내 신청현황
종류	모집공고명	진행상태
신청내용이 없습니다.

첨단기술정보

home
알림마당
과학기술정보분석
첨단기술정보

공진주파수를 이용한 새로운 PZT 압전 센서에 의한 무게 측정

전문가 제언: ○ 압전 센서는 압전효과(piezoelectric effect)를 이용하여 압력, 가속도, 스트레인 및 힘 등을 전기신호로 변환하여 물리량을 측정하는 소자이다. 압전 센서는 석영(quartz), Pb(Zr,Ti)O3, Pb(La,Zr,Ti)O3 및 Pb(Zr,Ti,Sn)Oy로 만들어지며 최근 이에 대한 연구개발이 활발한 실정이다. 이것은 압전 센서가 바이오센서, 가속도계, 압력 센서 및 초음파 트랜스듀서와 같은 소자로 응용이 가능하기 때문이다.

○ 압전 센서는 다양한 프로세스의 측정용 툴로서 유용성이 입증되어 산업분야에서 품질보증(QA), 공정제어 및 연구개발에서 측정용 센서로 활용되고 있다. 압전 센서는 압축에 반응하는 EM(Electro-Mechanical) 시스템으로 볼 수 있지만 센싱소자는 휨(deflection)이 없다. 이것이 압전 센서가 견고하고 아주 높은 고유주파수 및 넓은 진폭에서 우수한 선형성을 갖는 이유이다. 압전 센서는 전자기장 및 방사선에 대한 비 민감성 때문에 열악한 환경에서도 사용이 가능하다. 따라서 이 압전 센서기술은 의학, 항공우주, 원자력 분야의 측정 장치에 적용된다.

○ 압전소자의 재료는 압전 세라믹과 단결정재료의 두 가지로 구분할 수 있는데, 세라믹재료(예: PZT 세라믹)는 단결정보다 압전상수/민감도가 매우 크고 또한 저렴한 소결공정으로 제작할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나 단점은 장기적인 안전성이 부족한 것이다. 따라서 압전 세라믹은 측정정도가 높지 않은 요건에서 사용된다. 단결정재료는 민감도가 떨어지지만 장기안정성은 압전 세라믹보다 더 높은 장점을 가지고 있다. 또한 어떤 압전소자(gallium phosphate, 전기석)는 온도에 매우 안정성을 갖고 있어서 센서가 1,000℃까지 동작이 가능하다.

○ 따라서 이러한 압전소자를 이용하여 최근에는 생체분자 검출에 PZT 압전소자 센서를 바이오센서로서 응용하고 있다. 이 글에서 제안된 PZT 압전 센서는 공진회로와 주파수/전압변환회로로 구성되어 높은 민감도(62.8㎐㎠/ng)를 시현하였다. 따라서 이러한 민감도는 기존 QCM(Quartz Crystal Microbalance)보다 300배나 좋은 것으로 나타나 앞으로 생체분자 측정에 적용성이 있음을 보여주었다.

저자: J.Z. Tsai, C.J. Chen,W.Y. Chen, J.T. Liu, C.Y. Liao, Y.M. Hsin
자료유형: 학술정보