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신발 안창이 내부에 삽입되어 있는 신발;상기 신발 안창에 적어도 하나 이상 설치되며, 전기방사로 형성된 나노섬유 웹으로 이루어진 압전성 압력센서와 압정전용량형 압력센서가 절연층을 사이에 두고 적층되어 있는 하이브리드 압력센서;상기 하이브리드 압력센서에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 압전성 압력센서에서 발생되는 압전신호와 상기 압정전용량형 압력센서에서 발생되는 압정전용량신호를 무선 통신망을 통하여 전송하는 근거리 통신모듈; 및상기 근거리 통신모듈을 통하여 전송된 압전신호와 압정전용량신호를 수신하여 보행신호로 저장하며, 상기 압전신호를 정류한 후 적분하고, 상기 압정전용량신호의 기울기를 정류한 후 적분하여 에너지 소비정도를 산출하는 보행관리 어플리케이션이 탑재되어 있는 스마트 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제1항에 있어서,상기 하이브리드 압력센서는,전기방사로 형성된 나노섬유 웹으로 이루어지며, 외부에서 인가되는 압력으로 유발된 쌍극자(Dipole)의 변화에 의해 발생되는 압전신호(Piezoelectric signal)에 의해 빠른 주기의 동적인 압력을 감지하는 압전성 압력센서;상기 압전성 압력센서의 일면에 적층되며, 외부에서 인가되는 압력에 의해 전기방사로 형성된 나노섬유 웹이 압착되면서 유발되는 두께 변화에 의해 변경된 압정전용량신호(Piezocapacitance signal)에 의해 정적인 압력이나 느린 주기의 압력변화를 감지하는 압정전용량형 압력센서; 및상기 압전성 압력센서와 압정전용량형 압력센서 각각을 절연시키는 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제2항에 있어서,상기 압전성 압력센서의 일단에 전기적으로 연결되어 있으며, 빠른 주기로 인가된 압력에 의해 발생된 압전신호를 수신하여 증폭하는 압전신호 증폭기; 및상기 압정전용량형 압력센서의 일단에 전기적으로 연결되어 있으며, 동적인 압력이나 느린 주기로 인가되는 압력에 의해 변경된 압정전용량신호를 수신하여 처리하는 압정전용량신호 처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제3항에 있어서,상기 압전성 압력센서에서 압전신호가 생성된 후에야 상기 압정전용량형 압력센서에서 측정되는 압정전용량신호가 상기 압정전용량신호 처리부에서 처리될 수 있도록 설정되어, 상기 압전성 압력센서가 압정전용량형 처리부에서의 신호처리를 야기하는 스위치로 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제2항에 있어서,상기 압전성 압력센서는,압전성 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 전기방사하여 형성된 PVDF 나노섬유 웹(PVDF nanofiber web); 및상기 PVDF 나노섬유 웹의 상부와 하부에 각각 형성되는 제1전극과 제2전극으로 이루어진 압전 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제5항에 있어서,상기 압정전용량형 압력센서는,폴리우레탄(PU) 용액을 전기방사하여 다수의 기공을 내포하도록 형성되어 있는 폴리우레탄 나노섬유 웹; 및상기 폴리우레탄 나노섬유 웹의 상부와 하부에 각각 형성되는 제3전극과 제4전극으로 이루어진 압정전용량 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제6항에 있어서,상기 절연층은,적층되어 있는 압전성 압력센서와 압정전용량형 압력센서 상호간을 절연시키기 위해 상기 제2전극과 제3전극 사이에 형성되는 내부 절연층; 및외부로 노출되는 상기 압전성 압력센서와 압정전용량형 압력센서의 일면을 절연시키기 위해 상기 제1전극 상면과 상기 제4전극 저면에 각각 형성되는 외부 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제7항에 있어서,상기 하이브리드 압력센서는 신발을 착용하고 서 있거나 걸을 때 체중이 가장 먼저 실리게 되는 신발 안창의 뒤쪽 부분에 1개 설치되고, 상기 신발 안창 앞쪽의 좌측과 우측에 각각 1개씩 2개가 설치되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스마트 단말기는,상기 신발을 착용한 사용자의 체중에 의해 가해지는 정적인 압력뿐만 아니라, 느린 주기와 빠른 주기를 갖고 반복적으로 가해지는 동적인 압력에 의해 상기 하이브리드 압력센서에서 생성된 후 상기 근거리 통신모듈을 통해 전송되는 압전신호와 압정전용량신호를 수신하여 메모리에 저장하는 보행신호 저장부; 및상기 보행신호 저장부에 저장되어 있는 압전신호를 정류한 후 적분하고, 압정전용량신호의 기울기를 정류한 후 적분하여 에너지 소비정도를 산출하는 에너지 소비 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제9항에 있어서,상기 스마트 단말기는, 상기 하이브리드 압력센서를 이루는 압전성 압력센서에서 발생된 압전신호를 처음 수신한 후 비활성화상태에 있던 보행관리 어플리케이션을 활성화시키는 활성화 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제10항에 있어서,상기 보행신호 저장부는,상기 압전성 압력센서에서 생성된 후 근거리 통신모듈을 통하여 전송되는 압전신호를 수신하여 스마트 단말기에 구비된 메모리에 저장하는 압전신호 저장부; 및상기 압정전용량형 압력센서에서 생성된 후 근거리 통신모듈을 통하여 전송되는 압정전용량신호를 수신하여 스마트 단말기에 구비된 메모리에 저장하는 압정전용량신호 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제11항에 있어서,상기 에너지 소비 연산부는,상기 메모리에 저장되어 있는 압전신호를 정류한 후 적분하여 일정시간 동안 누적된 소비 에너지를 산출하는 압전신호 정류 적분부;상기 메모리에 저장되어 있는 압정전용량신호의 시간에 따른 기울기를 산출하는 압정전용량신호 변화율 연산부; 및산출된 압정전용량신호 변화율을 정류한 후 적분하여 일정시간 동안 누적된 소비 에너지를 산출하는 압정전용량신호 변화율 정류 적분부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제12항에 있어서,상기 스마트 단말기는, 신발 안창에 설치되어 있는 하이브리드 압력센서들이 가압되어 압전신호와 압정전용량신호가 생성되는 가압순서와, 각 하이브리드 압력센들에서 측정되는 압전신호와 압정전용량신호의 크기를 비교하여 생성되는 가압정보를 사용자의 보행패턴으로 메모리에 저장하는 보행패턴 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제13항에 있어서,상기 스마트 단말기는, 상기 보행패턴 관리부에서 생성되어 메모리에 저장되어 있는 각 사용자의 보행패턴을 권장되는 가압순서와 가압정보로 이루어진 기준보행패턴과 비교하여 그 비교결과를 표출시키는 자세교정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제13항에 있어서,상기 스마트 단말기는, 상기 압전성 압력센서와 압정전용량형 압력센서에서 측정된 압전신호, 압정전용량신호 또는 압정전용량신호의 기울기가 나타내는 피크의 개수에 의해 사용자의 걸음수를 산출하는 걸음수 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제14항에 있어서,무선통신망을 통하여 접속한 상기 스마트 단말기로 상기 보행관리 어플리케이션을 제공함과 아울러, 상기 보행신호 저장부에 저장되어 있는 보행신호를 수신하여 각 사용자별로 데이터베이스에 저장하는 보행관리서버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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제16항에 있어서,상기 보행관리서버는,무선통신망을 통하여 상기 스마트 단말기에 구비된 보행신호 저장부에 저장되어 있는 사용자의 보행신호와 상기 에너지 소비 연산부에 저장되어 있는 에너지 소비정도를 나타내는 데이터를 수신하여 각 사용자별로 데이터베이스에 저장하는 보행정보 저장부; 및상기 보행패턴 관리부에서 전송되는 각 사용자의 보행패턴을 수신하여 각 사용자별로 데이터베이스에 저장함과 아울러, 각 사용자에게 올바른 걸음걸이를 나타내는 기준보행패턴을 전송하는 기준보행패턴 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
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