프로젝트 소개
본 과제는 스마트폰, 태블릿 PC 등 모바일 정보기기에 사용되는 스마트 액추에이터의 핵심 부품인 압전 세라믹 소재를 개발하는 연구임. 특히, 인체와 환경에 유해한 납 성분을 사용하지 않는 '무연' 소재를 통해 더욱 안전하고 효율적인 진동 및 촉각 피드백(햅틱) 장치를 구현하는 것을 목표로 함.
연구 목표는 진동가속도 2.0G 이상, 동작 전압 75V 이하, 소비전력 0.2W 이하의 무연 압전 햅틱 액추에이터 시제품을 제작하는 데 있음. 저전계(2kV/mm 이하) 구동이 가능하며 온도 안정성(변형율 변화 ≤±20%) 및 반복 피로 내구성이 우수한 저온 소성용 무연 소재를 개발하고, 비귀금속 전극을 적용한 적층형 소자 및 모듈 특성을 구현하는 것임. 핵심 연구 내용은 유전손실이 감소된 950℃ 저온 소성 가능한 조성 적용 및 전기비저항이 낮은 비귀금속(Cu-Ag) 전극을 활용한 적층형 소자 및 모듈 제작임. 또한, 세라믹/세라믹 나노 복합소재 합성 기술 개발, 무연 압전 소재의 열충격 저항성 개선 및 유전손실 저감 연구, 압전 진동자의 스트레스 개선 및 저주파화를 고려한 구조 설계 등이 포함됨. 기대 효과는 온도 안정성이 우수한 무연 압전 소재 기술 및 비귀금속 내부 전극 소재와의 저온 동시 소성 적층 기술 확보를 통해 모바일 기기용 스마트 액추에이터 부품을 개발하는 것임. 이를 통해 저전계 구동 조건에서 고변형률을 나타내는 무연 압전 세라믹 소재를 구현하고, 모듈화 과정에서 발생하는 전기적/회로적 문제를 해결하여 모바일 기기 동작에 최적화된 소재 특성을 확보하는 데 기여함.