초록 ▼

○ 압전효과(Piezoelectric effect)는 결정체에 응력(mechanical stress)을 주면 그 결정체 주변에 전하가 발생(분극현상, polarization)하는 현상으로 전하량은 응력에 비례한다. 외부에서 결정체에 전계를 인가하면 변형이 발생하는데 그 크기는 전계의 크기에 비례하며 역압전 효과(converse piezoelectric effect)라고 한다.

○ 이러한 압전효과를 이용한 압전 센서는 가속도센서, AE(Acoustic Emission)센서 및 충격센서 등이 있다. 압전 액추에이터

○ 압전효과(Piezoelectric effect)는 결정체에 응력(mechanical stress)을 주면 그 결정체 주변에 전하가 발생(분극현상, polarization)하는 현상으로 전하량은 응력에 비례한다. 외부에서 결정체에 전계를 인가하면 변형이 발생하는데 그 크기는 전계의 크기에 비례하며 역압전 효과(converse piezoelectric effect)라고 한다.

○ 이러한 압전효과를 이용한 압전 센서는 가속도센서, AE(Acoustic Emission)센서 및 충격센서 등이 있다. 압전 액추에이터 또는 모터는 역압전 효과를 이용한 것으로 산업용, 의료용 및 군사용으로 응용되고 있다. 또한 압전 특성이 우수한 PZT(Lead Zirconate Titanate)가 압전소자로 개발되어 MEMS와 같은 미세기술 분야의 액추에이터에 대한 연구개발이 선진국을 중심으로 활발한 실정이다.

○ 최근에는 마이크로 로보틱스 및 의료분야 등의 연구개발에서 1㎣보다 작은 크기의 액추에이터가 필요하여 고출력, 고정밀도, 빠른 응답시간 및 간단한 설계와 운전이 요구되고 있다. 따라서 이 글에서는 이러한 요건에 부합하는 다양한 액추에이터가 검토되었는데 역압전 효과를 이용한 압전 초음파 액추에이터가 가장 적합한 것으로 판단되었다. 이것은 이 액추에이터가 크기의 축소(scalability)뿐 아니라 전술한 요건을 만족하기 때문이다.

○ 압전 초음파 액추에이터의 국내기술 수준은 소규모의 제품 개발 및 특성 구현에는 괄목할 만한 성장을 보이나, 산업발전에 기여할 수 있는 실용화는 아직 미비한 실정이다. 압전 액추에이터는 미소정밀 제어가 가능하고 소형이면서 대출력을 요구하는 전자재료로서 카메라 셔터용, 잉크젯 프린터 헤드, 스윙동작형 LCD이미지센서, 압전팬, VTR 헤드 등에 응용하기 위해 개발하고 있으며 일부는 삼화콘덴서, 대성전기, 하이트론 시스템 등에서 생산하고 있다(MCT-net, 2006. 6).

○ 앞으로 소형경량(micro/milli-scale)의 압전 초음파 액추에이터의 실용화를 위해서는 구동원, 압전재료 및 효율향상(현재 20% 수준) 등에 대한 연구개발이 더욱 필요하다.