• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.372-377
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• 2016

통신의 흐름은 빠르게 변하고 있으며, 최근에는 스마트 안경과 스마트 시계와 같은 인간의 삶을 윤택하게 하는 다채로운 웨어러블(Wearable) 기기들이 출현하고 있다. 웨어러블 기기에는 필수적으로 통신을 지원하는 안테나가 설치되어야 한다. 본 논문은 스마트 안경에 적용할 수 있으며 투명한 소재로 제작하여 광 투과성이 우수한 특성을 지닌 웨어러블 안테나에 관하여 연구한 논문이다. 투명한 안테나는 차기 웨어러블 기기인 스마트 유리에도 적용이 가능하며, 투명한 장점을 활용하여 시야를 가리지 않으면서 통신을 지원할 수 있는 장점이 있다. IZTO/Ag/IZTO(IAI) 다층구조의 투명전극 박막은 단일구조의 박막보다 전기전도도가 높으며 광 투과성이 우수하다. 이러한 다층구조의 투명전극 박막을 활용하여 제작한 안테나는 우수한 전기전도도로 인하여 안테나로 활용이 가능하다. 본 논문에서는 다층구조의 투명전극 박막을 활용하여 투명한 소자가 적용 가능한 깨끗한 안경렌즈에 부착하여 안테나의 성능을 측정하였다. 안테나는 여러 기판 위에 올려진 것을 가정하여 시뮬레이션 되었으며, 안테나의 폭과 길이를 적절히 활용하여 안테나의 임피던스를 매칭하였다. 제작한 안테나의 전기전도도와 투명도는 각각 홀 효과 측정기(HMS-3000)과 광 투과율 측정기(UV-Spectrometer)로 측정하였으며, 안테나의 성능을 비교하기 위하여 은(Ag)을 40 nm 두께로 증착한 안테나를 대조군으로 사용하었다. 제작한 안테나는 일반 웨어러블 안경에서 지원하는 Wi-fi 통신 대역인 주파수 2.4~2.5GHz 범위에서 사용가능하며, 최대 이득 2.89 dBi, 효율 34%의 성능을 보인다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.16-23
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• 2015

본 논문에서는 WCDMA2100 이동통신망을 사용하는 밴드형 wearable device에 적합한 bent 마이크로스트립 패치 안테나와 이를 적용하기 위한 RF configuration을 제안하였다. 제안된 안테나는 WCDMA2100 송수신 주파수 대역을 분리한 RF configuration을 사용하여 WCDMA 송신대역에서만 동작하도록 설계되었고, 후면의 도체(ground)로 인해 인체의 영향을 적게 받는다. 제안된 안테나는 flat 및 bent할 경우 모두 최대 이득은 5.3 dBi 이상, -6 dB 반사손실 대역폭은 20 MHz 이상을 가지고 전자파 인체 흡수율 시뮬레이션 $SAR_{1g}$ 0.7 [W/kg] 이하를 갖는다. 제안된 안테나는 사람의 손목이나 팔에 착용하는 밴드형 wearable device에 적합하게 사용될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.2770-2776
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• 2015

최근 인체 중심의 근거리, 저전력 무선통신을 이용한 다양한 사물인터넷 어플리케이션이 출현함에 따라 효율적으로 무선에너지를 방사시킬 수 있는 소형 웨어러블 안테나 개발의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 전도성 실로 일상의류에 간편하게 구현할 수 있는 웨어러블 안테나의 특성을 시물레이션 및 측정 결과를 바탕으로 분석하였다. 제안한 안테나는 펠트 천 위에 전도성 실을 직교로 엮은 형태로 구현하였으며 full-wave 전파 시물레이션 툴을 이용한 parametric study를 바탕으로 구조 변화에 따른 안테나 임피던스, 공진 주파수 및 방사 효율 등의 변화를 관찰하였다. 그 결과, 안테나 방사효율이 전도성 실 사이 간격이 0.25mm에서 3mm로 증가함에 따라 67.5%에서 70.4%로 증가함을 확인하였다. 이를 통해 적은 양의 전도성 실 재질을 이용해도 좋은 방사효율의 안테나를 구현할 수 있다는 결론을 도출할 수 있다. 실제 제작된 안테나를 통해 구한 측정값도 유사한 경향을 보였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권1호
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• pp.317-328
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• 2017

This paper presents design and specific absorption rate analysis of a 2.4 GHz wearable patch antenna on a conventional and electromagnetic bandgap (EBG) ground planes, under normal and bent conditions. Wearable materials are used in the design of the antenna and EBG surfaces. A woven fabric (Zelt) is used as a conductive material and a 3 mm thicker Wash Cotton is used as a substrate. The dielectric constant and tangent loss of the substrate are 1.51 and 0.02 respectively. The volume of the proposed antenna is $113{\times}96.4{\times}3mm^3$. The metamaterial surface is used as a high impedance surface which shields the body from the hazards of electromagnetic radiations to reduce the Specific Absorption Rate (SAR). For on-body analysis a three layer model (containing skin, fats and muscles) of human arm is used. Antenna employing the EBG ground plane gives safe value of SAR (i.e. 1.77W/kg<2W/kg), when worn on human arm. This value is obtained using the safe limit of 2 W/kg, averaged over 10g of tissue, specified by the International Commission of Non Ionization Radiation Protection (ICNIRP). The SAR is reduced by 83.82 % as compare to the conventional antenna (8.16 W/kg>2W/kg). The efficiency of the EBG based antenna is improved from 52 to 74 %, relative to the conventional counterpart. The proposed antenna can be used in wearable electronics and smart clothing.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제10권6호
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• pp.522-528
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• 2017

논문에서는 메탈 프레임 커플링을 이용한 웨어러블 디바이스용 다중대역 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 $45mm{\times}35mm$ 크기의 메탈 프레임을 이용한 안테나와 접지면 이중 커플링 구조를 가지고 있다. 본 논문에서 제안한 다중대역 안테나는 웨어러블 디바이스와 같은 소형 디바이스에 최적화 된 구조이다. 메탈 프레임을 안테나의 일부로 사용함으로써 안테나 체적을 축소시키고 VSWR 3:1 이하 기준으로 저주파 대역에서 70 MHz (870~40 MHz), 고주파 대역에서 280 MHz (1600~880 MHz) 과 280 MHz (1900~170 MHz) 임피던스 대역폭을 만족한다. 또한, 무선 성능 지표들인 TRP/TIS 측정을 통해 웨어러블 디바이스 적용 가능성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.10-15
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• 2017

웨어러블 기기를 이용한 생체 신호 모니터링 어플리케이션들이 큰 관심을 끌면서 측정된 생체 신호를 무선링크를 통해 효율적으로 외부기기에 전달할 수 있는 방법에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 전도성 섬유를 이용해 제작한 안테나를 옷에 부착하고 이를 심전도 센서 모듈 및 무선 통신 모듈과 결합하여 심전도 신호를 모니터링할 수 있는 시스템을 구현하는 과정에 대해 서술하였다. 사용한 전도성 섬유는 40가닥의 은도금 한 실 묶음으로 직류 선저항이 30 ohm/m 이하, 도전율이 105 S/m 이상이다. 전도성 섬유 기반 안테나를 설계하고 제작하는데 있어 3차원 전파 시뮬레이션 소프트웨어 및 자수기 소프트웨어를 이용하였으며, 제작한 안테나 시작품의 반사계수를 네트워크 분석기를 이용해 측정한 결과 지그비 2.4GHz 통신 주파수 대역에서 -10dB 이하의 우수한 안테나 임피던스 매칭 특성을 보임을 확인하였다. 해당 웨어러블 안테나를 지그비 통신 모듈, 심전도 데이터 처리 모듈 및 마이크로 프로세서로 구성한 심전도 측정 시스템에 연결하여 최대 220m 떨어진 수신기에 심전도 데이터가 실시간으로 전송됨을 시연하였다.

• ETRI Journal
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• 제46권4호
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• pp.571-580
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• 2024

A compact triple-band porous electromagnetic bandgap structure-loaded coplanar-waveguide-fed wearable antenna is introduced for applications of wireless body area networks. The porous structure is aimed to create a stopband or bandgap in the electromagnetic spectrum and increase breathability. The holes in the bottom electromagnetic bandgap surface increase the inductance, which in turn increases the bandwidth. The final design resonates at three bands with impedance bandwidths of 264 MHz, 100 MHz, and 153 MHz and maximum gains of 2.18 dBi, 6.75 dBi, and 9.50 dBi at 2.45 GHz, 3.5 GHz, and 5.5 GHz, respectively. In addition, measurements indicate that the proposed design can be deformed up to certain curvature and withstand human tissue loading. Moreover, the specific absorption rate remains within safe levels for humans. Therefore, the proposed antenna can suitably operate in the industrial, scientific, and medical, Bluetooth, Wi-Fi, and WiMAX bands for potential application to wireless body area networks.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.1-6
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• 2008

전도성의 도전사를 이용해서 UHF 대역의 입을 수 있는 T-정합 다이폴 형태의 RFID Tag 안테나를 디자인하였다. 도전사를 꼬아 만드는 실의 수에 따라 도전율을 측정하여, 그 값을 시뮬레이션에 적용하여 정확한 결과를 유도하였다. 기존의 구리 기판이니 구리 테이프를 사용한 Inlay 형태나 패치 형태의 RFID 태그가 아닌 의류의 특성상 착용감, 구부러짐 변화에도 문제점이 없이 구부러질 수 있는 도전사를 사용하였다. 제작한 RFID 태그안테나의 성능을 검증하기 위하여 안테나를 제작하고 반사 손실, 인식 거리 패턴 등을 측정하였다. 제작된 태그안테나의 인식 거리를 측정하였고, 약 2.4m의 인식 거리를 가지는 것을 확인하였다

• 한국항해항만학회지
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• 제38권6호
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• pp.623-627
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• 2014

최근에 인체 중심의 무선통신 기술에 대한 관심이 증가하면서 입을 수 있는 안테나에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 GPS 주파수를 수신할 수 있는 입을 수 있는 안테나를 제안하였다. 두께 0.7mm의 염소가죽을 유전체 기판으로 사용하고, 두께 0.08mm의 구리 폴리에스터 천을 방사체 및 접지판으로 사용하여 안테나를 제작하였다. 원형 편파 특성을 얻기 위해 정사각형의 패치에 대각선 방향에 놓인 모서리를 짤라서 방사체를 만들었고, 도전성 천과 가죽을 에폭시를 사용하여 접착하였다. 먼저 염소가죽의 유전율을 구하기 위해 크기가 다른 3개의 정사각형 패치 안테나를 만들고, 실험 및 시뮬레이션을 통해 염소가죽의 유전상수를 구하였다. 이것을 바탕으로 GPS 대역에서 동작하는 안테나를 설계하고, 제작하여 실험을 통해 안테나의 성능을 검증하였다. 옷의 어깨 부분에 설치하여, 사람이 입고 측정하여 특성의 변화를 실험하였고, 상용 세라믹 GPS 안테나와 수신 감도 특성을 비교하여 제작된 안테나가 비슷한 수준의 감도를 갖고 있음을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.155-160
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• 2021

본 논문에서는 자수된 직물 다이폴 안테나의 웨어러블 안테나로서의 적합성을 분석하였다. 폴리에스터 직물 위에 자수로 2.45GHz ISM 밴드 다이폴 안테나를 설계하였다. 직물의 두께(ttextile), 직물과 신체 표면과의 거리(gbody) 및 신체 표면의 전도도(𝜎body)의 3가지 변수에 따른 그 안테나의 특성을 분석하였다. 직물의 두께(ttextile)는 안테나 공진 주파수(fo)에 영향을 주고 있었다. 신체 표면 전도도(𝜎body) 증가에 따른 안테나 공진주파수(fo)와 안테나 이득은 미세하게 증가하는 특성을 보였다. 직물과 신체표면과의 거리(gbody) 증가는 안테나 공진주파수(fo)와 안테나 이득의 상대적으로 큰 폭의 증가를 야기했다. 위의 결과로 볼 때 웨어러블 안테나로서 자수된 직물 다이폴 안테나를 설계할 경우 직물과 신체표면과의 거리(gbody)와 직물의 두께(ttextile)의 두 변수를 조심스럽게 고려하여야 할 것이다. 직물과 신체표면과의 거리(gbody)는 큰 폭의 변화를 하므로 자수된 다이폴 안테나를 설계하는 데 있어 기술적 장벽이 될 수 있을 것이다.