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유량감시용 열선유속계 MEMS 센서

전문가 제언: ○ MEMS는 반도체 공정, 특히 집적회로 기술을 응용한 마이크로머시닝 기술을 이용하여 구성된 ㎛단위의 초소형 센서나 액추에이터 및 전기 기계적 구조물을 말한다. 1970년대 반도체 제작기술 및 주변회로를 내장한 집적화된 센서를 개발하기 시작하고, 1980년대 초반에 스프링, 캔틸레버 등의 미세기계요소 등이 개발되었다. 1980년대 후반에는 마이크로 집게, 모터, 기어 등의 기판에서 분리된 미세구조물이 제작되었으며, 1990년대부터 센서, 논리회로 및 액추에이터가 집적회로의 형태로 발전되었다.

○ 마이크로머시닝 기술의 장점은 초정밀 미세가공을 통하여 소형화, 고성능화, 다기능화, 집적화가 가능하며 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고 집적시스템의 구현으로 양산이 가능하여 가격이 저렴하다. 현재 연구 중인 응용분야는 자기헤드, 프린터 헤드 등의 IT 기기분야, 의료기기분야, 센서, 자율제어 시스템과 같은 제어 계측기기 분야, 광학 기기분야 및 극소형 기계 등이다. 또한 우주산업, 군수산업 등에서 중요도가 커지고 있고 자동차 및 각종 가전제품에는 이미 응용되고 있는 실정이다.

○ MEMS 기술을 이용한 센서는 압력, 온도 및 유속측정 등에 응용되는데 이 글에서 기술한 열선유속계는 MEMS 센서를 이용한 새로운 세대로서 기존 센서(discrete device)에 비하여 소형화, 저비용 및 전 전력의 장점을 갖고 있다. 그러나 단점으로는 고 성능과 신뢰성을 위한 신호 처리에 인터페이스가 복잡한 단점이 있다. 그러나 ISIF(지능형 센서 인터페이스)의 MAF(Mass Air Flow) 센서 개발로 유속계의 성능 및 분해능을 향상시킨 것은 크게 주목할 만하다.

○ 실제로 열선유속센서는 기존에 이미 기체(공기 등)의 유속측정에 사용되었으나 액체유속측정에는 기포발생이나 증착 등의 단점으로 사용되지 않았다. 그러나 MEMS 기술을 사용함으로서 이러한 단점을 극복하고 물 등의 액체유속을 측정할 수 있게 되었다. 앞으로는 MEMS 기반 센서 기술이 유속뿐 아니라 여러 가지 측정기술에 더욱 발전해 나갈 것으로 기대된다.

저자: Massimiliano Melani, Lorenzo Bertini, Marco De Marinis, Peter Lange, Francesco D Ascoli, Luca Fanucci
자료유형: 학술정보