'힘 표준'측정ㆍ평가…응용기술 개발
힘이란 물체에 작용해 모양을 변하게 하거나 운동상태를 변하게 하는 원인으로 정의된다.
힘은 보통 뉴턴(N)이라는 단위로 표현하는데 사과 반쪽을 들고 있을 때 손이 느끼는 무게를 1N으로 정의한다.
힘은 세기에 따라 미세한 힘과 거대한 힘으로 구분할 수 있는데 먼지의 알갱이를 들 때 드는 힘은 대략 10억분의 6.7N(6.7×10- )정도.
반대로 대형교량의 받침대을 지지할 때 드는 힘은 1억N정도로 엄청나다.
힘을 얼마나 정확하게 측정할 수 있느냐는 날이 갈수록 중요해지고 있다.
대용량 힘은 물론이고 미시과학기술분야의 발전으로 극히 미미한 힘의 측정도 필요해지고 있다.
예를들면 분자간에 서로 작용하는 힘을 정확하게 측정할 수 있을 정도의 능력을 갖추면 나노정보저장소자나 분자 모터와 같은 첨단기술분야에 요소기술로 활용될 수 있다.
한국표준과학연구원 물리표준부 힘 측정 및 평가연구실(연구책임자 강대임)은 조금은 생소하게 느껴지는 힘의 표준을 정립하고 이를 정확하게 측정할 수 있는 기술개발에 적극 나서고 있다.
연구실은 지금까지 힘표준기의 정확도를 정량적으로 평가할 수 있는 기술을 독자적으로 개발해 우리나라 힘표준능력을 선진국수준으로 향상시켰다는 평가를 받고 있다.
크게 보면 힘측정기술과 힘평가기술 두분야로 나눠 연구를 진행하고 있는데 궁극적인 목표는 힘측정과 평가 그리고 응용기술을 완성시키는 것이다.
연구실은 100kN 및 500kN 용량의 실하중 힘표준기의 정확도를 평가했고 일본,독일과 같은 선진국이 보유하고 있는 힘표준기들의 정확도를 평가해줘 대외적으로도 실력을 인정받고 있다.
힘의 측정 및 평가기술은 기초물리에 해당하는데 모든 물체는 힘을 받거나 힘을 갖기 때문에 이를 측정,평가하는 기술은 산업 전반은 물론 우리의 일상생활에 폭넓게 사용된다.
연구실은 물체에 외력이 가해졌을 때 나타나는 형상의 변화 정도인 스트레인(strain)을 측정할 수 있는 스트레인게이지 기술과 피에조(piezo)기술,멤스(MEMS)기술을 이용한 힘측정기술 개발에 관심을 기울이고 있다.
연구실은 스트레인 게이지 기술을 이용해 로봇 정밀제어에 쓸 수 있는 핵심센서인 기둥형 6축 로드셀을 개발했다.
로드셀은 무게나 중량을 감지하는 센서의 일종으로 힘을 제어하는데 쓸 수 있다.
예를들어 산업용이나 개인용 로봇이 미끄럽고 깨지기 쉬운 계란을 잡아야한다고 하면 손에 해당하는 그리퍼(Gripper)에 적당한 힘을 주도록 해야하는데 이때 정밀 로드셀이 필요하다.
연구실이 개발한 로드셀은 스트레인 게이지를 최적화된 조합으로 배치한 원통형으로 로봇의 팔부위에 부착해 쓸 수 있다.
이 6축로드셀은 기존 4축 로드셀에 비해 가격경쟁력을 갖추고 있어 가사용 로봇에 채택될 수 있을 것으로 보이고 이외에 댐,교량,해양구조물,건축구조물 등의 안전관리용으로도 활용될 수 있을 것으로 연구진은 보고 있다.
연구실은 또 미국의 위스콘신 메디슨(Wisconsin-Madison) 의공학 실험실과 공동연구로 멤스(MEMS)제작기술을 바탕으로한 정전기력을 이용해 시작장애자용 촉각제시 기법을 개발했다. 여기서 한발 나아가 멤스기술을 적용,반도체 웨이퍼에서 생산할 수 있는 가로,세로 10㎜크기에 3축 측정용 촉각센서도 개발해 현재 성능측정을 준비하고 있다.
이 센서는 포도 한알에서 메론 1개 정도가 가지는 힘인 0.1-5N까지의 촉각을 측정할 수 있게 설계됐다.
이 촉각센서는 오감(五感) 중 시각과 청각에 비해 개발이 더딘 촉각분야의 감각을 측정하는데 쓰일 수 있어 활용분야도 의료진단용 로봇이나 개인용 로봇 등 다양할 것으로 기대된다.
연구실은 중장기적으로는 큰 힘보다 적은 힘쪽에 연구테마를 잡아 정전기력이나 전자,광을 이용한 마이크로뉴턴에서 나노,피코뉴턴(Pico;1조분의1)까지의 아주 적은 힘의 측정과 평가에 관심을 쏟을 계획이다.
이 연구실 김종호 박사는 "움직임이 없는 정적 힘 평가는 선진국 수준에 도달한 만큼 앞으로는 동적 힘의 평가와 미세 힘센서를 평가기술 개발에 적극 나설 생각이다"고 말했다.
힘이란 물체에 작용해 모양을 변하게 하거나 운동상태를 변하게 하는 원인으로 정의된다.
힘은 보통 뉴턴(N)이라는 단위로 표현하는데 사과 반쪽을 들고 있을 때 손이 느끼는 무게를 1N으로 정의한다.
힘은 세기에 따라 미세한 힘과 거대한 힘으로 구분할 수 있는데 먼지의 알갱이를 들 때 드는 힘은 대략 10억분의 6.7N(6.7×10- )정도.
반대로 대형교량의 받침대을 지지할 때 드는 힘은 1억N정도로 엄청나다.
힘을 얼마나 정확하게 측정할 수 있느냐는 날이 갈수록 중요해지고 있다.
대용량 힘은 물론이고 미시과학기술분야의 발전으로 극히 미미한 힘의 측정도 필요해지고 있다.
예를들면 분자간에 서로 작용하는 힘을 정확하게 측정할 수 있을 정도의 능력을 갖추면 나노정보저장소자나 분자 모터와 같은 첨단기술분야에 요소기술로 활용될 수 있다.
한국표준과학연구원 물리표준부 힘 측정 및 평가연구실(연구책임자 강대임)은 조금은 생소하게 느껴지는 힘의 표준을 정립하고 이를 정확하게 측정할 수 있는 기술개발에 적극 나서고 있다.
연구실은 지금까지 힘표준기의 정확도를 정량적으로 평가할 수 있는 기술을 독자적으로 개발해 우리나라 힘표준능력을 선진국수준으로 향상시켰다는 평가를 받고 있다.
크게 보면 힘측정기술과 힘평가기술 두분야로 나눠 연구를 진행하고 있는데 궁극적인 목표는 힘측정과 평가 그리고 응용기술을 완성시키는 것이다.
연구실은 100kN 및 500kN 용량의 실하중 힘표준기의 정확도를 평가했고 일본,독일과 같은 선진국이 보유하고 있는 힘표준기들의 정확도를 평가해줘 대외적으로도 실력을 인정받고 있다.
힘의 측정 및 평가기술은 기초물리에 해당하는데 모든 물체는 힘을 받거나 힘을 갖기 때문에 이를 측정,평가하는 기술은 산업 전반은 물론 우리의 일상생활에 폭넓게 사용된다.
연구실은 물체에 외력이 가해졌을 때 나타나는 형상의 변화 정도인 스트레인(strain)을 측정할 수 있는 스트레인게이지 기술과 피에조(piezo)기술,멤스(MEMS)기술을 이용한 힘측정기술 개발에 관심을 기울이고 있다.
연구실은 스트레인 게이지 기술을 이용해 로봇 정밀제어에 쓸 수 있는 핵심센서인 기둥형 6축 로드셀을 개발했다.
로드셀은 무게나 중량을 감지하는 센서의 일종으로 힘을 제어하는데 쓸 수 있다.
예를들어 산업용이나 개인용 로봇이 미끄럽고 깨지기 쉬운 계란을 잡아야한다고 하면 손에 해당하는 그리퍼(Gripper)에 적당한 힘을 주도록 해야하는데 이때 정밀 로드셀이 필요하다.
연구실이 개발한 로드셀은 스트레인 게이지를 최적화된 조합으로 배치한 원통형으로 로봇의 팔부위에 부착해 쓸 수 있다.
이 6축로드셀은 기존 4축 로드셀에 비해 가격경쟁력을 갖추고 있어 가사용 로봇에 채택될 수 있을 것으로 보이고 이외에 댐,교량,해양구조물,건축구조물 등의 안전관리용으로도 활용될 수 있을 것으로 연구진은 보고 있다.
연구실은 또 미국의 위스콘신 메디슨(Wisconsin-Madison) 의공학 실험실과 공동연구로 멤스(MEMS)제작기술을 바탕으로한 정전기력을 이용해 시작장애자용 촉각제시 기법을 개발했다. 여기서 한발 나아가 멤스기술을 적용,반도체 웨이퍼에서 생산할 수 있는 가로,세로 10㎜크기에 3축 측정용 촉각센서도 개발해 현재 성능측정을 준비하고 있다.
이 센서는 포도 한알에서 메론 1개 정도가 가지는 힘인 0.1-5N까지의 촉각을 측정할 수 있게 설계됐다.
이 촉각센서는 오감(五感) 중 시각과 청각에 비해 개발이 더딘 촉각분야의 감각을 측정하는데 쓰일 수 있어 활용분야도 의료진단용 로봇이나 개인용 로봇 등 다양할 것으로 기대된다.
연구실은 중장기적으로는 큰 힘보다 적은 힘쪽에 연구테마를 잡아 정전기력이나 전자,광을 이용한 마이크로뉴턴에서 나노,피코뉴턴(Pico;1조분의1)까지의 아주 적은 힘의 측정과 평가에 관심을 쏟을 계획이다.
이 연구실 김종호 박사는 "움직임이 없는 정적 힘 평가는 선진국 수준에 도달한 만큼 앞으로는 동적 힘의 평가와 미세 힘센서를 평가기술 개발에 적극 나설 생각이다"고 말했다.
