KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JUNE 2016 VOL 텍스트로닉스의개요 텍스트로닉스 (Textronics, 전자섬유 ) 란전기또는광 (Light) 신호를생산, 저장, 전달할수있는섬유형태의전기전자소재, 부품및제품을일컬

Size: px

Start display at page:

Download "KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JUNE 2016 VOL 텍스트로닉스의개요 텍스트로닉스 (Textronics, 전자섬유 ) 란전기또는광 (Light) 신호를생산, 저장, 전달할수있는섬유형태의전기전자소재, 부품및제품을일컬"

온조 견
5 years ago
Views:

1 텍스트로닉스섬유 ( 전자섬유 ) 의동향과기술개발방향 l저자l 김익수 PD / KEIT 섬유의류PD실양회창교수 / 인하대학교유기응용재료공학과장미박사 / 포항공과대학교소프트일렉트로닉스연구단 SUMMARY 목적미래성장동력산업으로주목받고있는텍스트로닉스 ( 전자섬유 ; Textronics) 의현황을살펴보고기술개발프레임을제시 텍스트로닉스섬유시장과기술세계시장은 2014년 31억 $ 에서 2020년 208억 $ 로연평균 25.2% 증가할전망텍스트로닉스사업의핵심성공요소는 1 전자 S/W 섬유소재 제품디자이너의긴밀한사업협력, 2 고객가치창출 Biz. Model 개발, 3 표준및평가인증체계구축, 4 산업간기술간융합R&D 소재, 소자, 부품, 모듈등표준정번품과고객맞춤형텍스트로닉스패션완제품으로제품시장이이원화될것으로예상되며, 텍스트로닉스를활용한서비스산업이크게성장할것임텍스트로닉스소재핵심기술은성능, 내구성, 내세탁성, 신축 유연성, 접합 연결신뢰성, 양산성, 보수용이성, 편안한착용감을갖춘전도성섬유, 트랜지스터섬유, 발광섬유, 센서섬유등텍스트로닉스부품또는모듈제조핵심기술은 1 유연하고집적화된회로기술, 2 접합 연결기술, 3 소자와부품을고정시키는실장기술선진국과한국의텍스트로닉스소재와제조기술수준차이는매우작음 시사점실리콘반도체기반전자기기산업이유연하고얇으며가벼운텍스트로닉스신산업으로진화될가능성이높으므로고객가치ㆍ시장기반의산업전략과투자계획수립및실행이시급세계적으로상품화시작단계이고선진국과기술격차가작으므로민간부문이고객가치창출지식서비스사업개발과섬유ㆍ전자산업융합기술및제품개발을, 공공부문이의료및개인정보보호관련기술과제도보완을추진한다면, 텍스트로닉스산업은미래주력수출산업으로성장할가능성이높음

KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JUNE 2016 VOL 16-06 1.

부직포형태의섬유소재는신축성, 구김복원성, 유연성등이금속, 세라믹, 필름 시트에비해월등히 우수하므로다양한모양 용도 색상의전기전자제품을제공 섬유소재고유의감성과착용감, 전자소자구현을위한전기

2 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JUNE 2016 VOL 텍스트로닉스의개요 텍스트로닉스 (Textronics, 전자섬유 ) 란전기또는광 (Light) 신호를생산, 저장, 전달할수있는섬유형태의전기전자소재, 부품및제품을일컬음 실, 직물, 편물, 부직포형태의섬유소재는신축성, 구김복원성, 유연성등이금속, 세라믹, 필름 시트에비해월등히 우수하므로다양한모양 용도 색상의전기전자제품을제공 섬유소재고유의감성과착용감, 전자소자구현을위한전기 광신호의생산, 저장, 전달등의기능성을갖춘섬유제품 그림 1. 섬유기술과전자기술의융합 ; 텍스트로닉스 텍스트로닉스기술은섬유기반의전자소자, 회로, 접합 연결, 실장, 콘텐츠로구성 그림 2. LED 소자, 회로, 접합 패키징기술이구현된광기능성섬유제품 44 한국산업기술평가관리원

ISSUE 3 텍스트로닉스섬유 ( 전자섬유 ) 의동향과기술개발방향 센서, 발광, 스피커, 마이크, 트랜지스터, 저항, 컨덴서, 반도체, 광전소자, 안테나, 전도성소재등섬유기반의소자설계, 제조기술소자 - 전원 - 입출력 - 처리장치를연결하는회로설계제작기술부품 소자를연결하여시스템을만드는접합 패키징기술디자인과응용콘텐츠 S/W 의류, 침장, 인테리어등의류

3 ISSUE 3 텍스트로닉스섬유 ( 전자섬유 ) 의동향과기술개발방향 센서, 발광, 스피커, 마이크, 트랜지스터, 저항, 컨덴서, 반도체, 광전소자, 안테나, 전도성소재등섬유기반의소자설계, 제조기술소자 - 전원 - 입출력 - 처리장치를연결하는회로설계제작기술부품 소자를연결하여시스템을만드는접합 패키징기술디자인과응용콘텐츠 S/W 의류, 침장, 인테리어등의류 생활용웨어러블스마트섬유제품과서비스가미래성장동력산업으로주목 건강, 안전, 위험대응, 스포츠 레저, 여행, 엔터테인먼트, 광고, 교육훈련등이유망수요분야 memory monitoring vital sign signal processing battery piezoelectric generator 그림 3. 건강관리용웨어러블스마트패션제품 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 45

4 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JUNE 2016 VOL 텍스트로닉스의시장전망 세계시장은 2014 년 31 억 $ 에서 2020 년 208 억 $ 로연평균 25.2% 증가할전망 전도사전도사 직물편성 e-fabric 모듈의료및서비스산업 Ag 스포츠아웃도어산업 헬스케어 안전보안 안전복지산업 Av 전도사삽입 3D 직물편성기술 직물결합형웨어러블 Cu 전자패션 디지털의류 일상생활 산업환경 전도사삽입이가능한완편기 / 횡편기제조기술 ICT 섬유 의류및패션산업 원사업체제 편직업체 IT 및모듈업체 IT 섬유 패션업체의완제품및서비스 출처 : IDTechEx, 2014 그림 4. 텍스트로닉스제품및서비스공급망 21세기에진입하면서텍스트로닉스에대한기대가임계점을돌파하면서경쟁적인연구개발 사업화투자가이루어졌으나, 섬유산업과전자산업의융합이미흡했고킬러상품과건실한 Biz. Model을개발하지못해상업적으로는기대에미치지못함센서, 입출력단말장치등소자 부품시장과헬스케어, 피트니스의류등고부가가치전문시장으로분할초연결및고령화사회로의변화가가속화됨에따라텍스트로닉스시장이급속히성장건강관리, 전쟁과전투, 안전및범죄예방, 각종수송기기와기계장비모니터링, 통신등주요시장에서텍스트로닉스를활용한글로벌대형서비스사업개발이예측되며 AI( 인공지능 ) 기술발전이시장성장을촉진 텍스트로닉스사업의핵심성공요소는 1 전자 S/W 섬유소재 제품디자이너의긴밀한사업협력, 2 고객가치창출 Biz. Model 개발, 3 표준및평가인증체계구축, 4 산업간기술간융합 R&D 주요상품개발분야로는 1 헬스케어, 피트니스, 스포츠레저, 취미생활과관련한소비재, 2 의료, 안전보호, 자동차 항공기, 건축 토목, 기계등의산업자재, 3 패션, 디자인, 엔터테인먼트, 이벤트관련맞춤제품 46 한국산업기술평가관리원

ISSUE 3 텍스트로닉스섬유 ( 전자섬유 ) 의동향과기술개발방향 소재, 소자, 모듈은표준인터페이스아래대량생산품목으로, 웨어러블스마트패션제품은고객맞춤형제품으로진화할것으로예상됨 웨어러블스마트패션의류는정보화기기를장착할수있는제품, 헬스케어의류, MP3 의류, 방한복등의류뿐만아니라인테리어, 산업자재섬유로품목확대

5 ISSUE 3 텍스트로닉스섬유 ( 전자섬유 ) 의동향과기술개발방향 소재, 소자, 모듈은표준인터페이스아래대량생산품목으로, 웨어러블스마트패션제품은고객맞춤형제품으로진화할것으로예상됨 웨어러블스마트패션의류는정보화기기를장착할수있는제품, 헬스케어의류, MP3 의류, 방한복등의류뿐만아니라인테리어, 산업자재섬유로품목확대 글로벌기업이주도하는인터페이스표준환경을따르는전도성섬유소재, 센서및전자기능성섬유모듈, 섬유형태의입출력모듈, 통신및정보처리모듈등이기존전자부품시장을잠식하는것과함께신규수요창출가능성높음 특히, 스포츠, 피트니스, 헬스케어, 안전보호분야에서부터먼저수요시장이형성될것이며, 2021 년부터는건축분야에서도센서를내장한건자재, 발열재, 안전보안바닥재등이상품화 2021 년에는의류 / 헬스케어분야가패션소품 / 엔터테인먼트분야를제치고가장큰시장을차지할것으로예상되며, 텍스트로닉스를활용한진단과약물주입의료서비스가나타날것으로예측됨 소비자는표준플랫폼기반의텍스트로닉스모듈을활용하여데스크탑컴퓨터와같이벽지, 바닥재, 침장, 타올, 패션의류, 가방등을만들거나서비스공급자의앱 (App) 으로맞춤형가치를창출 섬유 전자 정보기술이융합된텍스트로닉스생활용품이보편화 또한, 텍스트로닉스기술은제조, 유통, 공공서비스, 통신, 국방, 교육훈련, 장애자의커뮤니케이션과생활도구등다양한제품과서비스를제공 3. 텍스트로닉스의기술현황 텍스트로닉스섬유제품은편리, 안전, 패션, 유비쿼터스 (Everywhere Technology, Every Wear Technology!) 를추구 기존전기전자제품의구리선역할을하는전도성섬유는텍스트로닉스제품의기본소재이므로내구성과전도성향상기술개발이시급 전도성섬유는 1 금속 ( 혹은전도성 ) 섬유와절연성섬유를 Core-Sheath 형태로연사또는커버링, 2 금속 ( 혹은전도성 ) 소재와절연성소재를 Core-Sheath 복합방사, 3 금속 ( 혹은전도성 ) 섬유표면에절연막을코팅, 4 나일론등일반섬유의표면에은, 니켈등금속피막과절연막을순차적으로코팅하여제조 그림 5. 전도성섬유 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 47

KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JUNE

6 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JUNE 2016 VOL 전도성섬유를제직, 편직및자수법으로직편물과부직포위에도전성회로를구현전도성고분자인 PEDOT:PSS로만든섬유는내구성과전도성이낮고, 그래핀이나금속나노와이어를분산시킨섬유는품질수율확보를위해고도의생산기술이요구되나망상구조의 CNT 집합섬유는전도성이우수하며상업화가능성이높음 텍스트로닉스부품또는모듈제조기술은 1 유연하고집적화된회로기술, 2 접합 연결기술, 3 소자와부품을고정시키는실장기술로구성 ( 회로기술 ) 텍스트로닉스회로는전도성섬유를제직, 편직, 자수하거나전도성잉크를프린트하여제작되며신축및 구김변형에서전도도변화가거의없어야하고소자 부품의연결부위가파손되지않아야함 - ( 제직회로 ) 2 차원또는 3 차원제직으로전자회로구현이가능하나인장강도 1.2gf/de 이상, 신도 5% 이상의기계적 물성을갖추고제조공정중마찰과꼬임등외력에견딜수있는전도성섬유가필요 - ( 편직회로 ) 신축성이높은텍스트로닉스회로에적합하지만제조과정에서전도성섬유가하나라도끊어지면전후 부분을분리하여사용해야함 그림 6. 직물및편물회로 - ( 자수회로 ) 컴퓨터자수기를사용하여다양하고정밀한전자회로를비교적쉽게만들수있으며, 공정자동화가유리하며픽셀방식의텍스트로닉스제품제작이용이 - ( 프린트회로 ) 전도성또는반도체성잉크를직물 부직포표면에인쇄하여전자회로패턴을제작하므로잉크가잘흡수되고번지지않으며내열성이좋은섬유소재가요구됨 전자섬유원사전도성사자수기법전도성잉크, 자수직물회로보드 스크린프린팅다중직물회로보드동박전사기법직물전사소자패키징 그림 7. 텍스트로닉스회로기술 48 한국산업기술평가관리원

ISSUE 3 텍스트로닉스섬유 ( 전자섬유 ) 의동향과기술개발방향 ( 텍스트로닉스소자 부품 ) 최근, 섬유기반으로트랜지스터, 메모리, 센서, 콘덴서, 액츄에이터, 발전기, 배터리등의부품개발, 전도성섬유를이용한전극, 데이터송수신을위한버스라인, RFID 통신용안테나개발이활발 - 센서 : 광센서, 비접촉정전용량 (Capacity) 센서, 압전센서,

리본커넥팅, 플랫케이블, 재봉, 자수, 스냅단추, 지퍼등의연결기술들이적용되고있으나착용성, 내세탁성, 신축성, 양산성을향상하는기술개발이필요 a b c 그림 8.

7 ISSUE 3 텍스트로닉스섬유 ( 전자섬유 ) 의동향과기술개발방향 ( 텍스트로닉스소자 부품 ) 최근, 섬유기반으로트랜지스터, 메모리, 센서, 콘덴서, 액츄에이터, 발전기, 배터리등의부품개발, 전도성섬유를이용한전극, 데이터송수신을위한버스라인, RFID 통신용안테나개발이활발 - 센서 : 광센서, 비접촉정전용량 (Capacity) 센서, 압전센서, 온도및습도센서 - 전원 : 태양전지 (OPV), 열전지, 마찰 ( 압전 ) 전지, 배터리 - 통신및시스템기술 : 수 kbps ~ 10Mbps의근거리무선통신기능이필요 ( 연결기술 ) 전도성섬유와소자 부품을접합 연결 (Interconnection) 하는기술은착용성, 유연성, 내구성, 조립작업성을확보하는핵심요소이나연구개발이미흡한분야임 - 솔더링, 본딩, 리본커넥팅, 플랫케이블, 재봉, 자수, 스냅단추, 지퍼등의연결기술들이적용되고있으나착용성, 내세탁성, 신축성, 양산성을향상하는기술개발이필요 a b c 그림 8. 소자 부품과전도성섬유의연결기술 - 미국조지아공대에서는직물형인터페이스를개발하였고, 카네기멜론대학에서는 ATM 및자동차대쉬보드에적용이가능한버튼인터페이스를개발 ( 실장기술 ) 실, 직물, 편물, 부직포등의섬유회로에소자, 센서, 액추에이터등의부품을고정시키는기술로기존소자 부품을초소형화하거나섬유소재기반의소자 부품개발이필요 그림 9. 직물조직내에실장된다양한전자부품예시 - 독일 Fraunhofer IZM 연구소는소자 부품을직물에집적화하는 SoT (System on Textile) 연구를진행중 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 49

8 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT JUNE 2016 VOL ( 콘텐츠 ) 서비스 Biz. Model에따른텍스트로닉스제품개발 - 미국은 30개이상의생체신호를모니터링하는셔츠, 직물키패드가부착된재킷, 온도조절카시트, 운동량모니터링및자세교정신발등을개발 - 미국은 2016년 MIT에 3.2억 $ 를투자하여섬유반도체를비롯한텍스트로닉스원천기술개발을추진하는 Advanced Functional Fabrics of America Institute를설립 - 유럽은미아방지용아동복, 영유아의돌연사방지를위한생체신호모니터링 Vest, 유방암진단브라, 발열복, 텍스트로닉스패션제품등을개발 - 독일은 2013년부터 3년간 DFKI( 독일인공지능연구센터 ) 에 60억원을지원하여클라우드컴퓨팅기반의웨어러블스마트의류를개 - 일본은생체신호모니터링셔츠, 노령자또는장애인의보행보조타이즈, 디스플레이기능의의복, 세계최고수준의각종섬유센서와텍스트로닉스부품을공급 4. 텍스트로닉스기술개발방향 기술개발의기능성목표는세탁내구성, 신축 유연성, 접합 연결신뢰성, 양산성, 내구성과보수용이성, 편안한착용감, 사용후리사이클용이성 소비자가치창출 Biz. Model 수립, 섬유 전자 디자인기술융합, 스트림 이업종간사업협력을통한기술개발 사회변동과산업발전예측을바탕으로소재 부품기술개발전략을수립하여장기적이고체계적인지원 사업화코디네이터를중심으로정부지원연구개발컨소시엄을운영 50 한국산업기술평가관리원

9 ISSUE 3 텍스트로닉스섬유 ( 전자섬유 ) 의동향과기술개발방향 [ 참고문헌 ] 1. KEIT PD 이슈리포트 호, 2012, 호, 웨어러블컴퓨팅환경에서의센서의역할및활용방향, 정보통신기술진흥센터, Kyung Cheol Choi, et. als, High Luminance Fiber-Based Polymer Light-Emitting Devices by a Dip-Coating Method, Adv. Electron. Mater. Vol 1, Leah Buechley et. als, Textile Messages: Dispatches From the World of E-Textiles and Education, Peter Lang, Gerhard Troster et. als, Woven Thin-Film Metal Interconnects, IEEE Electron. Dev. Lett. Vol 31,p 740~742, [ 국내주요기술개발현황 ] 연구기관명프로젝트명개요연구기간 전자부품연구원 특수복 ( 소방, 경찰, 국방, 특수작업복 ) 용직물형플렉시블플랫폼기술개발 소방, 경찰, 국방, 특수작업등특수복용전자섬유기술개발 한국패션산업연구원 섬유기반센싱기술및인터페이스기술개발 기능성섬유기반센서기술및인체친화적인터페이스기술개발 ETRI 생체정보기반의웨어러블시스템기술개발 생체신호감지센서기술및웨어러블시스템기술개발 2007 인하대학교 직물형집적회로구현을위한섬유형트랜지스터개발 섬유기반트랜지스터및직물형소자어레이기술개발 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 51

4 차산업혁명과지식서비스 l 저자 l 한형상 / 한국산업기술평가관리원지식서비스 PD 김 현 / 한국전자통신연구원 IoT 연구본부장 SUMMARY 4차산업혁명의성격은초연결 초융합 초지능의세키워드로요약된다. 초연결은사람, 사물등객체간의상호연결성이확장됨을말하며이는곧실시간데이

4 차산업혁명과지식서비스 l 저자 l 한형상 / 한국산업기술평가관리원지식서비스 PD 김 현 / 한국전자통신연구원 IoT 연구본부장 SUMMARY 4차산업혁명의성격은초연결 초융합 초지능의세키워드로요약된다. 초연결은사람, 사물등객체간의상호연결성이확장됨을말하며이는곧실시간데이터공유가질적 양적으로크게확대됨을의미한다. 초융합은초연결환경의조성으로이전에는생각할수없었던異種기술