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물체의 미소 이송을 위한 액추에이터(The actuator for micro moving of a body in a plane)

전문가 제언: □ 1980년대 후반 이후에 마이크로 전자 분야의 공정기술과 장치기술의 비약적인 발전으로 기존의 전기적 특성을 갖는 압전소자(piezoelement)로 센서나 혹은 마이크로 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)의 개발을 가능하게 하였다. 압전 액추에이터는 입력전압에 대하여 압전소자의 변위를 출력변위로 변환하고 증폭시키는 장치로서 기존의 전자 구동 액추에이터와 비교하여 발열량과 소음이 적고, 빠른 응답성과 소형 경량화가 가능한 장점을 갖고 있어 그 수요가 늘어나는 추세이다. 본 논문에서는 평면상에서 물체의 미소 이송을 위한 압전 액추에이터에 대한 연구를 수행하였다. 진동 빔이라고 부르는 혼합 초음파 압전 시스템의 연구에 기초를 두고 임의의 방향으로 물체를 이송할 수 있는 액추에이터의 시제품을 개발하였고, 컴퓨터 모델링을 이용하여 시뮬레이션을 하였고, 실험을 통하여 검증하였다.

□ 미국에서는 1999년부터 3년간 3,500만 달러의 연구비를 투입하여 현재보다 10배 이상의 성능을 가지는 압전 액추에이터 개발에 지원하고 있다. 현재의 압전 재료나 액추에이터의 구조의 개념이 혁신적으로 개선되어야 한다는 것이다. 이러한 액추에이터는 전통적인 방법으로는 불가능한 것으로 새로운 개념의 액추에이터가 개발되어야 가능하다. 이와 같은 고성능 경량 액추에이터가 성공적으로 개발될 경우 로봇 산업분야의 정밀 위치제어, 마이크로 기계가공분야의 테이블의 위치결정 등의 분야에서 대량으로 소요될 것으로 전망된다. 또한 기존의 회전 모터나 유압 액추에이터를 대체하여 항공기나 미사일 조종 날개 작동시스템과 로봇 작동시스템 등에서 혁신적인 변화를 가져 올 것이다.

□ 국내에서도 미세 정밀기기 제어에 사용되는 저온 소결 압전 액추에이터를 개발했다는 보고가 있다. 이 제품은 자동차용 주유 인젝터와 반도체 장비 등에 사용되고 있다. 그 밖에 국내의 한 벤처기업에서 컴퓨터용 카메라에 들어가는 압전 액추에이터를 개발 하여 대기업에 납품하고 있다고 한다. 이처럼 설계 기술이나 제작 기술은 선진국 수준에 도달하고 있지만, 압전 세라믹 재료, 자성재료 등의 재료 개발에 대한 기술과 연구가 미흡한 실정이다. 그러므로 이 분야의 산, 학, 연 협동 연구가 절실히 요구된다.

저자: Vasiljev, P; Borodinas, S; Yoon, SJ; Mazeika, D; Kulvietis, G
자료유형: 학술정보