[한국기술뉴스]

DGIST 로봇공학전공 윤동원 교수 연구팀은 생산 효율을 향상시키는 선형 가변 차동 변환기를 개발했다. DGIST 산학협력단을 통해 2017년 7월 4일 특허를 출원(출원번호 제1020170084987호)했다. 특허 명칭은 '선형 가변 차동 변환기’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다. 

[기자]

변위센서는 물체가 일정 위치에서 다른 위치로 이동했을 때 그 이동량을 측정하는 장치를 말합니다. LVDT는 접촉한 물체의 변위에 따라 내부 코어를 움직여 코일에 흐르는 전류의 차이를 이용해 측정하는 센서입니다. 소형화 및 경량화가 가능하며 감도가 뛰어날 뿐 아니라 온도나 습도에 제한이 없고 부식성 액체나 유기성 기체와 같이 열악한 환경에서도 사용할 수 있어 로봇이나 항공우주 등 다양한 산업에서 활용되고 있습니다. 종래에 사용하고 있는 LVDT는 코일 말단에 노이즈가 생기는 엔드 이펙트를 감소시키기 위해 코어가 들어 있는 보빈에 1차 코일은 일정하게, 2차 코일은 보빈의 중심에서 멀어질수록 두껍게 감습니다. 2차 코일을 1차 코일의 비율에 맞춰 두껍게 감아야 하므로 제조 공정이 어렵고 작업자의 숙련도에 따라 LVDT의 생산 속도나 제조 수율이 크게 달라진다는 문제가 있습니다.

DGIST 연구팀은 정밀한 전자장 해석을 바탕으로 보빈의 형태를 변경해 제조 난이도를 낮추고 생산 효율을 향상시킬 수 있는 LVDT를 발명했습니다.

본 발명품에서는 우선 정밀한 교류 전자장 해석 이론을 바탕으로 LVDT를 해석하고 이를 바탕으로 보빈의 형태를 설계합니다. 기존의 원통형 보빈과 달리 중심에서 가장자리로 갈수록 얇아지거나 반대로 중심에서 가장자리로 갈수록 두꺼운 보빈을 설계합니다. 보빈 내부에 코어와 코어 로드를 넣은 뒤 지지판을 설치합니다. 중심이 두꺼운 보빈일 경우 전체 길이에 일정한 두께로 1차 코어를 감습니다. 이후 축선에 평행하게 될 때까지 2차 코일을 감으면 자동으로 중심에서 멀어질수록 2차 코일이 두꺼워져 앤드 이펙트를 감소시킬 수 있습니다. 반대로 중심이 얇은 보빈을 사용할 경우 1차 코어를 축선에 평행하게 감습니다. 이후 2차 코일 또한 축선에 평행하게 되도록 일정한 두께로 감으면 1차 코일이 중심에서 멀어질수록 줄어들어 앤드 이펙트를 감소시킬 수 있습니다.

본 기술을 이용하면 기존과 다른 형태의 보빈에 평행하게 코일을 감아 LVDT의 제작 난이도를 쉽게 하여 작업자의 숙련도에 따라 천차만별인 제조 수율을 비교적 균일하게 유지할 수 있습니다. 또한, 제작 난이도의 하락으로 생산 속도와 수율이 향상돼 다양한 산업 분야에서 경제성이 증대될 것으로 기대됩니다.