검지의 효율적인 화면접촉감응을 위한 압전 구조물계의 동적설계

Abstract

압전 구동기는 소형화가 가능하고 소비 전력이 적은 장점을 가지고 있어, 지금까지의 진동모터를 대신하여 휴대폰의 접촉화면을 가진하기 위한 좋은 방안이 된다. 그러나 구동기에 의한 가진력이 작아 실 적용에 있어 문제가 되기 때문에, 지금보다 큰 가진력을 발생시키는 것이 요구된다. 압전 구동기에 의한 큰 가진력은 압전 구동기의 공진주파수로 가진하여 공진현상을 이용함으로써 달성할 수 있다. 이 때의 공진 주파수는 화면에서 접촉감을 느끼는 검지가 가장 민감하게 반응하는 주파수 성분으로 설계하는 것이 바람직하겠으며, 그 주파수에서 화면으로 전달되는 힘도 증가하게 된다. 본 논문에서는 우선 압전 구동기의 거동을 해석하고 진동 성능을 개선하기 위한 예비실험을 수행하고, 압전 구동기와 구동기를 화면 구조물에 부착하기 위해 사용된 점탄성 접착제로 구성된 부분계에 대한 동적 모형을 수립한다. 접착층은 압전구동기에 해한 상대적인 형상 정보를 고려하여 단위길이당의 분포강성으로 모형화한다. 그 후, 압전 구동기와 접착층에 대해 해밀턴의 정리를 적용하여 운동방정식을 유도한다. 그리고 운동방정식의 검증을 위해 이론적으로 계산한 결과와 상용유한요소해석 프로그램을 이용하여 얻을 결과를 비교한다. 검증된 모형을 바탕으로 단위입력전압이 입력될 때 화면 구조물로 전달되는 힘을 최대화하기 위해 압전 구조물의 동특성을 설계한다.