휴대폰 카메라휴대폰 카메라휴대폰 카메라휴대폰 카메라 Auto FocusAuto FocusAuto FocusAuto Focus

개발에 관한 기술지원개발에 관한 기술지원개발에 관한 기술지원개발에 관한 기술지원ActuatorActuatorActuatorActuator

2005. 72005. 72005. 72005. 7

지원기관지원기관지원기관지원기관 :::: 한국표준과학연구원한국표준과학연구원한국표준과학연구원한국표준과학연구원

지원기업지원기업지원기업지원기업 :::: 주 포 엠주 포 엠주 포 엠주 포 엠( )( )( )( )

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산업자원부 장관 귀하산업자원부 장관 귀하산업자원부 장관 귀하산업자원부 장관 귀하

본 보고서를 휴대폰 카메라 개발에 관한 기술지원 지원기본 보고서를 휴대폰 카메라 개발에 관한 기술지원 지원기본 보고서를 휴대폰 카메라 개발에 관한 기술지원 지원기본 보고서를 휴대폰 카메라 개발에 관한 기술지원 지원기“ Auto Focus Actuator ” (“ Auto Focus Actuator ” (“ Auto Focus Actuator ” (“ Auto Focus Actuator ” (

간 과제의 기술지원성과보고서로 제출합니다간 과제의 기술지원성과보고서로 제출합니다간 과제의 기술지원성과보고서로 제출합니다간 과제의 기술지원성과보고서로 제출합니다: 2004. 7. 1 ~ 2005. 6. 30) .: 2004. 7. 1 ~ 2005. 6. 30) .: 2004. 7. 1 ~ 2005. 6. 30) .: 2004. 7. 1 ~ 2005. 6. 30) .

2005. 7. .2005. 7. .2005. 7. .2005. 7. .

지원기관지원기관지원기관지원기관 :::: 한국표준과학연구원한국표준과학연구원한국표준과학연구원한국표준과학연구원

이 세 경이 세 경이 세 경이 세 경

지원기업지원기업지원기업지원기업 :::: 주 포엠주 포엠주 포엠주 포엠( )( )( )( )

대표자 김 재 웅대표자 김 재 웅대표자 김 재 웅대표자 김 재 웅( )( )( )( )

지원책임자 김 윤 배지원책임자 김 윤 배지원책임자 김 윤 배지원책임자 김 윤 배ːːːː

참여연구원 유 권 상참여연구원 유 권 상참여연구원 유 권 상참여연구원 유 권 상ːːːː

이 상 화이 상 화이 상 화이 상 화〃〃〃〃 ːːːː

서 윤 석서 윤 석서 윤 석서 윤 석〃〃〃〃 ːːːː

- 3 -

기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서

사업목표사업목표사업목표사업목표1.1.1.1.

최근 고화질 휴대폰의 수요가 급증하면서 양질의 화상을 얻기 위한 자동 초점 방식의

카메라 개발이 요구되고 있다 본 과제에서는 지원기업과 지원기관의 인력 장비 보유. , ,

기술 등을 공동 활용하여 고화질 휴대폰용 를 개발코자 하였다auto focus actuator .

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2.2.2.2.

액츄에이터 구동모터 설계 지원 유한요소법을 이용하여 구동모1. : auto focus actuator

터의 자기회로를 분석하고 에어갭 자장의 세한 요크 내외벽을 통한 누설자속 마기넷, ,

형상에 따른 에어갭 자장의 변화 구동모터 변형에 따른 전자력 변화 등을 계산함으로써,

액츄에이터 개발을 지원함.

마그넷 특성평가 지원 테슬러급 펄스마그네토미터를 이용하여 마그넷의 자기이력2. : 10

곡선을 측정함 측정된 영구자석의 잔류자석밀도 및 제 상한에서의 투자율 데이터를 구. 2

동모터에 대한 전자장 시물레이션 인자로 활용함.

요크 특성평가 지원 을 이용하여 링방법으로 요크의 자기이3. : Hysteresisgraph system

력곡선을 측정함 기계가공된 초기 상태와 다양한 조건에서 열처리한 후의 특성 등을 평.

가함으로써 최적의 열처리 조건을 설정함 또한 측정된 자기이력곡선으로부터 산출한. ,

투자율과 유도자속밀도와의 관계를 구동모터의 전자장 시뮬레이션 인자로 활용함.

에어갭 자장평가 홀센서를 이용하여 액츄에이터 시제품의 에어갭 자장을 평가함 전4. : .

자장 시뮬레이션 결과를 참조하여 영구자석 세그먼트 중심부와 세그먼트간 경계에서의

자장을 측정하고 분석함.

- 4 -

지원실적지원실적지원실적지원실적3.3.3.3.

지원항목지원내용

비고기술지원 前 기술지원 後

구동모터 설계 정성적 분석 정량적 분석 가능 구체적 설계 가능

마그넷 특성평가가공전 원석에 대한

데이터 보유

세그먼트로의 가공후

데이터 확보구체적 설계 가능

요크 특성평가가공전 소재에 대한

데이터 소유

가공 및 열처리후

데이터 확보구체적 설계 가능

에어갭 자장평가 - 시제품 데이터 확보 시제품 평가 가능

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4.4.4.4.

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 카메라폰용 자동촛점 조절용 액츄에이터:◦

모 델 명 : SAF, LAF◦

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구 분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비 고지원전 지원후

경쟁제품

대비 품질

일본 씨코사

AF없었음

낙하신뢰성에

우수한 구조 설계

Auto focus

actuator

(SAF, LAF)

자석 및 요크 설계

평가를 통한

신뢰성시험 대응 강인

구조 설계

경쟁제품

대비 가격

일본 씨코사

AF5$ 2$ 목표 가격 : 1$

- 5 -

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년600 / ( 30%) 초기양산 제품

인건비 절감 백만원 년300 / ( 30%) 초기양산 제품

계 백만원 년900 / ( 30%)

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해연도 매출 차년도 예상매출전년대비

증가비율비고

내 수 백만원 년1000 / 백만원 년2500 / 100%

수 출 천달러 년0 / 천달러 년1000 / %

계 백만원 년1000 / 백만원 년3500 / 100% 양산 초기년도

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

모델명 당해연도 수입액 차년도수입액 수입대체금액 비 고

SAF 천달러 년/ 천달러 년15,000 / 천달러 년15,000 /

년 국내2006

소요예상량

만개8000

LAF 천달러 년/ 천달러 년10,000 / 천달러 년10,000 /

계 천달러 년/ 천달러 년25,000 / 천달러 년25,000 /

- 6 -

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

그동안에는 부품업체가 제공하는 사양을 그대로 활용해 왔으나 최근 고객사들의 요구,

수준이 높아지면서 기술적인 해석자료를 요구하고 있고 이에 대응하기 위하여 해석 및,

분석 자료를 통한 고객 클레임 사항에 대응하고 있고 품질 불량 분석에도 적극 활용하

고 있음 또한 고객이 요구하는 사양을 미리 파악하여 사전 개발과 정확한 설계를 통한. ,

개발 불량 최소로 스피디한 개발 납기와 개발 품질 향상에 기여하고 있음 특히 품질 불.

량 분석에 필요한 대응 자료로 활용되고 있으며 문제 해결에 많은 도움을 주고 있다, .

결국 마케팅과 시장 품질 향상에 많은 기여를 하고 있음.

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

자계 설계를 통하여 설계 해석 및 품질 분석 해법으로 검증된 초Auto focus actuator

소형 가동계의 개발기술은 뿐만 아니라 전자기장을 이용한 가동계Auto focus actuator

의 개발을 촉진시킬수 있게 되었다 방식을 이용한. VCM Optical Image Staboilizer,

와 가 복합된 개발도 가능하게 되Auto focus Optical Image Stabilizetr Hybrid Actuator

어 개발되고 있고 이를 이용한 지자기 센서도 개발하여 용 모듈 부품 개, Mobile Device

발도 하게 되었다 동일한 방식의 가동계와 센서 기술의 확보로 보다 한 모듈기. compact

술이 확보되면 더욱 작은 크기의 휴대 간편하고 복합 기능이 많이 내장된 Mobile

의 개발을 기대할수 있게 되었다Device .

- 7 -

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5. ,5. ,5. ,5. ,

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) ,1) ,1) ,1) ,

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6.6.6.6.

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건4자성재료 및 자기회로를 이해함으로써 액츄에이터

기본개념 설계 지원

시제품제작 건3 액츄에니터 개발 지원

양산화개발 건

공정개선 건

품질향상 건1 액츄에이터 품질 향상

시험분석 건17 액츄에이처 설계 제작 평가 지원, ,

수출 및 해외바이어발굴 건

교육훈련 건1 유한요소법을 이용한 전자장 해석기술 이해

기술마케팅 경영자문/ 건

정책자금알선 건

논문게재 및 학술발표 건

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건28

지원기업 방문회수 건3 액츄에이터 설계결과 분석 개선안 도출

기 타 건

상기 세부지원실적에 대한 세부내용 첨부※

- 8 -

종합의견종합의견종합의견종합의견7.7.7.7.

본 과제에서는 광학기구에 대한 관련기술을 보유한 지원기업과 구동모터 설계 관련기

술을 보유한 지원기관과의 협력을 통하여 우리나라에서는 처음으로 고화질 휴대폰용

개발에 성공할 수 있었으며 나아가 당 개발품을 만 화소급 휴auto focus actuator 200

대폰 신제품에 적용 국내시장에 출시시킴으로써 국산화에 성공을 하였다 본 과제를 통, .

하여 개발된 는 점유 공간과 효울 및 양산화 측면에서 가장 우수auto focus actuator

한 모델이었으며 아울러 지원기업에서 설계기술을 확립하고 기반기술 구축함으로써 향, ,

후 지원기업 독자모델의 개발에도 기여할 것으로 기대된다.

- 9 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )□□□□

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1.1.1.1.

논문게재 성과 없음:□

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2.2.2.2.

특허 성과□

출원된 특허의 경우o

등록된 특허의 경우o

사업화 현황□

사업화 세부사항

사업(9)

화명

(10)

사업화

내용

사업화 업체 개요(11) (12)

기 매출액

백만원( )

(13)

당해연도

매출액

백만원( )

(14)

매출액

합계

백만원( )

업체명 대표자 종업원수사업화

형태

렌즈

모듈

사업

Auto

focus

actuator

주 포엠( ) 김재웅 46 4 1,000 3,600 4,600

고용창출 효과□

고용창출 세부사항

창업 명( ) 사업체 확장 명( ) 합계 명( )

30 양산 용역인력 포함30( )

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세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용□□□□

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건1. : 41. : 41. : 41. : 4

NO 일자 구체적 내용 증빙유무

1 ‘04.07.07자료 조사 및 전자력 및 자기회로에 관한Auto focus actuator

기초원리 이해

2 ‘04.07.20 용 자성재료에 대한 이해Auto focus actuator

3 ‘04.07.29에서 자성재료의 역할 및 전자장해석Auto focus actuator

원리이해

4 ‘05.04.08 마그넷 안정화 기술

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2. : 32. : 32. : 32. : 3

NO 일자 구체적 내용 증빙유무

1 ‘04.11.05 마그넷 부품 제작

2 ‘04.12.02 용 요크 시제품 제작Auto focus actuator

3 ‘05.04.08 액츄에이터 시제품제작

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3. : 183. : 183. : 183. : 18

NO 일자 구체적 내용 증빙유무

1 ‘04.08.18 선진샘플 시료분석

2 ‘04.08.27 선진샘플 자장 및 누설자장 측정air-grp

3 ‘04.09.06 초안 설계에 대한 자기회로 시뮬레이션Auto focus actuator

4 ‘04.09.18 설계안시뮬레이션Auto focus actuator

5 ‘04.09.28. 차설계안에 대한 전자력 시뮬레이션Auto focus actuator 2

6 ‘04.10.07 차설계안 시뮬레이션Auto focus actuator 2 3D

7 ‘04.10.18의 모양에 따른 자장Auto focus actuator magnet air-gap 3D

분석

8 ‘04.10.29 의 따른 자장 분석Auto focus actuator segmentdp air-gap 3D

9 ‘04.11.15 마그넷 시제품 특성평가

10 ‘04.11.23마그넷 시제품 데이터를 이용한 차설계안auto focus actuator 2

시뮬레이션

11 ‘04.11.23. 요크 시제품 자성평가

12 ‘04.12.22 시제품 마그넷 요크를 이용한 시뮬레이션, auto focus actuator

13 ‘05.01.10 요크 열처리 및 투자율 측정

14 ‘05.01.24 열처리한 요크 데이터를 이용한 시뮬레이션Auto foucs actuator

15 ‘05.01.02의 요크 및 마그넷 부분 조립 및Auto focus actuator air-grp

자장측정

16 ‘05.02.25 시제품 구동 및 특성 검사Auto focus actuator

17 ‘05.05.09 차 시제품에 대한 시뮬레이션2

18 ‘05.05.30 모양 변경시 성능 비교Auto focus actuator

- 11 -

목 차목 차목 차목 차

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

기술지원성과보고서 요약서기술지원성과보고서 요약서기술지원성과보고서 요약서기술지원성과보고서 요약서

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

제 장 본 론제 장 본 론제 장 본 론제 장 본 론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론3333

부 록부 록부 록부 록

- 12 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

현재 국내에서 생산되고 있는 백만 화소 이상 급의 와 렌즈 유CCD/CMOS Sensor

닛을 결합하여 만드는 휴대폰용 카메라 렌즈 모듈의 경우 초점이 고정되어 있는 고

정초점 방식의 카메라가 사용되고 있다.

그러나 화소수가 많아지고 렌즈의 성능도 높아짐에 따라 최적의 초점이 맺히는 곳,

의 범위가 좁아지면서 능동적으로 초점을 맞추어야 할 필요가 있다 즉 양질의 화. ,

상을 얻기 위해 렌즈 위치의 미세조정을 통해 자동으로 초점을 맞추어 사진을 촬영

하여야 할 필요가 있다 예로써 일본의 경우 메가 픽셀급 렌즈에 소형 액츄에이터. 2

를 내장하여 자동 초점 기능을 구현한 제품 스텝모터 방식 과 리니어모터- (CASIO)

방식 을 출시하고 있다(SHARP) - .

가 필수로 적용되는 메가픽셀 이상급 카메라폰의 세계시장은Auto focus actuator 2

년도에 만대이고 년도에는 전체의 약 인 만대가 될 것으2005 2,000 , 2006 50% 7,000

로 예상되고 있다 휴대폰에 대한 국내의 시장점유율을 전 세계의 로 가정하면. 25%

렌즈를 포함한 의 년도 국내시장은 억원에 달할 것auto focus actuator 2006 3,200

으로 예측되고 있다 이와 같이 고화질 휴대폰 시장이 급속히 신장하고 있으나 국.

내에서의 기술은 미흡하며 그 기반 구축이 시급한 실정이다auto focus actutor .

지원기업에서는 고화질 휴대폰 시장의 성장에 대비하여 를 국auto focus actuator

산화하고자 하며 따라서 지원기관은 본 과제를 통하여 지원기업에 측정 장비와 인, ,

력 및 관련기술을 제공함으로써 의 개발을 지원코자 하였다auto focus actuator .

- 13 -

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

가 설계기술 지원 선진 샘플의 분석 및 평가 핵심부품소재. Auto focus actuator : ,

에 대한 자기특성 평가 유한요소법을 이용한 자기 회로 설계 및 분석 등을 통하여,

자동초점기능이 부여된 액츄에이터 개발을 지원함.

나 자성재료 특성평가 지원 액츄에이터 구동모터의 핵심부춤인 영구자석과 요크의. :

자성을 평가하고 데이터를 제공함으로써 액츄에이터 개발을 지원함.

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

에서 렌즈로부터 센서에 초점이 맺히게 되는 위치의 범위는 최Auto focus actuator

대 정도의 짧은 구간이다 이 경우 구동부로서는 회전형모터와 직선운동을0.5mm .

하는 리니어모터를 이용하는 가지 방법이 있으나 이중 직선운동을 할 수 있는 리2

니어 모터를 사용하는 것이 액츄에이터의 소형화 및 저 전력화를 구현하는데 이점

이 있다 직선운동을 하는 리니어모터는 자장의 소스가 되는 영구자석과 자속의 흐.

름을 제어하는 요크 전류가 흐르는 로 구성되며 이들 소재의 특성과, moving coil

자기회로의 구성방법에 따라 그 성능이 좌우된다 본 과제에서는 고효율의 리니어.

모터형 를 개발하기 위하여 다음과 같은 내용으로 지원기업에Auto focus actuator

기술지원을 수행코자 한다.

- 14 -

가 액츄에이터 구동모터 설계 지원 구동모터의 자기회로를. : Auto focus actuator

분석하고 에어갭 자장 에 미치는 전자력 및 기타 설계에 필요한 특성, moving coil

을 계산한다.

나 마그넷 특성평가 지원 에 사용될 마그넷의 자기이력곡선. : Auto focus actuator

을 측정하고 구동모터 설계에 필요한 인자를 도출하여 설계에 적용한다.

다 요크 특성평가 지원 에 사용될 요크의 자기이력곡선을 측. : Auto focus actuator

정하여 구동모터 설계에 필요한 인자를 도출하여 설계에 적용한다.

라 시제품 에어캡 자장평가 시제품의 에어갭 자장을 측정하. : Auto focus actuator

여 성능을 간접적으로 평가하고 모터 성능개선을 위한 기초자료로 삼는다.

- 15 -

제 장 본 론제 장 본 론제 장 본 론제 장 본 론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111

기술지원의 달성기술지원의 달성기술지원의 달성기술지원의 달성1.1.1.1.

가 국산화 양산화 및 산업화 성공 만화소급 국내 신모. Auto focus actuator , . 200

델 휴대폰에 채용 양산 중, .

나 설계기술 개발 및 성능향상을 위한 기반기술 구축. Auto focus actuator .

수행한 기술지원 내용수행한 기술지원 내용수행한 기술지원 내용수행한 기술지원 내용2.2.2.2.

는 렌즈유니트가 포함된 광학기구와 이광학기구를 전자적으로Auto focus actuator

가동시키는 구동모터로 구성된다 지원기업은 광학기구 분야에 전문성을 갖고 있으.

나 구동모터의 설계 및 분석에 필요한 측정 및 분석 장비가 확보되지 않아 기술 개

발에 지원기관과의 협력이 필요하였다 지원기관은 본 과제를 통하여 구동모터의.

자기회로 해석 및 설계 영구자석 및 요크 재료의 자성평가 시제품의 에어갭 자장, ,

평가 등을 지원함으로써 지원기업이 를 국산화하는데 기여하였auto focus actuator

다 지원내용은 다음과 같다. .

가 액츄에이터 구동모터 설계 지원 유한요소법을 이용하여. : auto focus actuator

구동모터의 자기회로를 차원 및 차원 모델을 이용하여 분석하고 에어갭 자장의2 3

세기 및 분포 에 미치는 전자력 등을 시뮬레이션 함 또한 요크 내외, moving coil . ,

벽을 통한 누설자속 마그넷 형상에 따른 에어갭 자장의 변화 구동모터 변형에 따, ,

른 전자력 변화 등을 계산함으로써 액츄에이터 개발을 지원함.

- 16 -

나 마그넷 특성평가 지원 테슬러급 펄스마그네토미터를 이용하여 마그넷의 자. : 10

기이력곡선을 측정함 측정된 영구자석의 잔류자속밀도 및 제 상한에서의 투자율. 2

데이터를 구동모터에 대한 전자장 시뮬레이션 인자로 활용함.

다 요크 특성평가 지원 을 이용하여 링방법으로 요크의. : Hysteresisgraph system

자기이력곡선을 측정함 기계가공된 초기 상태와 다양한 조건에서 열처리한 후의.

특성 등을 평가함으로써 최적의 열처리 조건을 설정함 또한 측정된 자기이력곡선. ,

으로부터 산출한 투자율과 유도자속밀도와의 관계를 구동모터의 잔자장 시뮬레이션

인자로 활용함.

라 에어갭 자장평가 홀센서를 이용하여 액츄에이터 시제품의 에어갭 자장을 평가. :

함 전자장 시뮬레이션 결과를 참조하여 영구자석 세그먼트 중심부와 세그먼트간.

경계에서의 자장을 측정하고 분석함.

지원내용의 기업전략에의 기여도지원내용의 기업전략에의 기여도지원내용의 기업전략에의 기여도지원내용의 기업전략에의 기여도3.3.3.3.

가 지원기업 제품의 국내시장 확보 및 매출증대에 기여.

나 신제품 개발능력 향상.

다 액츄에이터 설계기술 확보 및 기반기술 구축. .

- 17 -

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222

기술지원추진일정기술지원추진일정기술지원추진일정기술지원추진일정1.1.1.1.

- 18 -

담당업무 성과정도담당업무 성과정도담당업무 성과정도담당업무 성과정도2.2.2.2.

가 지원기관. :

구동모터 자기회로 해석 및 전자장해석 결과를 지원기업에1) Auto focus actuator

제공함으로써 액츄에이터 설계기술 개발 지원.

영구자석 및 요크의 자성측정 지원기업에 데이터를 제공함으로써 구동모터 설계2)

및 시제품 개발 지원.

요크재료의 투자율향상 방안 영구자석 안정화를 통한 구동모터 에어갭 자장 안3) ,

정화 기술을 지원기업에 제공함으로써 액츄에이터 성능 향상.

구동모터 에어갭 자장 평가 및 지원기업에 데이터를 제공함으로써 액츄에이터4)

성능 간접평가.

유한요소법을 이용한 자기회로 해석법 펄스자장을 이용한 영구자석 측정방법5) , ,

링방법을 이용한 연자성재료 자성 측정법 에어갭 자장 측정을 위한 센서자료 정보,

등 제공

지원기업 연구원과의 수시적 회의를 통하여 시제품 개발의 문제점 파악 및 해결6)

점 제시

나 지원기업.

의 로는 국내 최초로 개발하였다 급으로는 가VCM type Auto focus actuator . 2Mega

장 한 크기로 개발하여 시장 경쟁력이 있는 구조를 갖는compact Auto focus

기술을 확보하게 되었다 기술개발 담당 엔지니어들에게는 자계 해석 및actuator .

측정평가 분석기술의 이해를 갖게 하였고 설계 능력도 배양시켜 이 부분의 국내외/ ,

경쟁력을 다소나마 갖게 되었다 본 방식의 는 특히 카메라폰. Auto focus actuator

용 부품의 신뢰성 항목중 가장 큰 문제가 있는 낙하시험에서 국내 후발개발업체들

보다 강인한 구조를 갖도록 설계 되었으며 실제 고객으로부터 좋은 성과를 얻어내

었다.

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본 개발 과제를 통하여 보다 다른 방식의 보다 한 크Auto focus actuator compact

기로 개발을 할수 있게 되었으며 전자계 해석 및 분석 평가를 통한 새로운 구조의,

설계를 유도할 수 있다 또한 교적 간단한 구조여서 신뢰성 성능이 가장 우수하였.

고 이미 검증된 술로 다른 용도로 개발 적용되었던 부분이 많아 국내에서 자재 화,

보 가능하여 개발 납기와 가격 측면에서 가장 경쟁력있는 로Auto focus actuator

향후 시장성이 큰 분야에서 선도적인 위치에 있게 되었다.

이제 휴대폰의 시장은 고화질에 필요한 센서 부품 뿐 아니라 이 기능을 보완해 줄

수 있는 기능적인 요소 부품의 요구가 높아지고 있어 본 과제의 기술 확보는 필연

적이었다 향후 당사의 매출 신장에 주도적인 역할을 기대하고 있다. .

수행방법 및 기자재 등의 활용수행방법 및 기자재 등의 활용수행방법 및 기자재 등의 활용수행방법 및 기자재 등의 활용3.3.3.3.

가 용 구동모퍼 자기회로 구상. Auto focus actuator

용 구동모터로는 리니어모터와 회전형 모터방식이 있다 액츄Auto focus actuator .

에이터의 소형화 및 저 전력화에는 리니어모터 방식이 유리하므로 본 과제에서는

리니어모터 방식을 채택하여 액츄에이터를 개발하고자 하였다 리니어모터의 자기.

회로는 스피커와 유사한 원리로 리니어모터의 운동방향으로 큰 구동력을 얻기 위하

여는 자장 중에 전류를 수직으로 인가할 필요가 있다 이때 구동력은 전류와 자장.

벡터의 외적에 해당하므로 전류가 흐르는 공간 즉 에어갭에서 자장의 세기를 크게, ,

할 경우 작은 소모 전력으로도 큰 구동력을 얻게 된다 에어갭에서 자장의 세기는.

자장을 생성하는 영구자석의 특성 탈자화곡선 자속의 흐름을 제어하는 요크재료의( ),

특성 투자율 그리고 이들을 이용한 자기회로 효율적 구성에 의하여 좌우된다( ) .

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본 과제에서는 선진제품을 분석하여 액츄에이터의 초기모델 구성에 참조하였다 즉. ,

그림 과 같이 고에너지의 세그먼트 자석을 자장 생성원으로 하고 이를 원-1 c-type

형으로 배열한 후 자속이 가능한 에 집속하면서 모터의 구동방향과 전moving coil

류 그리고 자장이 각각 직각이 될 수 있도록 구상하였다.

그림 용 구동모터의 자기회로 구성 원리그림 용 구동모터의 자기회로 구성 원리그림 용 구동모터의 자기회로 구성 원리그림 용 구동모터의 자기회로 구성 원리1. Auto focus actuator1. Auto focus actuator1. Auto focus actuator1. Auto focus actuator

나 영구자석과 요크재료 개발 및 자성데이터 구축.

영구자석와 요크는 구동모터를 구성하는 핵심 부품으로 그들의 자기특성은 모터의

성능에 직접적인 영향을 미친다 구동모터를 이루는 영구자석의 경우 퍼미언스가.

매우 낮은 구조를 이루게 되므로 착자 후 자석 중심 부분에 감자가 심하지 않도록

충분한 보자력을 갖고 있을 필요가 있다 특히 세그먼트로의 가공 후 탈자화곡선에. ,

서 스텝이 형성되어 경우에 따라 성능이 급격히 저하되므로 이와같은 점을 감안하

여 소재 설정이 이루어져야 한다.

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또한 열 및 외부자기장에 대한 불안정성은 모터의 구동력 재형성에 악영향을 미치,

므로 이를 소거할 필요가 있다 요크의 경우 포화자속밀도가 충분하다면 투자율 향.

상이 모터의 구동력 증가로 이어진다 지원기업은 지원기관을 통한 소재의 자성평.

가 결과를 이용하여 구동모터에 적합한 소재를 선정할 수 있었다 또한 요크의 투. ,

자율을 배 향상 시킬 수 있는 열처리법을 개발하였으며 영구자석의 후처리를 통2.7

한 모터 구동력 재현성 향상 기술을 개발하였다 한편 모터의 설계 및 자기회로의.

정량적 분석에는 이들 재료에 대한 자성데이터를 얻기 위하여는 고자장을 이용한

개자회로에서의 자성 측정장치가 필요하다 기술지원기관에는 최대인가자장 테. 10

슬러의 펄스마그네토미터를 보유하고 있어 이 측정장치를 활용하여 세그먼트로 가

공된 영구자석에 대한 자성데이터를 구축할 수 있었다 요크재료는 영구자석과는.

달리 투자율이 높으므로 페자회로를 형성하는 링방법에 의한 자성측정이 필요하다.

이 역시 지원기관의 을 이용하여 자성을 측정하고 데이터Hysteresisgraph system

를 구축함으로써 모터설계 및 자기회로분석에 활용하였다.

다 구동모터 설계 및 자기회로 분석.

구동모터를 구성하는 영구자석의 기본 단위는 세그먼트이다 따라서 세그s-type . ,

먼트와 그 주변에서의 자속 분포를 이해하는 것은 구동모터를 설계하고 자기회로를

이해하는 기초가 된다 세그먼트자석 표면의 지화는 균일하지 않으며 따라서 표면.

자장의 세기도 일정하지 않다 세그먼트의 내면을 예로 들면 자석의 양끝은 강하게.

자화되어 있으나 자석의 중심부는 거의 탈자 된 상태를 유지한다.

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이러한 세그먼트를 원형으로 조합하면 상호간의 간섭으로 자력선 분포가 복잡해지

며 이들을 요크에 장착시키면 자력선 분포는 더욱 복잡해진다 구동모터의 구조상.

전류는 액츄에이터의 축을 중심으로 원형으로 흘리게 되므로 각 세그먼트를 지나는

전류가 받는 전자력이 서로 상쇄 되지 않고 모아지도록 자극을 배열하여야 한다.

요크는 영구자석에서 생성된 자속의 흐름을 유도하여 코일이 위치하는 에어갭으로

집속시키는 역할을 한다 에어갭 자장중에서 반경방향성분 만이 전자력에 기여하. (Br)

므로 모터의 성능을 향상시키기 위하여 설계 과정에서 을 모니터하는 것이 중요Br

하다 지원기관은 지원기업으로부터 제공 받은 설계도면을 토대로 실제 사용될 자.

성재료 데이터를 적용하여 유한요소법으로 구동모터의 자기회로를 차원 및 차원2 3

으로 시뮬레이션함으로써 지원기업의 설계자가 확신을 갖고 설계에 임할 수 있도록

지원하였다 본 과제를 통하여 수행한 시뮬레이션은 다음과 같다. .

세그먼트 자석 및 세그먼트 배열에 따른 자속 분포o c-type

구동모터의 자속분포 및 자화 패턴o

구동모터의 에어갭 분포 및 코일에 작용하는 전자력o Br

구동모터의 누설자속o

다양한 구조로의 세그먼트 가공에 따른 에어갭 의 변화o Br

세그먼트 수에 따른 에어갭 의 변화o Br

구동모터 구조 변경에 따른 에어갭 및 전자력 변화o Br

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그림 세그먼트 자석의 표면자장의 수직성분 분포그림 세그먼트 자석의 표면자장의 수직성분 분포그림 세그먼트 자석의 표면자장의 수직성분 분포그림 세그먼트 자석의 표면자장의 수직성분 분포4. C-type4. C-type4. C-type4. C-type

그림 세그먼트 자석을 이용한 자기회로의 자속분포그림 세그먼트 자석을 이용한 자기회로의 자속분포그림 세그먼트 자석을 이용한 자기회로의 자속분포그림 세그먼트 자석을 이용한 자기회로의 자속분포5. C-type5. C-type5. C-type5. C-type

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그림 의 자화분포그림 의 자화분포그림 의 자화분포그림 의 자화분포6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)

그림 의 자속분포그림 의 자속분포그림 의 자속분포그림 의 자속분포7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)

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그림 의 자화분포그림 의 자화분포그림 의 자화분포그림 의 자화분포6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)

그림 의 자속분포그림 의 자속분포그림 의 자속분포그림 의 자속분포7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)

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그림 의 단면에서의 분포그림 의 단면에서의 분포그림 의 단면에서의 분포그림 의 단면에서의 분포8. Auto focus actuator moving coil Br8. Auto focus actuator moving coil Br8. Auto focus actuator moving coil Br8. Auto focus actuator moving coil Br

그림 에어갭 중앙에서의 분포그림 에어갭 중앙에서의 분포그림 에어갭 중앙에서의 분포그림 에어갭 중앙에서의 분포9. Auto focus actuator Br9. Auto focus actuator Br9. Auto focus actuator Br9. Auto focus actuator Br

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그림 액츄에이터 외벽을 통한 누설자장그림 액츄에이터 외벽을 통한 누설자장그림 액츄에이터 외벽을 통한 누설자장그림 액츄에이터 외벽을 통한 누설자장10.10.10.10.

그림 의 움직임에 따른 전자력의 변화 및 액츄에이터그림 의 움직임에 따른 전자력의 변화 및 액츄에이터그림 의 움직임에 따른 전자력의 변화 및 액츄에이터그림 의 움직임에 따른 전자력의 변화 및 액츄에이터11. Moving coil11. Moving coil11. Moving coil11. Moving coil

에어갭 상하 위치에 따른 의 변화 삽입그림에어갭 상하 위치에 따른 의 변화 삽입그림에어갭 상하 위치에 따른 의 변화 삽입그림에어갭 상하 위치에 따른 의 변화 삽입그림Br ( ).Br ( ).Br ( ).Br ( ).

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라 시제품제작. Auto focus actuator

그림 시제품 모델명그림 시제품 모델명그림 시제품 모델명그림 시제품 모델명12. ( SAF)12. ( SAF)12. ( SAF)12. ( SAF) 그림 시제품 차원 구조그림 시제품 차원 구조그림 시제품 차원 구조그림 시제품 차원 구조13. 313. 313. 313. 3

시제품을 국내 최초로 메가 센서 급 용 카메라 모듈용2 CCD (1/4" ) Auto focus

자동촛점 조절용 가동계 를 개발하였다 제작된 자재는 모두 국내 업체에actuator( ) .

서 조달이 가능하였다 제작된 시제품의 요소부품으로 스프링 마그넷 요크 정밀. , , ,

설계된 사물 기구물 플라스틱 비구면 렌즈로 구성된 렌즈 유닛으로 구성되어있다, .

제작된 시제품의 평가는 광학적인 자동초점 기능이 가능한 행정거리 를 이동stroke( )

시켜 가동계의 거동이 범위내에서 직선적으로 히스테리시스 없이 균질한 품질유지

를 하고 있는지를 검출하는 과정을 거치고 있다.

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마 특성평가. Auto focus actuator

에어갭 측정 에어갭에서의 은 액츄에이터의 성능을 간접적으로 평가하는(1) Br : Br

수단이 된다 따라서 지원기관에서는 지원기업에서 제작한 시제품의 에어갭 을. , Br

측정함으로써 연구개발의 지표로 삼았다 구동모터에 대한 자기회로 시뮬레이션 결.

과 은 세그먼트 접촉부분과 세그먼트 중심부에서 달라지며 또한 세그먼트 양단의Br

길이에 따라 변화함을 예측할 수 있었다 따라서 은 세그먼트 중심부와 세그먼트. Br

접촉부분에서 측정하였으며 시뮬레에션 결과와 비교함으로써 구조 개선의 기초자료

로 활용하였다 에어갭 측정에는 홀효과를 이용한 자장센서를 이용하였다. Br .

특성 평가는 전용 평가기에 의해서 성능 평가로 대체하(2) Auto focus actuator ,

고 있다 요소부품 모듈 별 부분적인 평가는 단순기능 및 정밀 치수 관리항목을 주. ( )

로 검계측하고 있다 의 특성 평가는 그림 의 화면을 갖는 전. Auto focus actuator ( )

용 설비로 검측하고 있다.

그림 히스테리시스가 있는그림 히스테리시스가 있는그림 히스테리시스가 있는그림 히스테리시스가 있는14.14.14.14.

Auto focus actuatorAuto focus actuatorAuto focus actuatorAuto focus actuator그림 양품의그림 양품의그림 양품의그림 양품의15. Auto focus actuator15. Auto focus actuator15. Auto focus actuator15. Auto focus actuator

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그림 평가 장치 사진 및 평가기 디스플레이그림 평가 장치 사진 및 평가기 디스플레이그림 평가 장치 사진 및 평가기 디스플레이그림 평가 장치 사진 및 평가기 디스플레이16. Actuator .16. Actuator .16. Actuator .16. Actuator .

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제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333

메가픽셀급 이상의 고화질 휴대폰은 세계시장이 년 수백 퍼센트의 급신장을 이루는

산업적으로 매우 중요한 품목이다 따라서 이들 휴대폰의 핵심부품인. , auto focus

의 개발은 국내 부품산업의 대외의존도 탈피와 나아가 선진국과의 경쟁에actuator

서 우의를 확보하는 초석이 될 수 있을 것으로 생각된다 본 과제에서는 광학기구.

에 대한 관련기술을 보유한 지원기업과 구동모터 설계 관련기술을 보유한 지원기관

과의 협력을 통하여 고화질 휴대폰용의 시제품 개발에 성공auto focus actuator

할 수 있었으며 나아가 당 개발품을 만 화소급 휴대폰 신제품에 적용 국내시장200 ,

에 출시시킴으로써 국산화에 성공을 하였다 본 과제를 통하여 개발된. auto focus

는 점유 공간과 효율 및 양산화 측면에서 가장 우수한 모델이었으며 아울actuator ,

러 그 설계기술을 확립하고 기반기술 구축함으로써 향후 지원기업의 독자 모델 개,

발에도 기여할 것으로 생각된다.

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