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2018년 06월 21일 (목)

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    [연구논문] 박진희<수원대학교 강사> - 솔라셀을 적용한 캐주얼 아웃도어용 백팩 디자인 개발 및 활용 방법 연구

    • ●  연구 목적  ●

      최근 IT 기기의 스마트화, 소형화, 경량화에 발맞추어 사용자의 신체와 사용 환경에 최적화된 웨어러블한 형태의 패션 아이템으로 진화하고 있으며 웨어러블 IT의 중장기적 관점의 신사업 발굴의 요구가 증가하고 있는 추세이다.

       

      기존 아웃도어 시장에 라이프 스타일에 맞는 smart outdoor wear 컨셉으로 차별화를 추구하고 IT 기술과 패션을 통한 라이프 스타일과 문화선도의 기회를 추구할 수 있다. 본 연구는 아웃도어 라이프에서 운동이나 활동 시에 스마트 기기의 충전을 도와줄 수 있는 솔라셀을 적용한 백팩의 효율적인 디자인을 개발하고 충전 휴대기기의 평가를 통해 실 제품 생산에 활용 가능한 자료를 제공함을 목적으로 한다.

       

      ● 연구 방법 및 내용 ●

      본 연구에서는 아웃도어 활동에서 솔라셀을 활용하는 백팩의 디자인 및 적용 방법, 그리고 백팩에 장착된 솔라셀의 실제 휴대용 스마트 폰의 충전 상태를 파악하여, 스마트 기기의 활용도를 높이는 패션 아이템과 IT의 융합 방법을 모색하였다. 본 연구를 위해 개발된 솔라셀은 아웃도어용 접이식 태양광 충전 패널을 사용하여 휴대용 스마트 폰의 배터리에 충전이 가능하도록 구성하였다.

       

      제품의 구성은 접이식 태양광 패널과 태양광 DC충전 USB 커넥터로 구성되어 있다. 접이식 태양전지의 펼칠 때의 사이즈는 백팩의 정면 사이즈에 맞추어 결정하였고 솔라셀은 5단으로 적용하여 제작하였다. 아웃도어용 백팩으로 사용 및 솔라셀 장착이 가능하게 디자인하고 솔라셀 장착시의 기기별 충전 상태를 평가 및 검토하였다.

       

      ● 결과 및 고찰 ●

      1) 적용한 솔라셀과 충전용 패널 디자인
      아웃도어 활동에 휴대용으로 사용할 목적이므로, 무게와 유연성을 고려하여 필름 형태의 얇고 유연한 고효율 박막 플렉시블 솔라셀로 등산 중 나뭇가지에 긁히거나 바닥에 떨어져 밟히는 등 손상이 가더라도 파손된 부위를 제외한 나머지 셀은 전기가 생산되는 높은 내구성을 가진 제품의 솔라셀을 적용하였다


      일반적인 백팩의 정면 사이즈(30*40cm)를 고려하여 패널에 부착되는 각 솔라셀(7.5cm)을 5장 적용하기로 결정하고, 기존의 자동차용 시가잭으로 개발되었던 패널을 스마트폰을 충전하기 위한 USB 잭으로 변경하여 적용하였다.

       

      2) 백팩 디자인 및 패널 부착 디자인
      백팩의 디자인은 정연희(2011)의 연구에서 솔라 의복 선택 시 선택 기준은 기능과 디자인을 모두 고려한다가 74%로 응답한 것을 고려하여, 현재 아웃도어 업계에서 캐주얼 아웃도어가 트렌드로 자리 잡고 있으므로 타운과 아웃도어의 겸용이 가능한 디자인을 선정하였다.

       

      타운에서 사용하던 백팩을 아웃도어 상황에서는 가방 후다(플랩)부분을 말아 올려 백패킹이나 워킹 시 그리고 가방을 바위 등에 거치할 때 휴대기기의 충전이 가능하게 하였다. 솔라 패널의 상단과 가방의 상단은 부착이 신속하고 용이하도록 그리고 이동시에는 나뭇가지에 걸려 패널이 떨어지지 않게 확실한 고정을 위하여 아일릿과 고리를 적용하였고 솔라 패널의 중앙 부분과 하단 부분은 가방에서 뜨지 않고 고정되기 위하여 가방 및 패널에 벨크로를 적용하여 고정하게 하였다.

       

      충전시 솔라 패널은 가방에 부착하여 연결하고 충전을 하지 않을 경우는, 패널을 5단으로 접어 가방 앞쪽의 주머니에 휴대하게 하였다. 가방의 사이즈와 솔라 패널의 사이즈의 매칭을 위하여 하단의 USB 잭이 있는 패널은 뒤로 접고 스마트 기기의 연결선과 USB 포트는 가방과 패널 사이에 숨겨 안 보이게 처리하고 가방과 패널이 들뜨지 않게 하단에 스냅을 부착하여 고정시켜 안정되게 하였다.

       

      휴대기기는 백팩 착용시 사용자의 사용성을 고려하여 스마트폰을 꺼내기 편리하게 오른쪽 하단의 포켓에 휴대하고 가방 하단에 이어폰 사용 등의 러버홀을 통과하여 충전 전선이 나와 솔라 패널 마지막 패널의 USB 포트에 연결되어 전선의 가시성이 최소화되도록 디자인하였다.

      3) 솔라셀 패널과 백팩의 장착 방법

      4) 솔라셀 장착시의 기기별 충전 평가

      백팩 장착용을 위하여 USB포트로 변경한 솔라 패널의 기기별 배터리 충전량을 측정 및 평가하였다. 측정량은 %로 표시하였다. 측정 조건은 효율적인 적정 태양광 입사각을 60-90도 사이로 유지한 채로, 가장 조도가 좋은 10시 -5시 경에 휴대기기의 배터리를 일정하게 하기위하여 WIFI 및 기타 어플 등을 OFF 한 상태로 측정하였다.

      측정 4일간 평균 조도량 69,525 lux, 일일 평균 운량 3.8, 배터리 평균 온도 21.9-23.3 c에서 용량이 큰 갤럭시탭 제품을 제외한 모든 기종에서 5시간 충전하여 60% 이상의 충전 효과를 나타내었다. 따라서 일반적인 가을 날씨에서 아웃도어 활동 시 조도가 좋은 시간대에 5시간 정도 충전하여 사용할 경우, 전력 공급이 없는 야외에서도 통신을 위한 휴대폰 및 소형 휴대기기를 계속하여 충전 사용할 수 있음을 알 수 있다. 또한 자연을 무대로 하는 아웃도어 활동을 전력에 자유로운 스마트한 아웃도어 활동을 실현할 수 있음을 확인하였다.


      ● 결      론 ●

      본 연구는 스마트폰이 일상생활에서는 필수품으로 자리 잡고 있는 현대 생활에서 아웃도어 라이프를 즐기는 인구가 늘어나는 상황에 맞추어, 환경 친화적인 그린에너지를 개인이 적극적으로 활용할 수 있음을 알 수 있었다.

      부착하는 솔라셀의 종류, 재질, 크기, 부착 위치, 무게, 용도의 용이성, 스마트 기기와의 적용성, 부착시의 심미적인 부분, 세탁용이성 등을 동시에 고려하여 기능을 만족시키면서 목적에 부합하는 디자인의 백팩으로 적용 가능함을 보였다. 앞으로 보다 적극적인 솔라셀의 적용을 시도할 수 있는 아이템으로 자리잡을 수 있다.

      ■ 참고문헌
      이학영, 김유경(2009), “동계 아웃도어용 스마트 의류의 디자인 프로토타입 개발”, 한국디자인문화학회, 15(3), pp. 339-355
      황영미, 이정란(2012),“발열장치를 이용한 기능성 스마트 파운데이션의 구성 시안”, 한국의류산업학회지, 14(4), p. 588-596
      정연희(2011), “태양에너지 활용의복의 개발 현황 고찰 및 의복 설계를 위한 기초 연구”, 한국의류산업학회지, 13(5), p. 806-813
      빈폴아웃도어 카다로그 2012, spring

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    2014-02-12 00:00:00

    편집부기자 ktnews@ktnews.com

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