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소형 압전 모터(Miniature piezoelectric motors)

전문가 제언: □ 압전 모터는 압전 세라믹을 이용한 압전 초음파 모터를 말하며, 인간의 청력으로 감지할 수 없는 20kHz 이상의 초음파를 발생시켜 고정자와 회전자의 마찰에 의해 구동력을 갖는 저속, 고 토크의 차세대 모터이다. 이 모터는 재래식 전기모터와 비교하여 반응속도가 빠르고, 정밀위치제어가 가능하고, 자체 브레이크 기능이 있어 감속 기아가 불필요하고, 소형화가 용이하며, 소음이 없고 자계 및 고주파의 영향을 받지 않는 많은 장점이 있어, 고토크 저속을 필요로 하는 응용분야에 적용되고 있다. 주 용도로는 로봇의 관절, 반도체 제조장비, 카메라 렌즈, 프린터 및 복사기 종이 공급, 시계 침 구동, 의료장비 , 군사무기 기타 자동차 분야 등에 널리 이용되고 있는 미래의 최첨단 모터로서 업계의 비상한 관심이 모아지고 있다.

□ 이러한 최첨단의 모터에 대한 연구 개발이 미국, 일본, 독일 등 많은 국가에서 수행되고 있고, 미국에서는 주로 기반기술 분야와 군사용으로, 일본은 산업계의 요구에 따라 연구를 하고 있다. 이미 전화기의 카드 이송용 모터를 비롯하여 자동차의 사이드밀러를 접는 모터 등 실생활에 활용되고 있다. 그러나 압전 모터는 마찰에 의해 구동되기 때문에 온도 상승, 마모 및 파손 등으로 일정한 진동 변위의 유지가 어려워 그 동안 실용화에 어려움이 많았다. 앞으로 압전 특성이 우수한 고강도 압전 세라믹 소재의 개발과 열 방출이 우수한 모터의 구조 설계 기술, 제어회로 설계 분야에서 더욱 연구가 수행 되어야 한다.

□ 국내에서도 반도체 재조용 압전 모터가 한국과학기술원과 (주)피에조테크놀로지에서 개발되어 일부 상품화되고 있고, 현재 스크린과 블라인더를 구동하는데 이용되고 있다. 외국에서 개발된 압전 모터 보다 1.5배 이상 토크가 크고 대량생산이 가능 하다고 한다. 한국과학기술연구원에서는 나노 위치제어용 압전 리니어 모터를 개발하는데 성공하였고, 특허출원 중이다. 앞으로 1~2년 내에 상용화가 되리라 기대된다. 이 모터는 정밀광학제어장치 정밀공작기계의 등직선 운동을 필요로 하는 산업분야에 활용 가능하며, 반도체 제조 및 정밀 선반장비에 필요한 XY 테이블 이송 모터를 현재 대부분 수입하여 사용해 오고 있는 우리의 실정을 감안 할 때, 수입 대체 효과는 물론이고 충분한 국제 경쟁력을 가지고 있기 때문에 기술 및 제품 수출도 크게 기대되고 있다.

저자: Morita, T.
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