이번 시간에는 무라타의 제품군 중에서는 조금 생소할 수 있는 센서 제품을 소개드리고자 합니다.
Murata의 독점적인 압전 기술로 구현된 Picoleaf라고 불리우는 제품으로 고감도로 '누르는 힘'을 감지할 수 있는 얇고 유연한 압전 필름 타입의 센서입니다.
Picoleaf에 사용되는 압전 필름은 식물 조직에서 추출한 발효 전분으로 만든 젖산과 결합 된 폴리락트산으로 만들어집니다. 식물은 대기에서 이산화탄소를 흡수하여 전분을 합성하므로 이 탄소 중립 물질을 생산해도 대기 중 이산화탄소의 총량(지구 온난화를 유발함)이 증가하지 않아 친환경적인 제품입니다.
그럼 본격적으로 Picoleaf의 동작 원리부터 활용 방안에 대한 예시를 설명드리도록 하겠습니다.
Picoleaf의 동작 원리
Picoleaf 센서는 ‘변위 방향’과 ‘변위 속도’를 모두 감지할 수 있습니다.
변위 방향은 ‘Mountain-fold’ 변형과 ‘Valley-fold’ 변형으로 감지가 가능한데, ‘Mountain-fold’변형의 경우 전압의 파형이 (+)측으로 출력이되고, ‘Valley-fold’변형의 경우 전압의 파형이 (-)측으로 출력됩니다.
따라서 만약 손가락으로 한번 Picoleaf를 눌렀다고 가정하면, Picoleaf는 휘어짐(Valley-fold)의 정도에 따라 (-)전압이 출력이 나오고, 손가락을 떼는 순간 Film이 원상복구(Mountain-fold) 되면서 (+)전압이 한번 더 출력되는 형태가 나타나게 됩니다.
앞서 Picoleaf는 ‘변위방향’과 ‘변위속도’를 감지할 수 있다고 설명을 드렸는데, 누른 힘의 세기가 커지는 만큼 많은 변형이 발생하기 때문에 출력되는 전압의 세기가 큰 것으로 ‘변위속도’를 감지가 가능하고, 구부러지는 방향에 따라서 출력파형의 위상이 달라지기 때문에 ‘변위방향’까지도 감지가 가능한 것입니다.
Picoleaf의 장점
Picoleaf의 장점은 크게 세 가지가 있습니다.
① High Sensitivity(고감도)
Picoleaf는 1um(미크론) 정도의 변화까지도 감지가 가능합니다.
따라서 기계로부터 일정한 압력이 가해졌을 때와 사람이 압력을 가했을 시에 차이를 감지할 수 있는데, 사람의 경우 혈류의 흐름에 따른 근육의 미세한 떨림이 발생하기 때문에 사람과 기계의 구분이 가능합니다.
매우 민감하기 때문에 맥박에 의한 떨림이나 무의식적인 근육의 움직임까지도 누르는 힘으로써 감지가 가능하기 때문에 생체감지 센서 용도로도 활용이 가능합니다.
② Non-pyroelectric(초전기 현상이 발생하지 않음)
Picoleaf의 두번째 장점은 초전기 현상이 발생하지 않는다는 것 입니다.
초전기 현상이란 온도변화에 따른 전기발생 현상을 의미하는데, 온도변화에 따라서 전기발생량이 달라진다면 센서의 정확도가 떨어지게 됩니다. 하지만 Picoleaf는 재료의 특성에 의해 초전기 현상이 발생하지 않기 때문에 온도에 따른 전기신호 Drift가 발생하지 않아서 사용자가 편하고 정확하게 사용하실 수 있습니다.
③Low Power Consumption(저전력)
마지막 장점으로는 낮은 소비전력 입니다. Picoleaf의 경우 구동에 필요한 소비전력이 10uA이하로 굉장히 낮은 전력으로도 구동이 가능합니다. 따라서 배터리를 이용하는 어플리케이션에서도 장시간 부담없이 사용 가능합니다.
이 외에도 공간을 덜 차지하기 때문에 소형 장치 설계에 용이하며, 유연한 구조를 가지므로 곡면으로 설계된 장치에도 부착할 수 있습니다.
Picoleaf를 활용할 수 있는 애플리케이션
Picoleaf의 경우 굉장히 다양한 애플리케이션에 소개가 가능합니다. 앞서 말씀드렸듯이 높은 센싱 감도를 활용하여 사람의 맥박 등을 감지하는 것도 가능하며, Picoleaf에서 발생하는 전압 파형을 바탕으로 알고리즘을 짜서 여러가지 UI를 구현하는 것도 가능합니다. (ex. Single Press/Double Tap/Single Long Press)
따라서 현재는 TWS와 같은 Wearable Device를 포함하여 각종 Display나 Metal Case의 Touch Sensor 구현 등과 같은 다양한 애플리케이션에 소개를 진행하고 있습니다.
오늘은 간략히 Murata의 Picoleaf 제품에 대해서 알아보았습니다. Picoleaf의 적용에 관심이 있으시거나 문의 사항이 있으시면 언제라도 연락을 부탁드리겠습니다.
※그림 및 영상 출처 : 무라타 웹사이트
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<About Murata>
Murata Manufacturing Co., Ltd.는 무라타 제작소는 세라믹을 기반으로 전자부품의 개발・생산・판매를 하고 있으며 세계적인 통합전자부품 기업입니다. 독자적인 개발 및 재료 개발, 프로세스 개발, 상품 설계, 생산 기술들을 서포트하는 소프트웨어나 분석 · 평가등의 기술 기반으로 독창적인 제품을 창출해 일렉트로닉스 사회의 발전에 기여해 갈 것입니다.
