압전일렉트릿을 이용한 하이드로폰: 진동 음향 영상기술의 대안 장치

전문가 제언

○ 하이드로폰의 최초 사용은 1차 세계대전시 독일이 잠수함을 사용하기 시작하면서부터이다. 그러나 본격적인 사용은 1940년대 2차 세계대전 중이었으며, 이 시기에 거의 오늘날 형태의 하이드로폰이 완성되었다.

 

○ 1940년대 이래 오랫동안 하이드로폰의 구동 다이아프램 재료로서 세라믹 압전소자(piezoelectric)가 사용되었다. 그 후 강유전체 고분자 재료인 PVDF가 개발되고 하이드로폰에 적용되면서 군사용뿐만 아니라 산업용과 의료용 등 다양한 분야에서 활용되기 시작했다. 세라믹 압전소자의 임피던스는 물의 임피던스보다 수 십 배 크지만 PVDF의 임피던스는 불과 4 배 정도 크기 때문에 임피던스 매칭에서 훨씬 유리하다.

 

○ PVDF 하이드로폰의 여러 장점에도 불구하고 압전 계수가 작아서 사용 범위가 극히 제한되는 한계를 갖고 있다. 이 논문에서 제안하는 압전일렉트릿을 이용한 하이드로폰은 이를 어느 정도 극복할 것으로 보인다.압전일렉트릿은 자연에도 존재하지만, 오늘날 대부분의 상업용 압전일렉트릿은 fluoropolymer 같은 합성 고분자 재료로부터 만들어진다.

 

○ 하이드로폰의 빼놓을 수 없는 이용 분야는 의료용 초음파 시스템이다. 국내 벤처기업인 메디슨이 의료용 초음파 기기를 생산하고 있으나, 여기에 쓰이는 하이드로폰은 별도로 조달하는 것으로 알고 있다. 수년 전 모 연구소와 협력하여 국산화 개발에 착수했다는 소식을 들었다.

 

○ 아직 국내에서 압전일렉트릿을 이용한 하이드로폰을 개발한 사례는 찾을 수 없다. 이에 대한 국내 연구 노력은 국방과학연구소와 한국해양과학기술원, 한국해양대학교, 부경대학교, 연세대학교 등 많은 기관에서 활발히 이루어지고 있다. 이 중 연세대학교는 의료용 초음파 기술에 중점을 두고 있다. 또한 한국표준과학연구원의 음향연구팀은 국가표준확립 차원에서 새로운 하이드로폰 개발과 성능평가에 노력을 기울여 국제도량형기구(BIPM)로부터 세계 최고 수준을 인정받고 있다. 이는 앞으로도 국내 하이드로폰 기술개발을 지속해야 하는 이유이기도 하다.

 

 

저자

L J de Medeiros, H A S Kamimura, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2015

권(호)

26()

잡지명

Measurement Science and Technology

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

09510201~09510208

분석자

은*준

분석물

• 압전일렉트릿을 이용한 하이드로폰- 진동 음향 영상기술의 대안 장치.pdf [532,424 byte]

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