We introduce a textile-based Body-coupled electrical stimulation (BES) system that utilizes energy loss from electronics and triboelectric energy generated during physical activity. We fabricated BES socks by weaving only conductive and polyester threads, providing both structural stability and wearing comfort. The BES socks generated electric fields ranging from tens to hundreds of mV/mm, which are sufficient to activate muscle cells. Both experimental and computational analyses verified the effective concentration of electric fields and validated the design parameters. Human trials showed significant enhancement in exercise performance, including a 21.5% increase in calf raise frequency and a 12.0% increase in repetition count, along with a 6.3% reduction in muscle fatigue.

본 연구에서는 전자기기에서 발생하는 손실 에너지와 신체 활동에서의 마찰전기 에너지를 활용하는 직조형 인체 결합 전기 자극(Body-coupled Electrical Stimulation, BES) 시스템을 제안한다. BES 양말은 전도성 섬유와 폴리에스터 섬유만으로 직조하여 제작하였으며, 구조적 안정성과 착용 편의성을 동시에 확보하였다. 제작된 BES 양말은 수십에서 수백 mV/mm 범위의 전기장을 형성하였다. 인체 적용 실험에서는 비교군 대비 운동(카프 레이즈) 수행 빈도가 21.5% 증가하고 반복 횟수가 12.0% 증가하였으며, 근육 피로도는 6.3% 감소하는 등 유의한 운동 수행 능력 향상이 확인되었다.

Keywords: 전기자극(Electrical stimulation), 무전원(Battery-free), 인체결합(Body-coupled), 의용전자기기(Bioelectronics)