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기능성유체 ECF를 이용한 마이크로 액압시스템

전문가 제언: ○ 최근 기능성유체를 이용한 새로운 액추에이터의 연구가 활발하다. 기능성유체는 ERF(전기점성유체)에 전기장을 가할 때 생기는 가역적인 점성변화와 같이 외부자극에 의해 특유의 기능성을 발현하는 유체를 총칭한다. 기능성유체의 기능과 특성을 이용하면 종래의 액추에이터에는 없는 고기능을 가진 액추에이터를 실현할 수 있다. 대표적인 기능성유체로는 1) 자성유체, 2) MRF(자기점성유체), 3) ERF, 4) ECF(전기공액유체) 등이 있다.

○ MRF, ERF에서는 점성을 외부자극으로 변화시킬 수 있어 마이크로화에 대응할 수 있는 가동부가 없는 밸브를 실현할 수 있다. 가동부와 습동부를 갖지 않기 때문에 소형이며, 신뢰성이 높고, 오염에 강한 특징을 갖는다. 따라서 기능성유체는 액추에이터, 밸브, 가변 제진기(damper), 크러치(clutch), 브레이크, 실(seal) 등에 응용된다. 이 해설논문에서는 ECF를 이용한 마이크로 액압시스템과 ECF의 마이크로 액추에이터에의 응용에 대해 해설한다.

○ 수백 μm 크기의 미소한 침전극과 링 전극을 ECF 속에 넣고 두 전극에 수 kV의 직류전압을 가하면 ECF 제트(jet)가 발생한다. 발생한 제트의 압력은 수십 kPa이므로 펌프나 컴프레서를 필요로 하는 유공압시스템 대신 마이크로 액압원으로 이용할 수 있다. ECF는 마이크로모터, 마이크로 인공근육셀, 인공마이크로핑거, 인공마이크로핸드, 인공마이크로 암(arm), CPU 강제액냉펌프 등에 용용 되고 있다.

○ NDSL 검색에 의하면 ECF를 이용한 마이크로 액압시스템 연구는 일본에서 제일 활발하며 벨지움 등에서도 수행되고 있다. 국내에서는 한국기계연구원과 울산대학 등에서 수행되고 있으나 일본에 비해 연구수준이 미약한 편이다. 앞으로 마이크로 액압원의 응용이 확대?발전할 것으로 기대되므로 국내에서도 MEMS 개발과 연계하여 기능성유체를 이용한 마이크로 액추에이터의 연구가 활성화 되어야할 것이다.

저자: Shinichi Yokota
자료유형: 학술정보