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압전 세라믹과 전기점성유체를 이용한 진동 제어 기술 개발

요약 본 발명은 대중 교통수단의 안전성과 편안함을 향상시키기 위한 진동 제어 기술에 관한 것입니다. 전기점성유체와 압전 세라믹 인서트를 결합하여 진동을 효율적으로 감소시키는 방법을 제공합니다. 이 기술은 앵커볼트를 이용한 레일 고정 시스템에 적용되어 구조물의 손상을 방지하고 유지보수 비용을 줄이며, 승객의 안전과 편안함을 증진시킵니다. 실험을 통해 시스템의 신속한 반응과 진동 흡수 효과가 검증되었으며, 이 기술은 교통 시스템의 안전성 강화, 구조물 및 주변 환경의 질 향상에 기여할 것으로 기대됩니다. 더 나아가, 진동 제어 기술의 발전으로 교통 인프라의 수명 연장 및 유지보수 비용 절감에 기여하고, 다양한 산업 분야로의 확장이 가능할 것으로 전망됩니다.

기본 정보

특허명: 전기점성유체를 구비한 압전 세라믹 인서트 및 운용방법
대표 발명자: 허종완 교수
출원번호: 10-2023-0019430

발명의 배경 및 필요성

기술 개발의 배경

도시화 진행과 함께 대중 교통수단의 중요성이 증가하고 있으며, 이에 따라 지하철과 자기부상열차 같은 교통수단의 안전성과 효율성 향상을 위한 연구가 지속됨
대중 교통수단에서 발생하는 진동은 승객의 편안함과 안전성에 직접적인 영향을 미치므로, 앵커볼트 원리를 적용한 레일 고정 시스템의 진동 제어 기술 개발이 필요함

기술 개발의 필요성

레일 고정 부품의 진동으로 인한 구조물 손상, 유지보수 비용 증가 및 운행 중단 문제를 해결하고, 승객 불편 및 대중 교통 신뢰도 저하를 방지할 필요가 있음
운영 비용 절감, 유지보수 주기 연장을 통한 경제적 효과와 승객의 안전 및 편안함 향상을 위한 서비스 질 개선이 요구됨
지속 가능한 교통 인프라 구축과 교통 시스템의 현대화에 기여할 수 있는 기술 개발이 중요함

구현방법

기술의 원리 및 구현

전기점성유체는 전기장을 받으면 점도가 증가해 진동을 흡수하는 특성이 있음
압전 세라믹은 전기를 가하면 모양이 변해 진동을 감지하고 제어할 수 있는 재료임
압전 세라믹 인서트와 전기점성유체를 조합해 진동을 효율적으로 제어함
지반에 압전 세라믹 인서트를 매립하고, 앵커볼트로 구조물을 고정시키며, 전기점성유체를 주입할 수 있는 안내홈을 제공함
진동 센서가 진동을 감지하고 크기를 측정해 제어부로 정보를 전달하며, 제어부는 전압을 인가해 전기점성유체의 점도를 조절하여 진동을 줄임

기술의 장점

진동이 클 때 더 많은 전압을 인가해 진동을 효과적으로 흡수함
건축 구조물의 진동 내구 범위를 넓히고 수명을 연장함
구조물의 안전성과 사용자의 편안함을 증진시킴

발명의 활용 방안

교통 시스템의 안전성 강화

전차, 지하철, 자기부상열차 등의 교통 시스템에 적용되어 구조물의 안전성과 신뢰성을 높이는 기술임
전기장을 가할 때 점성이 변하는 전기유변유체를 활용해 진동을 효과적으로 제어하고, 앵커 볼트와 인서트를 통해 유체의 누출을 방지함
압전 세라믹을 포함한 압전 판을 사용하여 진동 발생 시 실시간으로 대응함

구조물 및 주변 환경의 질 향상

진동 조절을 통해 궤도 및 주변 구조물의 손상을 방지하고, 소음 감소로 주변 인구의 생활 불편을 줄임
진동 감지 시 전압을 적용해 에너지 효율을 높이고 능동적 진동 제어의 이점을 제공함

기대효과

기술 혁신과 사회적 가치 창출

전기유변유체와 압전 세라믹의 기술을 결합해 진동 제어 분야에서 혁신을 이루고, 실시간 반응하는 능동 제어 시스템으로 안정성을 강화함
교통 시스템의 안전성 향상으로 이용자의 안전을 보장하고, 진동 및 소음 감소로 주변 환경의 삶의 질을 높임
구조물의 유지보수 비용 절감으로 경제적 손실을 최소화함

장기적 비전과 산업 분야의 확장

진동 제어 기술의 발전으로 교통 인프라의 수명 연장 및 유지보수 비용 절감에 기여할 것으로 기대됨
기술의 적용 범위를 건축물, 교량, 공장 등 다양한 산업 분야로 확대하여 추가적인 이점을 제공할 것으로 전망됨

시장 동향

건설 자재 시장 동향

기술 SWOT 분석

Strengths

진동 제어 기술의 혁신

전기점성유체와 압전 세라믹을 결합하여 진동을 효과적으로 제어하는 혁신적인 기술입니다.
진동이 클 때 더 많은 전압을 인가하여 진동을 효과적으로 흡수할 수 있습니다.
건축 구조물의 진동 내구 범위를 넓히고 수명을 연장하여 안전성과 사용자의 편안함을 증진시킵니다.

교통 시스템의 안전성 강화

전차, 지하철, 자기부상열차 등의 교통 시스템에 적용되어 구조물의 안전성과 신뢰성을 높입니다.

Weaknesses

고도의 기술적 요구사항

압전 세라믹 인서트와 전기점성유체의 정밀한 조합과 제어가 필요하여 기술적 복잡성이 존재합니다.

유지보수 및 관리의 어려움

고도로 특화된 유지보수 기술과 전문 인력이 필요할 수 있습니다.

Opportunities

교통 인프라의 현대화 기여

지속 가능한 교통 인프라 구축과 교통 시스템의 현대화에 기여할 수 있는 기술입니다.

산업 분야의 확장 가능성

기술의 적용 범위를 건축물, 교량, 공장 등 다양한 산업 분야로 확대할 수 있는 잠재력이 있습니다.

Threats

기술적 진입 장벽

고도의 기술적 이해와 전문성을 요구하는 바, 새로운 경쟁자의 시장 진입 장벽이 될 수 있습니다.

대체 기술의 개발 가능성

비슷한 기능을 수행하는 대체 기술이 개발될 경우 시장에서의 경쟁이 치열해질 수 있습니다.

Summary

종합적인 평가

이 기술은 교통 시스템의 안전성과 효율성을 향상시키는 혁신적인 진동 제어 기술입니다.
기술적 복잡성과 유지보수의 어려움이 존재하지만, 지속 가능한 교통 인프라 구축에 기여하고 산업 분야를 확장할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다.
기술적 진입 장벽과 대체 기술의 개발 가능성은 시장에서의 위협 요소로 작용할 수 있습니다.

대표도면

기술이전 담당자 연락처

담당자명: 이미정 계장
부서: 기술사업화팀
전화번호: 032-835-9766
이메일: mijung@inu.ac.kr
인천대학교 산학협력단
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