바이오 모방공학

소개글

학교 수업시간 과제 입니다.

목차

1. 다음의 두가지 압전 재료 (piezoelectric material)가 센서나 구동기(actuator)로 쓰이는 원리를 조사하시오.
- 압전 세라믹 (piezoceramic or PZT)
- 압전 필림 (PVDF)

2. IPMC와 Conductive polymer의 구동 원리 및 인공 근육으로 적용 예를 조사하시오.

3. 탄소나노튜브가 센서나 구동기로 사용되는 원리 및 적용 예를 조사하시오.

4. 수업시간/참고자료에 언급한 것 말고 압전 물질을 이용하여 Inchworm 방식이나 stick-slip 방식으로 움직이는 구동기를 조사하고 구동 원리를 설명하시오.

본문내용

1. 다음의 두가지 압전 재료 (piezoelectric material)가 센서나 구동기(actuator)로 쓰이는 원리를 조사하시오.
- 압전 세라믹 (piezoceramic or PZT)
- 압전 필림 (PVDF)
압전 세라믹 액츄에이터는 세라믹 소재의 압전 특성을 이용, 전기를 입력에너지로 하여 변위 또는 발생력을 출력하는 전기식 액츄에이터이다. 즉, 압전 액츄에이터를 구성하는 압전 세라믹스에 전계를 인가하면 늘어나거나 수축하는 성질을 이용하는 것이라고 할 수 있다. 압전 세라믹스는 전자분야의 기초재료로 다양한 연구가 이루어져 왔으며, 그 활용은 레조네이터 등의 통신기기, 초음파 혈류계 등의 의료기기, LCD 백라이트용 트랜스포머, 초정밀 액츄에이터, 초음파 모터, 트랜스듀서, 각종 정밀 센서와 측정․계측기기 등으로 가정용에서부터 첨단 기술분야까지 광범위하게 이루어지고 있다. 또한 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술과 함께 마이크로 크기의 액츄에이터 및 센서 등의 제작이 가능해지고 있으며, 특히 최근에는 전기/기계 에너지에서 기계/전기 에너지로의 변환을 이용하는 단방향의 압전 세라믹스와 함께 두 가지 변환을 동시에 이용해 새로운 기능을 보이는 쌍방향성 제2세대 압전 세라믹스가 개발되어 이에 따른 활용범위도 확대되고 있다.
유전공학을 포함한 의료분야에서는 유전자내의 비정상적인 세포를 제거하고, 건강한 세포를 주입시키는 마이크로 로봇이나 유전자 세포를 핸들링하는 마이크로 도구의 개발이 진행되고 있다. 이러한 마이크로 도구의 경우, 초정밀 이송액츄에이터와 위치센서가 가장 핵심적인 요소기술의 확보 없이는 불가능하다.
이와 같은 초소형 수술 및 의료용 진단장치 등으로 활용되고 있다. 그리고 해양자원 활용을 위한 수중 측정장치, 탐색기술에 있어서도 압전 세라믹스의 응용기술이 활용되고 있어, 압전 세라믹스 분야의 광범위한 시장형성이 기대되고 있다.
본 보고서에서는 우선 압전 세라믹 재료의 기술적 특성을 살펴보고 이를 바탕으로 압전 세라믹 액츄에이터 관련 기술을 분석하였으며, 압전 세라믹 재료의 전체적 시장상황을 분석함으로써 압전 세라믹 액츄에이터 산업 동향과 시장 동향을 간접적으로 파악하였다.

(1) 압전 세라믹스의 정의 및 이용
압전 세라믹스는 전기적 에너지가 기계적 에너지로 또는 그 반대로 기계적 에너지가 전기적 에너지로 변환 될 수 있는 소재로서, 1970년대를 시작으로 1990년대에 본격적으로 연구개발이 이루어져 왔으며, 전자산업의 중요한 분야로 자리잡게 되었다.
국내에서는 대부분의 압전 세라믹스 원료와 응용부품을 전량수입에 의존하다가 1987년에서야 압전소자 제품을 생산하기 시작하였다. 원재료부터 최종 제품까지 대부분 국산화 기술에 대한 노하우를 가지고 있는 중소기업들이 다양한 품목을 생산하고 있다.

참고 자료

없음