정밀절삭가공의 이론과 실제(MEMS)

목차

1. MEMS의 정의

2. MEMS 분야의 발전성

3. MEMS의 응용

4. MEMS 제조공정

5. BIO와 MEMS

6. MEMS와 공업용분석기기

7. 결론

본문내용

쉽게 적용할 수 있고 그 예로써 전용 제어 회로가 있다.
이것은 기본적으로 얇은 장치에 사용할 수 있고 이것은 모재에 얇은 필름만이 적용될 수 있기 때문이다. 하지만 최근에는 좀 더 두꺼운 필름 공법이 사용되고 있다. Bulk Micromachining은 모재를 가공하는 기법으로 모재가 MEMS장치의 부분이 된다. 두께가 두꺼운 구조물은 포장하기는 어렵지만 가공하기는 쉽다. 포장은 강성 지지대에 접착하므로써 패키징 된다.
MEMS 부품에서 고려되어야 할 사항들이 있다. 첫째, 체적과 무게는 치수의 세제곱에 비례하고 면적과 강성은 치수의 제곱에 비례한다. 따라서 잘 움직이는 기계도 그대로 작게 해서는 잘 움직이지 않거나 효율이 떨어질 수 있다. 둘째, MEMS부품을 상호 간에 연결할 때 연결 부품이 오히려 기계 자체와 같이 커져 버리는 경우가 있다. 셋째, 소형이 되면서 그것을 취급하고 조립하는 것이 어려워진다. 작은 부품들을 조립하는 것은 비용이 많이 들고 생산성이 나쁘다.
5. BIO와 MEMS
현재 활발히 진행되고 있는 MEMS 기술은 바이오 분야로 응용되는데 가장 대표적인 것이 바이오칩이다. 이중 가장 각광받는 것은 LOC(Lap-on-achip) 이다. LOC는 생물학 실험실에서 수행하는 모든 과정을 동전만한 크기의 칩 위에서 구현한다는 의미를 갖는다.
연구자들이 부족한 실험공간으로 애 먹지 않고 자신의 실험실을 휴대하고 다니면서 언제, 어디에서든지 연구를 수행할 날이 오는 것이다. 이 같은 LOC가 가능할 수 있는 데는 MEMS 기술 덕분이다. LOC 뿐 아니라 MEMS는 약물전달시스템에도 응용되고 있다. 바늘 없는 주사기가 그 예이다. 이 주사기는 엄밀히 말하자면 바늘이 없는 것이 아니다. 단지 바늘의 크기가 마이크로 단위로 작아져 인체의 피하지방층 아래에 있는 통증신경을 건드리지 못하게 함으로써 고통을 느끼지 않고서 약물을 전달하는 것이다. 초소형 바늘을 통한 약물 전달이 LOC와 일체화 될 경우 당뇨병 환자처럼 정기적인 검사와 투약이 필요한 경우 수시로 혈액을 채취하고 약물투여가 가능하다. 이것외에도 캡슐형 내시경이 개발되어 혈관검사는 물론 치료용으로 사용돼 동맥경화나 뇌출혈과 같은 인간에게 고통을 주는 질병을 극복할 수 있을 것으로 기대된다.
Fig.7 향후 현장형으로 개발될 MEMS적용 센서
생명현상을 이해하려는 일을 동기로 가지고 있는 생명과학자들과 MEMS와 같은 기술을 이룬 마이크로 엔지니어들의 결합으로 Bio MEMS라는 분야가 생겨났다. 서로의 부족한 점을 보완해 생명공학연구 패러다임의 주역으로 자리매김할 수 있는 계기가 되고 있다.
6. MEMS와 공업용분석기기
현재 국내 공업분석기기는 어떠한 외란에도 적합한 현장형의 공업용 분석기기를 원한다.
방우, 방폭형의 케이스 구조, 여러 가지 프로세스에 적합한 센서등이 그러한데 아직까지 MEMS의 적용은 되고 있지 않다. 하지만 MEMS의 센서는 개발이 되어 있어 향후 전망이 매우 밝다. 특히 수소이온농도, 용존산소, 전기전도도등의 MEMS가 적용된 수질분석용 센서카트리지가 개발 되어 있어 이를 현장형의 공업용으로 적용시키는 데는 시간문제이다. 이제는 현장에서의 설치장소가 매우 협소한 곳이라도 적용시킬 수 있으며 기존의 공업용분석기기가 고가에서 저가 및 부담 없는 대량생산의 카트리지식의 센서와 연속식의 현장형 센서가 곧 기대된다. 또한 기대 되는것 중에 하나는 현재 현장에서는 필드계기와의 기기교정은 실무자들의 휴대용 메타를 통한 기기교정이 대부분이지만 MEMS분야 적용된 카트리지의 센서는 자체 기기 혹은 검출단의 듀얼포트센서(DPS)방식의 새로운 방식으로 현재 프로세스의 분석치를 자체에 내장되어있는 또 하나의 센서가 이를 검. 교정하는 지능형 센서들이 개발될 것이다. 에서는 MEMS분야가 적용될 초소형의 통합형 마이크로 센서를 보여 준다. 이것은 통합형 혹은 개별의 연속 및 카트리지 형식의 센서로 가능한 첨단기술이 접목된 분석센서이다. ㄱ.의 기존 공업용 센서와 같은 성능의 현장 조건을 가지며 대량생산의 가능으로 값이 매우 저렴한 장점을 가지고 있다. 또한 복합적인 고부가가치 기술의 면모로 향후 센서시장에서 주목될 만한 많은 요소를 갖고 있다. 물론 실험실용으로는 더할 나위가 없는 최적의 센서이다. 외곽사이즈는 4cm 2cm의 크기로 내부의 센서소자는 모두 마이크로단위의 센서들이 조합되어 있어 극소 유량이라도 고정도의 성분분석이 가능하다. 이는 마이크로머시닝 기술이 접목된 기술과 유체회로기술, 전기화학적인 기술등이 서로 잘 조화된 걸작이라 하겠다.
7. 결론
MEMS 는 단순한 소형화로 끝나는 것이 아니다. 즉 전자, 기계 부품을 소형화시켜서 이를 조립하는 것 이상의 의미를 갖는다. 전기회로를 한 곳에 모아놓은 반도체칩처럼 일련의 공정과정을 거쳐 각종 전자, 기계 소자들을 한곳에 모아 칩화 시킨다는 것이다. 다시 말하자면 MEMS는 실리콘 반도체의 일괄제조 공정과 같은 방식으로 초소형 부품을 제조 화하고 이를 칩 위에 묶은 초소형 시스템을 의미한다. 현재 MEMS가 적용된 예를 한 가지 들자면 차량이 충돌할 때 에어백이 터지도록 하는 가속도 센서이다. 차량이 충돌시 속도가 줄어들 때 생기는 엄청난 가속도 값을 센서가 감지하여 에어백이 터지게 한다. 이 가속도 센서가 요즘 더 값싸고 작은 MEMS 방식으로 교체되고 있다. 프린트에 사용되는 잉크젯 프린트 헤드도 이 기술을 사용하여 만들어진 것이다. 잉크젯 프린트의 핵심은 얼마나 작은 잉크방울을 종이 위에 뿌릴 수 있는가 하는 것이다. 헤드에는 너비가 20-30micro meter인 구멍(노즐)이 필요하다. 그리고 노즐마다 히터나 압전소자가 설치돼야 한다. 이 같은 시스템을 제조하기 위해서는 MEMS 기술이 필요한 것이다. 잉크젯 프린트 헤드는 MEMS가 응용된 가장 성공적인 사례로 뽑히고 있다. MEMS 기술은 더 나아가 정보통신기기, 센서, 의료기기, 오락기기, 개인서비스용기기 등을 새로운 형태로 탄생시킬 것이다. 그리고 정보기술, 나노기술, 바이오기술과 결합해 상상으로만 가능했던 초소형 장비를 우리 앞에 선보이게 될 전망이다.

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