기계 센서와 액추에이터(Mechanical sensors and actuators)

전문가 제언

□ 센서와 액추에이터는 에너지를 변환시키는 장치로서 기계에너지를 전기에너지로 변환시키는 것을 센서라 하고, 전기에너지를 기계에너지로 변환 시키는 것을 액추에이터라 한다. 센서는 역학센서, 전자기센서, 화학센서, 광센서, 방사선센서, 음향센서, 열센서, 기타 센서로써 그 종류가 너무 많은데, 그 중에서 자기변형과 자기탄성과 관련된 센서와 액추에이터만을 여기서 설명하고 있다.

□ 자기변형을 이용한 센서는 압전 세라믹이 갖고 있는 압전 성질를 이용하여, 기계적인 응력이 가해지면 전류가 발생되는 압전효과를 응용한 것이고, 압전 세라믹에 전류가 가해지면 재료의 크기가 변형이 일어나는데 이 변형을 응용한 것이 압전 액추에이터이다.

□ 이러한 센서와 액추에이터의 응용분야는 다양하다. 초음파 압전 소자를 이용한 센서의 응용분야는 공중초음파센서, 수중음향센서, 진단용 초음파 탐촉자, 엔진의 노킹센서 등이 있고, 압전 액추에이터의 응용으로 초음파 모터, 잉크젯 프린터(inkjet printer), 압전펌프, 압전 팬 등이 있다. 재료의 기계적, 전기적 성질의 개선, 새로운 재료의 개발 등으로 이용범위는 더욱 넓어지는 추세이다. 국내에서는 대부분 센서와 액추에이터를 수입하고 있는 실정이다. 국내에서는 과적차량 단속 및 교통량 조사용 압전 세라믹 센서의 개발이 완료되어 있다.

□ 최근에는 트랜스듀서의 재료 면에서 기존의 Quartz나 PZT, BaTiO3 이외에도 필름 형태의 Polymer의 압전 필름이 이용되고 있다. 대표적인 재료는 폴리불화비닐리덴(PTDF), 폴리불화비닐(PVF) 등이다. 국내에서 센서와 액추에이터 개발을 위하여 이런 재료의 국산화가 시급히 요구된다.

□ 압전 효과를 이용한 센서와 액추에이터는 주로 미국과 일본에서 활발히 연구 개발되고 있다. 미국은 군사용으로 주로 연구하고 있고, 일본은 산업용으로 연구 개발하고 있다. 압전 재료 분야는 아직도 연구 개발할 것이 많은 유망한 분야이며, 바이오 메디컬과 통신 분야가 앞으로 크게 성장할 가능성이 높다고 본다.

□ 압전 세라믹 분야에서 1,187건의 특허가 등록되었는데, 미국이 약 41%, 일본이 약 42%를 등록하였다. 국내의 특허는 마이크로웨이브 조성분야에서 7개의 특허를 획득하고 있다. 압전 액추에이터를 이용한 잉크젯 프린터 응용분야의 특허는 아주 많으며, 상업적으로 성공한 분야이고, 카메라에 쓰이는 초음파 액추에이터도 상업적으로 성공한 분야이다.

저자

M. Pasquale

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

정밀기계

연도

2003

권(호)

A106(1-3)

잡지명

Sensors and Actuators

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

142~148

분석자

주*호

분석물

• 기계 센서와 액추에이터.pdf [195,287 byte]

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