전기활성 폴리머 액추에이터(Electro Active Polymer: EAP)란?

전기활성 폴리머 액추에이터(Electro Active Polymer: EAP)란?

전기활성 폴리머(Electro Active Polymer: EAP) 를 이용한 액추에이터는 비교적 최근 등장한 기술로 세라믹 물질을 대체할 수 있을 것으로 기대되고 있다. EAP는 <그림 9>과 같이 전기장에 의해 폴리머 내부의 화학적 결합구조가 달라지면서 그 크기나 모양이 순간적으로 변하는 특성이 있다. 순간적으로 이완과 수축을 반복하는 EAP 필름 위에 질량체를 붙여, 질량체의 반복된 움직임에 의해 진동을 생성하게 된다. 일반적으로는 별도의 질량체를 이용하지만, 모바일 디바이스의 경우, 내장된 배터리를 질량체로 이용하는 경우가 많다.

폴리머 특성상 내구성이 좋으며, 형태를 자유롭게 구성할 수 있기 때문에, 특히 얇게 제작되는 테블릿이나 스마트폰에 적용하기에 적합하다. 이 액추에이터의 구동 주파수 범위는 50~200 Hz로 광범위하나, 90~125Hz부근의 공진 주파수의 진동을 주로 사용한다. 응답 속도는 압전 액츄에이터와 유사하게 5ms 이내로 매우 빠른 편이며, 전기장에 의한 형태 변형 시 연신율은 약 5% 정도이다. EAP는 입력 전압에 비례해서 변형이 발생하며, 반응 속도가 빠르기 때문에, 입력 전압을 조정하여 불규칙한 파형의 진동을 쉽게 생성할 수 있는 장점이 있다. 그러나, EAP 액추에이터는 구동 시 매우 큰 전위차가 필요하기 때문에, 고전압 앰프의 설계 기술이 동반되어야 한다. 최근 한국전자통신연구원에서는 전기활성 폴리머 액추에이터를 이용하여 촉각 피드백을 생성하는 스마트폰 액세서리(SHIFT)를 개발한 바 있고, 이를 이용하여 순간적인 가속도 변화와 버튼 클릭감의 강도 인지와의 관계에 대하여 분석한 바 있다.