배터리 전극 압연 롤러 진단을 위한 진동 센서 모듈의 설계 및 응답 특성 분석

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확장요약문

이차전지 전극 제조를 위한 압연 롤러는 장기간 사용 시 높은 압력으로 인한 마모, 변형이 발생할 수 있다. 따라서 압연 롤러의 상태 점검은 전극 생산 효율 및 품질 관리를 위해 필수적이다. 본 연구에서는 압연 롤러의 실시간 모니터링을 위해, 압연 롤러에 직접 결합되어 구동 중 진동 신호를 측정할 수 있는 진동 센서 모듈을 설계 및 제작하였다. 특히 압연 롤러의 특징적인 진동 주파수에서 응답이 증폭될 수 있도록, 특정한 주파수에서 공진이 발생하는 진동 증폭 구조를 설계하였다. 설계된 진동 증폭 구조는 센서 모듈 패키지 내에 탑재되어 그 위에 상용 가속도계 센서(ADXL355)가 장착되었다. 설계된 센서 모듈의 공진 특성 검증을 위해, 진동 증폭 구조가 포함되지 않은 센서 모듈과의 주파수 응답 특성을 서로 비교하였다. 주파수 응답 특성은 센서 모듈 및 기준 가속도계(601A01, PCB Piezotronics)를 진동 발생기(Vibration Exciter Type 4808, Brüel & Kjær)에 함께 결합하여, 동일한 진동을 인가하여 기준 가속도계의 응답 대비 센서 모듈의 응답을 측정함으로써 평가되었다. 이를 통해 진동 증폭 구조가 포함되었을 시 주파수 응답에서 설계한 공진이 발생함을 검증하였다. 본 연구를 기반으로 압연 롤러의 특징 주파수에 해당하는 공진을 가지는 진동 증폭 구조를 설계 및 적용함으로써, 효과적인 진동 모니터링이 가능할 것으로 기대된다.