초록 ▼

1. 단계최종목표
인체 귀의 달팽이관과 같이 음파의 주파수인 20Hz에서 20kHz의 음향 신호 중 잡음 성분을 제외한 의미 있는 정보를 가진 주파수 영역의 감도를 가변적으로 선택할 수 있는 마이크로 폰을 개발하고 또 인체 귀의 반고리관의 역할을 수행 할 수 있는 가속도 및 경사각센서를 개발하여 단일 모듈화 함으로서 최종적으로 인간 귀의 기능과 흡사한 지능 로봇용 생체모방형 smart MEMS ear를 개발
2. 개발내용 및 결과
마이크로 폰의 경우 multi-cantilever형 및 원형 membrane형 두 가지

1. 단계최종목표
인체 귀의 달팽이관과 같이 음파의 주파수인 20Hz에서 20kHz의 음향 신호 중 잡음 성분을 제외한 의미 있는 정보를 가진 주파수 영역의 감도를 가변적으로 선택할 수 있는 마이크로 폰을 개발하고 또 인체 귀의 반고리관의 역할을 수행 할 수 있는 가속도 및 경사각센서를 개발하여 단일 모듈화 함으로서 최종적으로 인간 귀의 기능과 흡사한 지능 로봇용 생체모방형 smart MEMS ear를 개발
2. 개발내용 및 결과
마이크로 폰의 경우 multi-cantilever형 및 원형 membrane형 두 가지를 개발하였다. Multi-cantilever형 마이크로 폰을 이용하여서는 $-90^{\circ}\sim+90^{\circ}$ 범위에 위치한 음원의 위치 추적이 가능하다. 제작된 원형 membrane형 마이크로 폰의 성능을 측정한 결과 0~10000Hz 주파수대역에서 $39.6{\mu}V$/Pa의 감도를 가져 기존의 사각형 마이크로 폰에 비해 감도가 197% 향상되었음을 확인하였다.
개발된 가속도센서는 electroplating 기반 2축 가속도센서로써 가속도에 따른 omega 서스펜션의 움직임을 정전용량 변화로 감지함으로 가속도를 측정하였다. 제작된 가속도센서의 x축 감도는 0.215mV/g, y축 감도는 0.247mV/g로 신호 보정 없이 10% 미만의 감도 차이를 얻을 수 있었다.
마이크로 채널 내에서의 수은 방울의 이동을 이용한 가변저항형 경사각센서는 경사각에 따른 수은 방울의 이동을 저항 변화로 감지하여 경사각도를 측정하였다. 제작된 센서는 $0^{\circ}\sim360^{\circ}$ 의 넓은 구간에서 선형성을 가지며 hysteresis error가 없고 반복성이 좋음을 확인하였다.
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
생체모방형 smart MEMS ear를 통해 개발된 multi-cantilever 및 원형membrane type 마이크로 폰, electroplating 기반 2축 가속도센서, 마이크로 채널 내에서의 수은 방울의 이동을 이용한 가변저항형 경사각센서는 국내외를 통하여 개발 선례가 전무한 신개념 디바이스로서 향후 지능 로봇을 위한 감각기관용 센서 분야를 선도할 수 있을 것이다. 또한 개발 단가를 감소시키고, 새로운 분야의 시장영역을 개척 및 선점하여 MEMS 소자의 상용화에 앞장서게 될 것이다.
4. 적용분야
본 연구를 통해 개발된 마이크로 폰은 고감도 광대역 음향 센서 시장에 적용 가능할 것이며, 가속도센서 및 경사각센서는 차량 등과 같은 각종 운동체의 자세제어를 위한 소자로 활용 될 수 있을 것이다.

목차 Contents

• 제 1 장 서론 ...5
• 제 1 절 연구개발의 과학기술, 사회경제적 중요성 ...5
• 제 2 절 국내외 기술개발 동향 ...6
• 제 3 절 연구 목표 ...7
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ...8
• 제 1 절 마이크로 폰 ...8
• 제 2 절 가속도센서 ...12
• 제 3 절 경사각센서 ...13
• 제 3 장 연구 결과 ...15
• 제 1 절 마이크로 폰 ...15
• 제 2 절 가속도센서 ...18
• 제 3 절 경사각센서 ...19