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어레이형 압전체 복합소자의 개발

전문가 제언: ○ 소나(sonar; sound navigation and ranging)는 바닷 속 물체를 탐지하거나 확인하는 목적으로 사용되는 음향표정장치를 의미한다. 좁은 의미로는 수중청음기 또는 음향탐지기를 의미하기도 한다. 바다 속에서는 전자파 또는 레이더파는 전달되지 않으므로 초음파를 사용한다. 즉 발사된 초음파가 미확인 물체에 닿으면 반사되는 성질을 이용한 것이다. 이 장치는 어군탐지기나 군사무기용으로 사용된다.

○ 이 장치에 사용되는 핵심부품은 트랜스듀서(transducer)이다. 이것은 음향에너지를 전기에너지로, 또는 전기에너지를 음향에너지로 변환시키는 기능을 한다. 이 기능은 강유전체인 압전성을 응용한 것이다. 즉 압전체 표면에 전기신호를 가하면 음향 신호가 발생한다. 이 신호가 물체에 전달된다. 반대로 반사되어 온 음향신호가 압전체에 닿으면 전기신호로 바꿀 수 있다. 이때 사용되는 압전체 소자는 주로 티탄산바륨(BaTiO3)이나 PZT(Pb(Zr,Ti)O3)와 같은 세라믹 재료이다.

○ 트랜스듀서의 성능을 향상시키는 방법 중에는 동일한 압전체를 여러 개 사용하는 경우가 있다. 이 경우에는 압전체의 특성이 불균일하고, 상호 간섭현상이 발생하기 쉽다. 본 문헌은 동일한 규격을 가진 압전체를 하나의 모듈로 만든 어레이형 압전체를 소개하고 있다. 어레이형 압전체를 만드는 과정에서 에폭시 수지나 디커플링 재료인 실리콘을 사용했다. 그 결과 특성이 균일하고 안정적인 압전 특성을 나타내는 어레이형 압전체 복합소자를 개발했다.

○ 우리나라에서는 가전용 세라믹 압전소자는 원료를 수입하여 피에조테크(주) 등의 중소기업체에서 제조하고 있다. 소나 장치의 경우는 어선용, 레저용, 등의 수요가 증가하고, 특히 군수용으로 필요성이 높아지고 있어서 본 사업에 참여하는 기업이 증가하고 있다. 국내에서는 소나테크(주)가 소나빔이라는 상표로 장치를 판매하고 있으나 압전체는 수입에 의존하고 있다. 그 외에 압전체에 관한 응용 연구에 대해서는 다수의 대학 또는 연구기관에서 논문이 발표되고 있다.

저자: S.F. Huang, X.J. Lin, D.Y. Xu, M.J. Zhou, M.M. Li, S.H. Xie, X.Cheng,
자료유형: 니즈학술정보