열 대류 방식 가속도 센서의 성능향상에 관한 연구

Abstract

미세 공정 기술을 이용하여 제작할 수 있는 초소형 가속도계의 제작비용 절감, 성능 향상에 관한 연구가 그 동안 많이 수행되어 왔으며 현재는 여러 제품이 개발, 시판되고 있다. 그 중 열 대류 방식 가속도 센서는 다른 가속도 센서에 비해 비교적 최근에 개발되었다. 기존의 초소형 가속도 센서는 고체의 질량체를 이용하여 가속도를 검출하였다. 하지만 이에 반해 열 대류 방식 가속도 센서는 고체 질량체가 아닌 기체의 자연 대류 열전달 현상을 이용하여 가속도를 검출하며 그로 인해 기존의 센서와는 다른 출력 특성을 가지고 있다. 열 대류 방식의 가속도 센서는 기존의 가속도 센서와 비교할 때 높은 내충격량과 단순한 내부 형태와 같은 장점을 가지고 있는 반면 기체의 열전달 현상을 이용함에 따른 좁은 대역폭과 전류 소모가 크다는 단점 또한 가지고 있다. 본 논문에서는 열 대류 방식 가속도 센서가 가진 단점을 개선하는데 연구의 중점을 두었으며 그 중에서도 좁은 대역폭을 개선하는데 연구의 목표를 두었다. 가속도 센서의 작동을 모사하기 위해 가속도의 영향을 받는 열 대류 방식 가속도 센서의 자연대류 현상의 수치적인 해석을 수행하였다. 본 논문에서는 위의 수치적인 해석결과를 바탕으로 하여 기존 열 대류 방식 가속도 센서의 출력 특성을 파악하고 좁은 대역폭을 증가시킬 수 있는 새로운 모델을 제안한다.