초록 ▼

본 연구에서 개발한 LIPCA 작동기는
- 압전 세라믹을 이용한 Unimorph Actuator 중 가장 우수하다고 인정받고 있는 미국 NASA 개발 THUNDER 보다 작동 범위를 1.53배 이상 향상시켰고,
- 무게를 34% 이상의 경량화 하였다
- 또한, Unimorph Actuator의 성능을 예측할 수 있는 수학적 모델을 세계 최초로 창안하였고,
- 기계-전기 연계 가정변형률 유한요소 해석 프로그램을 개발하여 LIPCA 작동기 최적설계에 적용하여 그 성능을 향상 시킬 수 있었다
본 연구에서 개발

본 연구에서 개발한 LIPCA 작동기는
- 압전 세라믹을 이용한 Unimorph Actuator 중 가장 우수하다고 인정받고 있는 미국 NASA 개발 THUNDER 보다 작동 범위를 1.53배 이상 향상시켰고,
- 무게를 34% 이상의 경량화 하였다
- 또한, Unimorph Actuator의 성능을 예측할 수 있는 수학적 모델을 세계 최초로 창안하였고,
- 기계-전기 연계 가정변형률 유한요소 해석 프로그램을 개발하여 LIPCA 작동기 최적설계에 적용하여 그 성능을 향상 시킬 수 있었다
본 연구에서 개발한 LIPCA 작동기는
- 현재까지 개발된 어떠한 Unimorph Actuator보다 경량이고 작동 성능이 우수하여
- 소형 항공기나 미사일의 근육형 Control Surface로 활용될 경우 기존의 소형 비행체와 곤충형 로봇의 경량화와 기동성 향상에 기여할 것으로 예상된다

Abstract

A lot of effect has been made to develop compact actuators with high actuating force and large displacement. Most common actuators available in the market todat include bimorphs.

목차 Contents

• 제1장 연구개발과제의 개요...19
• 제1절 연구개발 및 목적...19
• 제2절 연구개발의 배경...19
• 제3절 연구개발의 필요성...21
• 1. 기술적 측면...21
• 2. 경제*산업적 측면...21
• 3. 사회*문화적 측면...22
• 제4절 연구개발 추진전략 및 체계...22
• 1. 연구개발 추진전략...22
• 2. 연구개발 추진체계...23
• 제2장 국내외 가술개발 현황...25
• 제1절 국내*외의 연구개발 내용 및 결과...25
• 제2절 국내의 기술경쟁력 및 확보가능성...26
• 1. 기술경쟁력...26
• 2. 기술수요 및 전망(기술의산업/공공연관성)...27
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과...29
• 제1절 서론...29
• 1. 압전 작동기의 연구현황 및 개념소개...31
• 2. 압전재료의 동작원리...42
• 제2절 압전 작동기 적층구조 설계 및 제작...44
• 1. 곡면형 압전 작동기 설계...44
• 2. Unimorph 작동기의 작동성능 예측 모델...45
• 3. 압전 작동기 설계...48
• 4. 압전 작동기의 단일 작동기 상수 비교...53
• 5. 압전 작동기 제작...54
• 제3절 압전 작동기의 열변형...55
• 1. 고전 적층이론(Classical Lamination Theory)...55
• 제4절 압전 작동기의 성능 시험...73
• 1. 압전 작동기 성능 시험...74
• 2. 초기 곡률이 다른 작동기 제작 및 성능 시험...79
• 3. 압전 작동기의 작동성능 시험결과...90
• 4. 압전 세라믹의 특성...91
• 제5절 압전 작동기의 작동특성 해석...94
• 1. 작동특성 해석용 선형 유한요소 프로그램 개발...94
• 2. 작동특성 해석용 비선형 유한요소 프로그램 개발...108
• 제6절 복합재 구조물의 3차원 경화 수치모사...120
• 1. 복합재 구조물의 3차원 경화 수치모사...120
• 제7절 연구방향 제시...137
• 1. Active Fiber Composite Actuator...137
• 2. 작동기 개발방향...141
• 제8절 압전 복합재료 작동기의 응용분야...141
• 1. 작동기의 응용분야...141
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...144
• 제1절 연도별 연구목표 및 평가착안점에 입각한 연구개발목표의 달성도...144
• 제2절 계획대비 달성도...145
• 제3절 대표적 성공사례...146
• 1. 세계적 수준의 압전복합재 작동기 LIPCA개발...146
• 제4절 기타 계획하지 않은 연구성과...147
• 1. MAV 개발...147
• 2. 초소형 무인 로봇 개발...147
• 3. 작동기 해석용 비선형 프로그램 개발 착수...147
• 4. 작동기 해석용 쉘요소 개발 착수...147
• 제5절 연구개발성과...148
• 1. 기술이전/활용...148
• 2. 연구결과의 산업화 설적...148
• 3. 특허출원/등록...149
• 4. 논문게재...150
• 5. 학술발표...152
• 6. NRL 해당기술 관련 수상실적...153
• 제6절 관련분야 기술발전에의 기여도...154
• 1. 홈페이지 운영 및 활용 현황...154
• 2. 연구기기 공동 활용...154
• 3. 국내외 연구기관과의 협력정도...154
• 4. 첨단기술정보 제공...155
• 5. 평가 자문 활동...155
• 6. Workshop, Seminar 개최...155
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...157
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...158
• 제7장 참고문헌...209