광섬유의 의류 활용사례를 통한 신소재로써 광섬유의 전망

문서 내 토픽

1. 광섬유의 역사

광섬유는 빛의 전달 시 여러 번 반사해도 내부반사로 에너지 손실이 없으므로 먼 곳까지 빛을 보낼 수 있다. 19세기 J.틴들이 자유낙하하는 물줄기 속에서 빛이 빠져나가지 않고 진행할 수 있다는 것을 보였는데, 이것이 광섬유에 대한 원리가 공식적으로 발표된 최초이다. 그후 20세기 초반(1930년대)에 이르러 유리로 된 광섬유가 나타났지만, 그 당시의 광섬유는 손실이 무려 1,000dB/km에 달하였으므로, 장거리용으로 사용하기는 불가능했다. 다만 짧은 길이의 광섬유 다발로 만들어, 그것의 한쪽 끝에 맺힌 영상을 다른 쪽 끝으로 전달시키는 용도에만 쓰이고 있었다.
2. 광섬유의 구조와 원리

광섬유는 지름이 0.1 mm 정도인 실 모양의 유리로, 광섬유의 구조는 중심부인 코어core와 코어를 둘러싼 클래딩cladding으로 구성된다. 코어는 빛이 진행되는 부분으로, 코어에 입사된 광은 클래딩에 도달해서 전반사하면서 직진해야하기 때문에 굴절률이 높은 재료를 사용한다. 클래딩은 코어부 내부에서의 지속적인 빛의 진행을 유도해야 하기 때문에 주로 굴절률이 낮은 재료를 사용한다. 코어와 클래딩 간의 굴절률 차이로 빛이 산란되지 않도록 한다.
3. 소재에 따른 광섬유의 분류

유리광섬유는 주로 석영계 유리나 이산화규소 유리를 원료로 사용하고, 장점은 빠른 전송속도, 낮은 광손실, 넓은 대역폭을 가지며 수광각도가 크기 때문에 입사 광량이 많고 광섬유의 경이 작다. 플라스틱광섬유는 주로 코어와 클래딩 재료로 플라스틱을 사용하며, 장점은 유연성이 우수하고 구부림 손실이 적고 피로저항이 우수하며 수광 각도가 크기 때문에 입사광량이 많다.
4. 광섬유의 활용

광섬유는 광케이블, 광통신 시스템, 광섬유 조명 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 광케이블은 신호를 부호로 만든 광선을 내부반사로 전송하는데, 다른 유선 전송매체에 비하여 대역폭이 넓어 데이터 전송률이 뛰어나다. 광통신 시스템은 레이저, 발광 다이오드 등에서 나오는 광파를 반송파로 이용하는 통신방식이다. 광섬유 조명은 광원장치의 빛이 광섬유로 전달되어 원하는 곳에서 발광하는 방식으로, 안전성과 경제성이 높다.
5. 광섬유 의류 활용 사례

2016년 미국 뉴욕 메트로폴리탄 박물관에서 열린 세계적인 패션 행사 '멧 갈라'에서 배우 클레어 데인즈가 디자이너 잭 포즌의 광섬유 드레스를 입고 진짜 신데렐라 드레스를 선보였다. 이 드레스는 일반 조명에서는 매우 평범해 보이지만, 어둠 속에서는 아름답고 광이 나는 푸른 빛의 반전 드레스가 되었다. 이처럼 광섬유를 의류에 직접 적용한 사례는 아직 많지 않지만, 향후 다양한 의복에 광섬유가 사용된다면 새로운 효과를 낼 수 있을 것으로 기대된다.

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1. 광섬유의 역사

광섬유는 1840년대 초반 다니엘 드레이퍼가 빛의 전송 가능성을 발견하면서 시작되었습니다. 이후 1950년대 초반 존 로버트 브라운과 찰스 토마스 토운센드가 광섬유 기술을 발전시켰고, 1960년대 초반 레이저 기술의 발전과 함께 광섬유 통신 기술이 본격적으로 발전하기 시작했습니다. 오늘날 광섬유는 통신, 의료, 산업 등 다양한 분야에서 널리 활용되고 있으며, 앞으로도 기술 발전에 따라 그 활용 범위가 더욱 확대될 것으로 기대됩니다.
2. 광섬유의 구조와 원리

광섬유는 코어, 클래딩, 보호 피복 등의 구조로 이루어져 있습니다. 코어는 빛이 전송되는 부분이며, 클래딩은 코어를 둘러싸고 있어 빛이 코어 밖으로 새어나가는 것을 방지합니다. 보호 피복은 외부 환경으로부터 광섬유를 보호하는 역할을 합니다. 광섬유 내부에서 빛은 전반사 현상을 통해 전송되며, 이러한 원리를 활용하여 정보를 효율적으로 전달할 수 있습니다. 광섬유는 기존의 구리선 통신 방식에 비해 전송 속도가 빠르고 전송 손실이 적어 통신 분야에서 널리 활용되고 있습니다.
3. 소재에 따른 광섬유의 분류

광섬유는 코어와 클래딩의 소재에 따라 크게 유리 광섬유와 플라스틱 광섬유로 구분됩니다. 유리 광섬유는 실리카 유리를 주 소재로 하며, 높은 투과율과 내구성으로 인해 주로 장거리 통신 분야에 활용됩니다. 플라스틱 광섬유는 아크릴 수지를 주 소재로 하며, 유리 광섬유에 비해 유연성이 높고 제조 비용이 저렴하여 주로 단거리 통신이나 센서 분야에 활용됩니다. 이 외에도 특수 목적에 따라 다양한 소재의 광섬유가 개발되고 있습니다.
4. 광섬유의 활용

광섬유는 통신, 의료, 산업 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 통신 분야에서는 초고속 인터넷, 케이블 TV, 전화 등의 전송 매체로 널리 사용되고 있습니다. 의료 분야에서는 내시경, 레이저 수술 등에 활용되며, 산업 분야에서는 센서, 조명, 레이저 가공 등에 활용됩니다. 최근에는 광섬유를 활용한 스마트 의류, 스포츠 용품 등 다양한 분야로 그 활용이 확대되고 있습니다. 앞으로도 광섬유 기술의 발전과 함께 그 활용 범위가 더욱 확대될 것으로 기대됩니다.
5. 광섬유 의류 활용 사례

최근 광섬유 기술이 발전하면서 광섬유를 활용한 다양한 스마트 의류가 개발되고 있습니다. 대표적인 사례로는 광섬유를 활용한 발광 의류, 센서 의류, 통신 의류 등을 들 수 있습니다. 발광 의류는 광섬유를 통해 의복 표면에 다양한 패턴의 빛을 구현할 수 있어 패션 및 엔터테인먼트 분야에 활용되고 있습니다. 센서 의류는 광섬유를 활용하여 생체 신호를 감지할 수 있어 헬스케어 분야에 활용되고 있습니다. 통신 의류는 광섬유를 통해 데이터를 전송할 수 있어 군사, 산업 등 다양한 분야에 활용될 수 있습니다. 앞으로 광섬유 기술의 발전과 함께 스마트 의류 분야에서의 활용이 더욱 확대될 것으로 기대됩니다.

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