스트레인게이지 부착·브릿지 구성
현장 측정
어려운 조건일수록
씨앤디테크에 의뢰하세요
외경 6mm PZT 피에조 튜브 스캐너에 초소형 스트레인게이지 4장 부착 → 하프브릿지 2채널 구성 → ±260V 고전압 절연 설계 → 현장 측정까지 일괄 수행한 실제 지원 사례입니다.
측정 대상 및 기술적 과제
대상은 PiezoDrive社 TB4006-N 피에조 튜브 스캐너(PZT Tube Scanner)로, AFM·STM 등 정밀 계측 장비의 나노포지셔닝 구동기로 사용되는 부품입니다. 전압 인가 시 발생하는 51μm 수준의 미세 변위를 스트레인게이지로 측정하는 작업을 수행했습니다.
| 항목 | 규격 |
|---|---|
| 대상 장비 | PiezoDrive TB4006-N Tube Scanner |
| 외경 / 길이 | Ø 6.0 mm / 40.0 mm |
| 최대 인가전압 | ±260 V |
| 스캔 범위 | 51 μm |
| 사용 게이지 | TML FLKB-1-11 (120Ω, Base 4.5×1.4mm) |
| 계측 장비 | HBM MX1615B (2채널) |
해결해야 할 기술적 난제
직경 6mm 곡면에 여러 장의 게이지를 정확한 위치·간격으로 부착해야 하는 조건. 베이스 들뜸 없는 완전 밀착이 필수.
튜브 외면 자체가 전극으로 작동 — 절연 미흡 시 신호 간섭 및 계측기 손상 위험. 100MΩ 이상 절연저항 유지 필수.
적용 기술 4단계
공간·전압·소재 세 가지 제약을 모두 해결하기 위해 단계별로 적용한 기술 요소입니다.
튜브 외면을 90° 간격 4개 섹션(Sec1~Sec4)으로 구분하고, 베이스 4.5×1.4mm급 초소형 리니어게이지(TML FLKB-1-11)를 각 섹션 중앙부에 부착하여 곡면 들뜸 없는 밀착을 확보하였습니다.
마주보는 섹션(Sec1↔Sec3, Sec2↔Sec4)을 각각 액티브 하프브릿지로 구성하여, 두 방향의 휨 변형을 서로 간섭 없이 독립 측정하도록 설계하였습니다. HBM MX1615B 2채널 동시 수집.
게이지 부착 전 우레탄 절연 코팅으로 하도층 형성, 부착 후 동일 소재 보호 코팅층을 추가하는 2단계 절연 공정 적용. 절연저항 100MΩ 이상 유지 확인 후 ±260V 환경 측정 진행.
전압 인가 시 발생하는 역압전(Converse Piezoelectric) 효과를 별도 캘리브레이션하여 순수 굽힘 변형 성분만 분리하는 보정 로직 적용. 전압-변형 선형성 검증 완료.
채널 구성
- 측정 방향: Sec1 ↔ Sec3 횡방향 휨
- 구성: 실 게이지 2장, 액티브 하프브릿지
- 계측기: HBM MX1615B
- 측정 방향: Sec2 ↔ Sec4 횡방향 휨
- 구성: 실 게이지 2장, 액티브 하프브릿지
- 계측기: HBM MX1615B
현장 사진
PZT 튜브 스트레인게이지 부착 및 계측 현장 실제 사진
검증 결과
부착 완료 후 모든 항목에서 정상 신호 확인
자주 묻는 질문
PZT 튜브에 스트레인게이지 부착 시 가장 어려운 점은 무엇인가요?
최대 ±260V 고전압이 인가되는 PZT 표면은 절연 파괴와 누설 전류로 인해 게이지 신호가 왜곡될 위험이 있습니다. 절연저항 100 MΩ 이상을 유지하기 위한 전용 절연 코팅 공정과 브릿지 회로 설계가 필수적으로 요구됩니다.
역압전 효과가 측정 결과에 어떤 영향을 미치나요?
고전압 인가 시 PZT 소자 자체가 변형(역압전 효과)되어 게이지 신호에 오차가 포함됩니다. 브릿지 회로 구성과 신호 처리 단계에서 이 효과를 분리·보정해야 실제 구조 응력만 정확하게 계측할 수 있습니다.
일반 에폭시 접착제를 사용할 수 없는 이유는?
게이지 전용 접착제(M-Bond 200, 610 등)는 접착층 두께가 수 μm로 얇아 변형 전달 정확도가 높고 절연저항 유지 성능이 뛰어납니다. 일반 에폭시는 접착층이 두꺼워 응력 전달률이 저하되고 고전압 환경에서 절연저항 규격을 유지하기 어렵습니다.
부착 후 절연저항 검증은 어떻게 하나요?
게이지 리드선과 측정 대상물 사이에 DC 500V 절연저항계(Megohmmeter)로 측정합니다. 일반 환경에서 100 MΩ 이상, 고전압 환경에서는 1 GΩ 이상을 권장합니다. 씨앤디테크는 부착 완료 후 전 채널 절연저항을 확인하고 납품합니다.
씨앤디테크에 어떤 경우에 부착 의뢰를 할 수 있나요?
압전 액추에이터(PZT 튜브·디스크), 소형 볼트(M8 이하), 고온 엔진 부품, BGA 주변 PCB, 곡면·협소 공간 부품 등 표준 부착이 어려운 모든 경우에 의뢰 가능합니다. 부품 도면이나 사양을 알려주시면 적용 가능 여부와 공정을 안내드립니다. ☎ 031-680-1225 | ✉ wgjeon@cndtec.co.kr
스트레인게이지 부착·측정 지원 서비스
본 사례에서 확인된 기술력을 바탕으로, 씨앤디테크는 다음과 같은 까다로운 조건의 스트레인게이지 부착·계측 의뢰를 현장 출장 지원과 함께 진행합니다.
5mm 이하 초소형 부품, 곡면, 좁은 틈새 부착
고전압·고온·진동 등 특수 환경 절연 설계
풀브릿지·하프브릿지 목적별 브릿지 구성 설계
게이지 부착 → 결선 → 신호 검증 현장 출장 지원
데이터 취득(DAQ) 및 결과 해석까지 일괄 진행
잔류응력측정(ASTM E837), PCB 응력, 토크·진동 전 분야 대응
평판 구조물부터 압전 액추에이터, 정밀 구동기, 특수 환경 부품까지 — 부착이 어렵다고 포기하지 마세요.