초록
웨어러블 광섬유 직물의 주요 요건은 의류에 적용하기 위해 높은 유연성을 전제로 해야 한다는 점과 인체의 평평한 부위뿐만 아니라 굴곡이 있는 구간에서도 발광 효과, 즉 휘도를 유지해야 한다는 점이다. 따라서 본 연구에서는 위 조건을 충족하는 웨어러블 광섬유 직물의 세부 구조를 직조(weaving) 타입과 자수(computer embroidery) 타입의 2가지로 제작하였고, 이를 토대로 다음의 두 가지 조건에서 실험을 실시하였다. 첫째, 굴곡이 없는 평평한 상태에서의 웨어러블 광섬유 직물을 1cm간격으로 총 10개의 측정점을 좌표화하여 그 휘도를 측정하였다. 둘째, 인체 부위 중 입체적 굴곡이 발생하는 팔뚝 부위에 가로 방향으로 웨어러블 광섬유 직물을 배치하고 1cm 간격으로 총 10개의 측정점을 좌표화하여 그 휘도값을 측정하였다. 그 결과 직조(weaving) 타입의 경우, 평평한 상태에서의 휘도값은 최대 $5.23cd/m^2$, 최소 $2.74cd/m^2$, 평균 $3.56cd/m^2$, 표준편차 $1.11cd/m^2$로 나타났고, 팔뚝 부위에서의 휘도값은 최대 $7.92cd/m^2$, 최소 $2.37cd/m^2$, 평균 $4.42cd/m^2$, 표준편차 $2.16cd/m^2$로 나타났다. 또한 자수(computer embroidery) 타입의 경우, 평평한 상태에서의 휘도값은 최대 $7.56cd/m^2$, 최소 $3.84cd/m^2$, 평균 $5.13cd/m^2$, 표준편차 $1.04cd/m^2$로 나타났고, 팔뚝 부위에서의 휘도값은 최대 $9.62cd/m^2$, 최소 $3.63cd/m^2$, 평균 $6.13cd/m^2$ 표준편차 $2.26cd/m^2$ 나타났다. 즉, 자수(computer embroidery) 타입의 경우가 직조(weaving) 타입의 경우에 비해 더 높은 발광 효과를 보였는데 이는 자수(computer embroidery) 타입의 세부 구조가 배면 소재로 인해 빛의 손실을 줄일 수 있었기 때문으로 사료된다. 또한 두 타입 모두에서 팔뚝부위의 휘도가 평평한 상태에 비해 각각 124%, 119%로 나타나, 인체의 굴곡에도 본 웨어러블 광섬유 직물의 발광효과가 우수하게 나타남을 알 수 있었다. 이는 빛의 파동설을 정의한 호이겐스의 원리(Huygens' principle), 빛 파면의 진행 방향과 이루는 각도(${\theta}$)의 크기에 커지면 이와 비례하여 빛의 세기도 커진다는 호이겐스-프레넬-키르히호프 원리(Huygens-Fresnel-Kirchhoff principle)와 일치하는 결과이다.
The two main requirements of wearable optical fiber fabrics are that they must presuppose a high degree of flexibility and they must maintain the luminance effect in both flat and bent conformations. Therefore, woven optical fiber fabrics that satisfy the above conditions were developed by both weaving and by using computer embroidery. First, we measured the brightness of the wearable optical fiber fabric in the flat state at a total of 10 measurement points at intervals of 1 cm. Second, the wearable optical fiber fabric was placed horizontally on the forearm, where three-dimensional bending occurs, and the luminance values were recorded at the same 10 measurement points. For the woven fabric in the flat state, the maximum, minimum, average, and standard deviation luminance values were $5.23cd/m^2$, $2.74cd/m^2$, $3.56cd/m^2$, and $1.11cd/m^2$, respectively. The corresponding luminance values from the bent forearm were $7.92cd/m^2$ (maximum), $2.37cd/m^2$ (minimum), $4.42cd/m^2$ (average), and $2.16cd/m^2$ (standard deviation). In the case of the computer-embroidered fabric, the maximum, minimum, average, and standard deviation luminance values in the flat state were $7.56cd/m^2$, $3.84cd/m^2$, $5.13cd/m^2$, and $1.04cd/m^2$, respectively, and in the bent forearm state were $9.6cd/m^2$, $3.63cd/m^2$, $6.13cd/m^2$, and $2.26cd/m^2$, respectively. Therefore, the computer-embroidered fabric exhibited a higher luminous effect than the woven fabric because the detailed structure reduced light-loss due to the backside fabric. In both types of wearable optical fiber fabric the luminance at the forearm was 124% and 119%, respectively, and the light emitting effect of the optical fiber fabric was maintained even when bent by the human body. This is consistent with the principle of Huygens, which defines the wave theory of light, and also the Huygens-Fresnel-Kirchhoff principle, which states that the intensity of light increases according to the magnitude of the angle of propagation of the light wavefront (${\theta}$).
