IPMC를 이용한 플래핑 작동기 모듈 연구

Abstract

기전 작동기의 한 종류인 IPMC는 굽힘 동작, 가벼운 무게, 유연성 등 많은 장점을 가진 재료이다. 이런 장점들은 플래핑에 필요한 여러 요구 조건들과 일치한다. 따라서 IPMC는 플래핑 운동을 구현하는데 적절한 작동기가 될 가능성을 가지고 있다. 이런 가능성을 바탕으로 본 연구에서는 IPMC를 기반으로 1차 고유 진동수로 작동하는 생체모방형 플래핑 작동기 모듈을 개발하였다. 우선 IPMC 작동기를 제작하여 변위, 변형, 구동력, 1차 고유 진동수 등의 기계적 특성을 실험하였다. 그리고 실험 결과를 바탕으로 실험식과 IPMC의 등가 강성모델을 수립하였다. 다음으로 IPMC를 작동기로 하는 플래핑 작동기 모듈을 개발하였다. 플래핑 작동기 모듈의 성능 요소인 1차 고유 진동수와 플래핑 각에 대해 실험과 등가 강성을 이용한 해석을 통해 연구를 하였다. 이렇게 파악된 플래핑 작동기 모듈이 실제 적용 가능한 플래핑 모델을 문헌 연구를 통해 선정하여 날개 면적이나 날개 무게 등의 데이터를 구하였다. 마지막으로 개발된 플래핑 작동기 모듈을 선정된 플래핑 모델에 맞게 설계, 제작하고 성능 실험을 수행하였다. 그리고 실험 결과를 통해 IPMC가 플래핑 작동기로서 충분한 가능성을 가지고 있는 것을 확인하였다.