초록 ▼

1. 개발목표
기술개발 목표는 햅틱 엑츄에이터 모듈을 개발하는 것으로 다음과 같다.
- 엑츄에이터용 저온 소결 압전 조성 설계, 합성, 특성 평가 기술 개발
- 고밀도 적층 공정(slurry 배합, green sheet 제작, 소성 제어 등) 기술 개발
- 고변위, 저전력, 고성능의 햅틱 엑츄에이터 모듈 개발
- 햅틱 모듈 제어용 스마트 IC 개발
- 햅틱 엑츄에이터 모듈 구동 S/W 플랫폼 기술 개발
- 햅틱 엑츄에이터 모듈 구동 H/W 플랫폼 기술 개발
- 그래픽 상황 및 휴대폰의 상황

1. 개발목표
기술개발 목표는 햅틱 엑츄에이터 모듈을 개발하는 것으로 다음과 같다.
- 엑츄에이터용 저온 소결 압전 조성 설계, 합성, 특성 평가 기술 개발
- 고밀도 적층 공정(slurry 배합, green sheet 제작, 소성 제어 등) 기술 개발
- 고변위, 저전력, 고성능의 햅틱 엑츄에이터 모듈 개발
- 햅틱 모듈 제어용 스마트 IC 개발
- 햅틱 엑츄에이터 모듈 구동 S/W 플랫폼 기술 개발
- 햅틱 엑츄에이터 모듈 구동 H/W 플랫폼 기술 개발
- 그래픽 상황 및 휴대폰의 상황에 맞게 유용한 정보를 촉감으로 제시하는 햅틱 렌더링 기술 개발
- 양산용 압전 세라믹 소재 및 소자 제조 공정 기술 개발

2. 개발내용 및 결과
가. 엑츄에이터용 저온 소결 압전 조성 설계, 합성, 특성 평가 기술 개발
1) 엑츄에이터용 저온 소결 압전 조성 설계 및 원료 합성 기술 개발
2) 합성 원료의 입도, 미세 구조, 도메인 제어 기술 개발
3) 구조 해석 및 특성 평가 기술 개발
4) 입도 제어 및 분산 기술 개발
5) 원재료 하소 후 원료 분쇄 입도 (D50) 제어 기술
6) 압전 green sheet용 slurry 배합 및 점도 제어 기술 개발

나. 고밀도 적층 공정(slurry 배합, green sheet 제작, 소성 제어 등) 기술 개발
1) 고밀도 적층형 green sheet 제작 및 uniformity 제어 기술 개발
2) 전극 간 alignment 를 고려한 양산 정밀 적층 공정 개발
3) 수축율, warpage 제어
4) 소성 온도에 따른 전극과 세라믹과의 반응성, 소성 온도 고려한 전극재 개발
5) 적층 엑츄에이터 소자 특성 평가 기술
6) 적층 엑츄에이터 구조 설계 및 simulation 기술 개발
7) 적층 엑츄에이터 소재 및 소자 신뢰성 평가

다. 고변위, 저전력, 고성능의 햅틱 엑츄에이터 모듈 개발
1) 햅틱 엑츄에이터 모듈 설계 및 제조
2) 엑츄에이터 모듈 구조 설계 및 제조
3) 저전력, 소형화, 저가격의 엑츄에이터 모듈 설계
4) 압전소자의 성능을 향상시킬 수 있는 구동 메커니즘 시뮬레이션 및 설계
5) 힘 변위를 증폭/변환 시킬 수 있는 구동 메커니즘 설계
6) 휴대폰의 신뢰성 규격을 만족할 수 있는 엑츄에이터 모듈 설계
7) 350Hz 이내의 구동 주파수 및 위상, 진폭을 변경하여 다양한 촉각 정보를 전달할 수 있는 햅틱 엑츄에이터 모듈 설계

라. 햅틱 모듈 제어용 스마트 IC 개발
1) 소형 모듈 구동용 아키텍쳐 개발
2) 햅틱 모듈 구동회로부의 집적화 기술 개발
3) 햅틱 모듈 제어 스마트 IC 의 상품성 극대화를 위한 최적화(저전력, 소형화)

마. 햅틱 엑츄에이터 모듈 구동 S/W 플랫폼 기술 개발
1) PC 기반 통합 환경 테스트 플랫폼 개발
2) 복수 햅틱 엑츄에이터 제어를 위한 인터페이스 설계 및 구현
3) 햅틱 모듈 구동을 위한 디바이스 드라이버 설계
4) 햅틱 모듈 구동용 임베디드 시스템 기반 통합 개발 환경 플랫폼 구축
5) 멀티 채널 지원및 다양한 출력 파형 지원
6) 표준 휴대형 임베디드 플랫폼에서 동작 가능한 모듈 개발
7) 햅틱모듈 구동용 통합 환경 소프트웨어 최적화
8) 데모 서비스 구현

바. 햅틱 엑츄에이터 모듈 구동 H/W 플랫폼 기술 개발
1) PC 기반 통합 환경 테스트 플랫폼 개발
2) 복수 햅틱 엑츄에이터 제어를 위한 인터페이스 설계 및 구현
3) H/W 플랫폼의 크기 및 인터페이스의 표준화
4) 저전력 임베디드 환경 구축
5) 모듈 통합 테스트베드 구축
6) 시스템 통합
7) Set 적용을 위한 햅틱 모듈의 사이즈 최적화 및 조립성 개선
8) 사업화를 위한 재료비 절감 및 생산성 검증
9) 햅틱 모듈 구동용 통합 환경 하드웨어 최적화
10) 데모 서비스 구현

사. 그래픽 상황 및 휴대폰의 상황에 맞게 유용한 정보를 촉감으로 제시하는 햅틱 렌더링 기술 개발
1) Haptic Pattern Library 개발
2) Haptic Effect Generation Tool 개발
3) Haptic Effect 변환기술
4) 휴대폰상황 및 그래픽 상황에 맞는 Haptic Effect Generation Engine 개발
5) Auto Haptic Effect (AHE) 생성

아. 양산용 압전 세라믹 소재 및 소자 제조 공정 기술 개발
1) 양산용 소재 및 소자 제조 공정 기술 최적화
2) 시양산 공정 Set up 및 제조 공정 작업 표준화

3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
시장조사 업체인 가트너에 따르면 2010년 터치스크린 휴대용 기기 판매가 전년대비 두 배 가까이 증가할 것이며, 2013년에는 전세계 휴대용 기기의 절반 이상이 터치스크린을 장착할 것으로 내다본다. 현재 터치스크린의 햅틱 구현은 일반적으로 편심 모터나 리니어 슬라이드 모터가 사용되고 있으나 반응속도 등의 면에서 성능상의 한계를 보이고 있으며 이로 인해 압전소자를 이용한 진동모터를 이용한 햅틱엑츄에이터 모듈을 개발하였다. 이는 국내 햅틱스 연구의 폭을 넓히고 인프라를 갖추는 계기를 만들 수 있는 가능성을 확인하였으며, 향후에는 Touch feel에 대한 정량화를 제시함으로써, 국제적인 Haptics Society에서도 하나의 중심축이 되는 계기를 마련할 것으로 기대된다.

4. 적용분야
햅틱스 기술이 주목 받는 이유는 앞으로 햅틱스 기술이 적용되어 쓰이게 될 것으로 예측되는 주요 분야들이 다양할 뿐만 아니라 가까운 미래에 우리 생활 곳곳에 적용되게 될 것임이 분명하다. 주요 분야로는 차세대 컴퓨터용 HCI 인터페이스, 네트워크 기반 상호작용, 체험형 시뮬레이터, 오감 상호작용, 그리고 직관력을 높이는 장치 등이다.

(출처 : 부품소재기술개발사업 최종보고서 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1부품소재기술개발사업 최종보고서 초록 ... 2목차 ... 10I. 총괄과제 ... 18 제1장 서론 ... 18 제1절 기술개발대상 부품․소재 ... 18 제2절 기술개발 목표 ... 39 제3절 기술개발 내용 ... 39 제2장 본론 ... 42 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 42 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 77 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 88 제3장 결론 ... 91II. 세부과제 ... 92 II-1. 제1세부과제(수행기관: 하이소닉) : 압전소자를 이용한 햅틱 엑츄에이터 모듈 설계 및 제작기술 ... 92 제1장 서론 ... 92 제2장 본론 ... 103 제3장 결론 ... 198 부 록 ... 200 II-2. 제2세부과제(수행기관: 전자부품연구원) :압전 세라믹 소재, 적층 및 소자 제조 공정 기술 ... 206 제1장 서론 ... 206 제2장 본론 ... 216 제3장 결론 ... 273 II-3. 제3세부과제(수행기관: 경원산업) : 양산용 소재 및 소자 제조 공정 기술 ... 280 제1장 서론 ... 280 제2장 본론 ... 294 제3장 결론 ... 346 II-4. 제4세부과제(수행기관: 크루셜칩스(주)) :햅틱 엑츄에이터 피드백 구동제어 기술 ... 347 제1장 서론 ... 347 제2장 본론 ... 355 제3장 결론 ... 457 부 록 ... 459 II-5. 제5세부과제(수행기관: 팬택) : 햅틱 엑츄에이터 모듈 구동 SW 플랫폼 개발 ... 461 제1장 서론 ... 461 제2장 본론 ... 466 제3장 결론 ... 504 부 록 ... 505 II-6. 제6세부과제(수행기관: 팬택) : 햅틱 엑츄에이터 모듈 구동 HW 플랫폼 ... 512 제1장 서론 ... 512 제2장 본론 ... 517 제3장 결론 ... 540 부 록 ... 541 II-7. 제7세부과제(수행기관: 광주과학기술원) : 햅틱 렌더링 기술 ... 552 제1장 서론 ... 552 제2장 본론 ... 558 제3장 결론 ... 603 부 록 ... 604끝페이지 ... 630