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Kafe 바로가기주관연구기관 | (주)예일전자 |
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연구책임자 | 강윤규 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2017-10 |
과제시작연도 | 2016 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201800040282 |
과제고유번호 | 1415148710 |
사업명 | 소재부품기술개발 |
DB 구축일자 | 2018-09-22 |
키워드 | 골전도 스피커.액추에이터.진동.주파수.초소형. |
핵심기술
골전도스피커를 통해 진동이 소리로 변환되어 신체의 뼈나 피부를 통해 음성통화 및 음향 청취가 가능하게 하는 기술
최종목표
본 과제의 최종 목표는 스마트 웨어러블 디바이스 기기인 스마트 글라스등에 적용 가능한 L12.0mm X W8.0mm X T4.0mm의 초소형, 120dB 이상의 고성능 골전도 스피커 및 공정 기술 개발.
개발내용 및 결과
· 1차년도 개발 목표 결과
- 주관기관 : (주) 예일전자
1차년도 개발 목표는 기존 원형 골전도 스피커 대비 음향 특성이 110%
핵심기술
골전도스피커를 통해 진동이 소리로 변환되어 신체의 뼈나 피부를 통해 음성통화 및 음향 청취가 가능하게 하는 기술
최종목표
본 과제의 최종 목표는 스마트 웨어러블 디바이스 기기인 스마트 글라스등에 적용 가능한 L12.0mm X W8.0mm X T4.0mm의 초소형, 120dB 이상의 고성능 골전도 스피커 및 공정 기술 개발.
개발내용 및 결과
· 1차년도 개발 목표 결과
- 주관기관 : (주) 예일전자
1차년도 개발 목표는 기존 원형 골전도 스피커 대비 음향 특성이 110% 이상 향상된 원형 골전도 스피커 시제품 개발을 성공적으로 완수하는 것으로 고성능 골전도 스피커의 개발을 위하여 고등기술연구원에서 진행한 System Engineering 기반 설계와 가상해석기술을 바탕으로 제품에 대한 시험 제작을 통하여 최적의 모델을 도출하고 목표성능에 만족하는 원형 골전도 스피커를 개발하였다.
1. 개발 기술 제품 Size
원형 골전도 스피커 개발제품의 목표 Size는 ∅10 X 3.6T 수준으로 아래의 그림과 같이 설계 및 시제품 제작을 통해 성능목표를 만족하였다.
2. 제품 성능 확보
⦁ 기존 원형 제품 대비 및 성능 비교 (첨부 그림 참조)
☞ 사이즈 ; < 275% ( ∅15 X 5.5T → < ∅10 X 3.6T )
☞ 성능 ; > 110 % ( 105 → 115 dB )
시제품의 제품 성능평가를 위해 그림에 나타난 측정 시스템을 이용 하여 측정하였으며 측정결과 하기 그림에서 나타난 것 같이 기존 원형 제품보다 성능이 우수한 것으로 나타났다.
3. 시제품 제작을 통하여 기본 성능 및 기본 신뢰성 확보 기술 확보 완료.
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
라. 스마트 글라스등 골전도 스피커 기구 구조 해석을 통한 고성능 골전도 스커 Mounting 및 인클로져 원천 기술 개발 확보 완료.
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
4. 음장 회로 기술을 통한 고성능 AMP 개발에 따른 고성능, 고음질 골전도 스피커 원천 기술 확보 완료.
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
5. 1차년도 개발제품에 대한 개발 목표 대비 결과는 아래와 같다.
· 목표 성능 및 평가 방법
- 참여기관 : 고등기술연구원
5. 전자기장 Cyclic Symmetric 구조에 대한 성능 예측할 수 있는 M&S 시스템의 가상 해석 기술 개발 완료
6. 자기장 해석 및 구조 피로/내구성 해석 기술 완료.
7. 구조 시스템 음향 해석 기술 개발 완료
8. 골전도 스피커 전자기장 및 진동해석 모델 개발 완료
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
- 참여기관 2 신뢰성 기관 (한국산업기술시험원) :
9. 신뢰성평가기준 개발 _ 1차년도 목표 완료
-첨부 1. RS-KTL-2015-0000_골전도 스피커_기준안V1.0
-첨부 2. RS-KTL-2015-0000_골전도 스피커_해설서
10. 1차년도 정량적 성능 목표항목 검증 완료
-첨부 3 . 시험 성적서 제시
· 2차년도 개발 목표 결과
- 주관기관 : (주) 예일전자
2차년도 제품 개발 목표는 Cyclic 비대칭형 구조인 사각구조의 골전도 스피커 프로토 타입 제품을 개발하는 것으로 기존 사각 골전도 제품 대비 사이즈는 170%가 축소되고 성능은 기존 골전도 스피커 대비 음향 특성이 110% 이상 향상된 사각 골전도 스피커 시제품 개발을 성공적으로 완수하는 것으로 고성능 골전도 스피커의 개발을 위하여 고등기술연구원에서 진행한 System Engineering 기반 설계와 가상해석 기술을 바탕으로 제품에 대한 시험 제작을 통하여 최적의 모델을 도출하고 목표성능에 만족하는 사각 골전도 스피커를 개발하였다.
1. 개발 기술 제품 Size
사각 골전도 스피커 개발제품의 목표 Size는 L16.0mm X W5.0mm X T5.0mm 으로 아래의 그림과 같이 설계 및 시제품 제작을 통해 성능목표를 만족하였다.
2. 제품 성능 확보
⦁ 기존 골전도 스피커 (G사 제품)제품 대비 및 성능 비교 (첨부 그림 참조)
☞ 사이즈 ; < 175%
( L19.4mm x W9.0mm x T5.0mm → L16.0mm x W5.0mm x T5.0mm )
☞ 성능 ; > 110 % ( 115dB → 126 dB )
시제품의 제품 성능평가를 위해 하기 그림에 나타난 측정 시스템을 이용하여 측정하였으며 측정결과 그림 19에서 나타난 것 같이 기존 원형 제품보다 성능이 우수한 것으로 나타났다.
3. 2차년도에 메뉴얼 장비로 시제품 제작하여 제품 특성(음향성능, 최소 공진주파 수, impedance) 및 제품에 대한 수율 기술 확보 완료함.
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
4. 스마트 스마트 글라스등 사각형 골전도 스피커 기구 구조 해석을 통한 고성능 사각 골전도 스피커 최적화 장착 기술 개발 확보 완료
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 개발 수행 실적에 기술함.
5. 음장 회로 기술을 통한 고성능 AMP 개발에 따른 고성능, 고음질 골전도 스피커 원천 기술 확보 완료.
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 개발 수행 실적에 기술함.
6. 2차년도 개발제품에 대한 개발 목표 대비 결과는 아래와 같다.
: 목표 성능 및 평가 방법
- 참여기관 : 고등기술연구원
7. 전자기장 Cyclic Symmetric 구조에 대한 성능 예측할 수 있는 M&S 시스템의 가상 해석 기술 개발 완료
· 자기장 해석 및 구조 피로/내구성 해석 기술 완료.
· 구조 시스템 음향 해석 기술 개발 완료
· 골전도 스피커 전자기장 및 진동해석 모델 개발 완료
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
8. 초소형 골전도 스피커에 적합한 최적의 선형스프링 개발 완료
· 해석 또는 시험계획법을 적용한 원주 방향 비대칭형 사각 스프링 설계 및 열처리 기술
· 스프링의 탄성에 의한 동작으로 스프링 탄성 계수 조절(스프링 밴딩 및 스프링 탄성 다리 길이)에 의한 주파수 컨트롤 가능함에 의한 저역 및 고역에 대한 성능 효율 증가
- 참여기관 2(한국산업기술시험원) - 성적서 첨부
9. 골전도 스피커 성능 검증 완료
10. 골전도 스피커 신뢰성 검증 완료
11. 골전도 스피커 추가 신뢰성검증 완료
· 3차년도 개발 목표 결과
- 주관기관 : (주) 예일전자
3차년도 제품 개발 목표는 2차년도 Cyclic 비대칭형 구조인 사각 구조의 골전도 스피커 프로토 타입 제품 평가품을 바탕으로 기존 사각 골전도 제품 대비 사이즈는 227%가 축소되고 성능은 기존 골전도 스피커 대비 음향 특성이 110% 이상 향상된 초소형 고성능 사각 골전도 스피커 준양산 시제품 개발을 성공적으로 완수하는 것으로 고성능 골전도 스피커의 개발을 위하여 고등기술연구원에서 진행한 System Engineering 기반 설계와 가상해석기술을 바탕으로 제품에 대한 시험 제작을 통하여 최적의 모델을 도출하고 목표성능에 만족하는 초소형 사각 골전도 스피커를 개발하였다.
1. 개발 시제품 Size
사각 골전도 스피커 개발제품의 목표 Size는 L12.0mm X W8.0mm X T4.0mm 으로 아래의 그림(그림 20)과 같이 설계 및 시제품 제작을 통해 성능목표를 만족하였다.
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 개발 수행 실적에 기술함.
2. 제품 성능 확보
⦁ 기존 골전도 스피커 (G사 제품)제품 대비 및 성능 비교 (첨부 그림 참조)
☞ 사이즈 ; < 227%
( L19.4mm x W8.0mm x T5.0mm → L12.0mm x W8.0mm x T4.0mm )
☞ 성능 ; > 110 % ( 115 dB → 126 dB )
시제품의 제품 성능평가를 위해 그림에 나타난 측정 시스템을 이용하여 측정하였으며 측정결과 그림 24에서 나타난 것 같이 기존 원형 제품보다 성능이 우수한 것으로 나타났다.
3. 최종 목표인 초소형 사각 골전도 스피커 시제품 설계 및 제작 기술 개발
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
4. 고성능 제품 모듈화 기술 개발
· 초소형 스피커 + 기구 제작 모듈화 기술 개발
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
5. 음장 회로 기술을 통한 고성능 AMP 개발 및 성능 최적화 기술 개발.
· 초소형 스피커 + AMP 모듈화 기술 개발
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
6. 준양산 제품 공정 및 준양산 자동화 장비 설계 및 제작 기술 개발
· 준양산 제품 공정 기술 개발
· 준양산 최첨단 자동화 장비 설계 기술 개발
· 준양산 자동화 장비로 시제품에 대한 신뢰성 검증
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
7. 3차년도 개발제품에 대한 개발 목표 대비 결과는 아래와 같다.
· 목표 성능 및 평가 방법
- 참여기관 1 (고등기술연구원) :
8. 시작제품 개선 및 신뢰성 분석 결과 반영 최적화
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
9. 음질 분석 및 음원 인지 민감도 예측 기술 개발
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
10. 음향성능 최적화 기술 개발
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
11. Encloser 최적 설계 및 Mounting 기술 개발에 의한 저주파수 성능 향상
: 기술 확보에 대한 상세 내용은 하기 기술 개발 수행 실적에 기술함.
- 참여기관 2 신뢰성 기관 (한국산업기술시험원) :
성적서 첨부
12. 골전도 스피커 성능 검증 완료
13. 골전도 스피커 신뢰성 검증 완료
14. 골전도 스피커 추가 신뢰성검증 완료
기술개발 배경
웨어러블 디바이스의 스마트 글라스에서 소리를 진동으로 변환하여 골전도에 전달하여 음성 신호 전달 기능을 하는 골전도 스피커는 스마트 글라스의 핵심부품으로 자리 잡고 있음. 또한 시장에서는 제품에 대한 소형화 및 고성능 및 고음질의 소재 부품을 요구 하고 있는 상황임
핵심개발 기술의 의의
· 개발제품은 웨어러블 스마트 디바이스에 적용되는 부품으로 차세대 스마트 글라스(HMD)기기 등의 핵심 부품인 골전도 스피커(bone Conduction Speaker)로 시장의 요구 사항에 빠른 대응이 필요하며, 글로벌 및 국내 고객사 등에서 당사의 확보특허기술을 활용한 제품 기술 개발 요청을 하고 있어 핵심기술 개발이 필요하며 수출 지향적인 제품임.
· 또한 이동통신용 웨어러블 스마트 디바이스는 2014년도 정부 산업기술 혁신계획 4대 분야 13개 대형융합 과제에 포함되어 있으며 정부가 2020년까지 웨어러블 스마트 디바이스 시장 세계 점유율 40%를 목표로 하는 차세대 핵심 기술 사업이며 이에 따른 웨어러블 스마트 디바이스 분야에 대한 핵심 부품 기술 개발이 필요하다.
· 골전도 스피커 부품은 기술 확보 및 경쟁력이 높으며 평가 기준에 대한 국·내외에서 명확한 기준이 마련되지 않은 상태이므로 골전도 스피커에 대한 기술 확보 및 평가 기준 마련 시 독보적인 기술 확보 가능하고 해외 파급효과가 클 것임.
· 기술 개발 제품은 초정밀 제품으로 초정밀 가공 설계 및 제작 기술, 대량 양산이 가능한 최첨단 자동화 공정 설계 및 제작 기술이 필수적으로 필요하다.
적용 분야
스마트 글라스, 스마트 워치, 스마트 헬멧, 스마트 모자 , AR/VR 등 웨어러블 디바이스 제품에 적용 가능함.
1) 스마트 글라스
· 선글라스에 골전도 스피커 적용.
· 적용 내용 : 선글라스를 통해서 전화 통신 및 음악 감상 가능.
2) 스마트 워치
· 스마트 워치에 골전도 스피커 적용.
· 적용 내용 : 손가락을 통해 음성 전달 가능.
3) 스마트 헬멧
· 헬멧에 골전도 스피커 적용.
· 적용 내용 : 헬멧 착용 후 헬멧을 통해서 전화 통신 및 음악 감상 가능.
4) 구글 글라스
· 구글 글라스에 골전도 스피커 적용.
· 적용 내용 : 구글 글라스를 통해서 통신 가능
5) AR/ VR 스마트 기기에 적용
· AR/VR에 골전도 스피커 적용.
· 적용 내용 : AR/VR를 통해서 음악 청취 및 통신 가능.
(출처 : 최종보고서 초록 9p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
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