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정량측정을 위한 나노압입용 미세가공 콤 드라이브

전문가 제언: ○ 최근에 들어 압입(indentation)은 금속, 유리?세라믹, 플라스틱, 섬유 등 모든 소재에 대한 탄성계수(elastic modulus), 경도(hardness), 잔류응력 등과 같은 기계적 물성의 정량측정에 확대 이용되고 있다. 비파괴 검사방식인 압입 측정시스템은 각종 플랜트의 위험개소에 장착되어 기계적 물성측정과 함께 시료변형을 실시간으로 감시함으로써 수명예측을 통한 각종 플랜트의 안전관리에 활용 가능한 장점을 갖는다.

○ 이러한 압입 응용시스템에는 전기적 입력과 기계적 힘을 상호 전환하는 변환기(transducer)가 구성된다. 변환기 내에는 압입하중과 변위를 측정하는 압입자(indenter)가 포함되고, 압입자에 형상과 기계적 물성이 미리 정해진 팁(tip)이 결합된다. 압입 측정시스템의 성능향상에는 변환기 설계개선을 통한 압입자 성능개선이 필요하다. 또한 변환기는 시스템 내부 공간의 제한으로 소형화가 필요하다.

○ 이 발명에 의한 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 변환기는 마이크로 레벨 이하의 초소형 측정시스템에 있어 종래 문제 개선에 적용할 수 있다. 이 변환기에는 구동(actuating)과 감지(sensing)를 위한 미세가공 콤 드라이브(micromachined comb drive)가 구성된다. 이 콤 드라이브는 종래에 비해 구동전극과 감지 커패시터의 중첩면적이 커져 압입하중이 증가하고 변위감지 감도가 향상된다.

○ 압입기술에 있어서 우리나라의 경우, (주) 프론틱스(Frontics) 사가 2000년부터 압입식 비파괴 인장물성측정시험기, 압입식 비파괴 잔류응력측정시험기 등을 개발, 판매하고 있다. 이 장비는 주로 국내외의 발전?석유 플랜트의 취약부에 대한 물성 측정?평가와 함께 잔류수명 예측에 의한 안전점검 등에 활용되고 있다.

○ 이 특허기술을 이용하기 위해서는 특허청구의 핵심기술인 미세가공 콤 드라이브에 대한 선행특허조사와 함께 미세가공 콤 드라이브의 구성변경 등 설계변경이 필요하다.

저자: Hysitron Incorporated
자료유형: 특허정보