어러블 기술은 글로벌 연구 이니셔티브로 성장했습니다. 다양한 웨어러블 기기가 시장에 출시되었습니다. 여기에는 의료 기기, GPS 기능이 강화된 웨어러블 기기, 스마트 시계, 인터넷 케이블 센서, 헤드업 디스플레이가 장착된 안경이 포함됩니다.
이러한 모든 장치는 사물 인터넷의 하위 집합이기도 한 웨어러블 사물 인터넷의 일부로 간주됩니다. 이는 기본적으로 기계 간 통신 기능을 갖춘 새로운 장치 세트를 설명합니다. 이 기사에서는 웨어러블 기술의 전자 부품 , 이러한 기술의 구현, 그리고 이러한 기술이 패션의 미래를 어떻게 주도하는지에 대해 알아봅니다. 자세한 내용을 계속 읽어보세요.
웨어러블 기술이란 무엇입니까?
웨어러블 기술은 피부 표면에 부착되어 데이터를 감지하고 분석하여 중요한 시스템으로 전송하는 지능형 장치를 말합니다. 현재 시장에 나와 있는 한 가지 예로는 에너지 하베스터, 안테나 및 센서를 갖춘 센서 통합 의류가 있습니다. 이 혁신은 또한 건강 모니터링, 감지 및 통신을 위한 자립형 웨어러블 장치의 생성을 촉진합니다. 현재 시장에는 수천 개가 넘는 웨어러블 장치가 있습니다. 이러한 장치 중 일부는 건강 및 피트니스 추적기를 갖춘 Apple 및 Samsung 스마트워치와 같은 인기 브랜드의 제품입니다. 또 다른 예는 Adidas 와 Nike 가 생산하는 의류에 통합된 센서입니다.
웨어러블 기술의 전자 부품
웨어러블 기술은 대부분 다양한 놀라운 기능을 갖춘 유연한 전자 장치입니다. 여기에는 높은 변형률이나 온도에서의 내구성, 저렴한 비용의 확장성, 살아있는 유기체에 사용할 수 있는 유연성이 포함됩니다.
다음은 주목해야 할 이러한 장치의 주요 구성 요소 중 일부입니다.:
트랜지스터
전자기기의 핵심 유닛으로, 기본적으로는 드레인 단자, 게이트 단자, 소스 단자 등의 단자가 있는 전자 장치입니다. 게이트 단자는 일반적으로 소스 및 드레인 단자에 절연되어 있으며, 이는 단자에 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 절연 유전체를 사용합니다. 드레인과 소스 단자를 연결하는 데 반도체가 사용됩니다.
트랜지스터의 주요 기능은 전류를 증폭시키는 증폭기 역할과 전류 흐름을 제어하는 스위치 역할을 모두 수행하는 것입니다. 이는 회로에 대한 제어를 향상시킵니다.
디스플레이
웨어러블 장치에는 전화기 화면과 같은 디스플레이도 있습니다. 이러한 변위의 외부 레이어는 알루미노실리케이트 유리 재료로 만들어지고 중간 레이어는 전자 커패시터로 구성됩니다. 이 커패시터는 화면에서 손가락의 방해를 감지하는 감도를 제공합니다. 내부 레이어에는 LCD에 의해 변조되는 LED 네트워크가 있습니다.
LED도 도핑된 실리콘으로 설계된 반도체 다이오드라는 점은 주목할 가치가 있습니다. 이 디자인은 전류 자극에 따른 빛의 방출을 허용합니다. 디스플레이의 모든 레이어가 함께 작동하여 장치에 절묘한 시각 효과를 생성합니다.
전원
착용 장치를 생산하는 데 사용되는 전원은 세 가지입니다. 세 가지 소스에는 다음이 포함됩니다.
- 커패시터 : 커패시터는 전기 절연체 또는 유전체로 분리된 전극 사이에 에너지를 저장하는 데 도움이 됩니다. 이러한 분리는 에너지 축적을 유발할 수 있는 두 전극 사이의 전하 흐름을 방지하기 위한 것입니다. 커패시터는 밀도가 낮더라도 에너지를 방출하는 능력도 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 커패시터의 전하 저장 한계는 커패시턴스입니다.
- 슈퍼커패시터 : 배터리와 커패시터 사이의 중간체를 구성합니다. 슈퍼커패시터는 일반적으로 일반 커패시터보다 커패시턴스가 약 100,000배 더 크며, 이로 인해 충전식 배터리보다 훨씬 빠르게 충전할 수 있습니다. 또한 사용하는 장치에 따라 크기와 모양이 다릅니다. 유사 커패시터는 배터리처럼 전기화학적으로 에너지를 저장할 수 있는 반면, 전기 이중층 커패시터는 커패시터처럼 정전기적으로 에너지를 저장할 수 있습니다. 하이브리드 슈퍼커패시터는 두 가지 유형이 혼합되어 있습니다. 오늘날 많은 과학자들은 슈퍼커패시터가 가까운 미래에 배터리를 완전히 대체할 수 있을 것이라는 일반적인 믿음을 가지고 있습니다.
- 배터리 : 충전 밀도에 있어서는 배터리가 가장 중요합니다. 전기에너지를 화학적 위치에너지로 저장할 수 있기 때문이다. 따라서 배터리 내부의 전자는 양극과 음극 사이를 이동할 수 있습니다. 또한 가역적 반응을 기반으로 하는 충전식 배터리도 있습니다. 이러한 배터리의 예로는 모바일 장치의 리튬 이온 배터리가 있습니다.
이 세 가지 전원 기술은 대부분의 전자 장치에 널리 사용됩니다. 웨어러블 기술에서 널리 사용되기 위해서는 구성 요소의 전해질과 전극이 고분자 및 유기 재료로 생산되어야 합니다. 흥미롭게도 이 분야에서는 이미 많은 일이 이루어졌습니다. 예를 들어 탄소나노재료는 높은 표면적과 전도성으로 인해 전하저장소자로 활용하는데 효과적이다. 그들은 또한 오늘날 많은 배터리의 전극으로 사용됩니다.
미래에 대한 간략한 소개
이 기사에서는 오늘날 웨어러블 기술에 사용되는 혁신적인 소재의 다양한 응용 분야를 강조했습니다. 그러나 보철물에서의 적용은 아직 완전히 연구되지 않았습니다. 그러나 현대에는 신체 기능을 효과적으로 모니터링할 수 있는 센서를 갖춘 광범위한 직물 개발에 연구가 집중되고 있습니다. 오늘날 대부분의 웨어러블 장치의 주요 과제 중 하나는 통합 기술의 전력 요구 사항을 충족하기 위한 대규모 제조의 필요성입니다. 또 다른 과제는 장치와 에너지 저장 장치를 갖춘 직물 장치를 개발하는 것입니다. 품질과 성능을 저하시키지 않으면서 비용 효과적인 웨어러블 기술을 만드는 것은 현재 직면한 또 다른 과제입니다. 좋은 점은 이 분야에서 프로토타입을 보여준 연구 그룹이 두어 개 있다는 것입니다. 과학 분야에서는 아직 해야 할 일이 많고 직면해야 할 과제가 많음에도 불구하고 미래는 항상 밝아 보입니다. 산업 기계의 도움으로 웨어러블 기술을 위한 에너지 저장 장치를 만들 수 있는 가능성을 입증한 그룹도 있습니다.
결론
커패시터와 슈퍼커패시터는 생산 과정에서 직면한 어려움에도 불구하고 웨어러블 기술에 대한 다양한 가능성을 제공합니다. 그러나 전송 속도와 에너지 저장 용량을 변경하지 않고 이러한 장치를 소형화할 수 있는 능력으로 인해 무전압, 친환경 에너지 저장원으로 개선 및 채택하고 있습니다.
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