압전세라믹스의 작동원리
그림. 1 (a)는 압력이 걸리지 않은 상태의 압전세라믹, (b)세라믹이 압축되어 분극
전압과 동일한 방향의 전압이 발생, (c)팽창시 분극 전압과 반대방향으로의 전압의 발생,
(d)분극 전압과 반대 방향으로 전압의 인가시 압전 세라믹의 수축, (e)분극 전압과 같은
방향의 전압을 인가시 세라믹의 팽창, (f)압전 세라믹에 교류 전압을 인가시 세라믹의
수축 팽창 작용을 반복하여 초음파를 발생할 수 있는 것입니다.
초음파 분산기는 역압전효과(inverse piezoelectric effect) 현상을 이용하여
전기에너지를 기계적인 진동에너지로 바꾸는 압전 세라믹스와 초음파 진동자에 의해서
초음파를 발생시키고, 발생된 초음파의 진폭을 확대시키기 위해 진동자에 부스터와
혼(horn)을 부착하고 이를 구동시키기 위한 초음파 발진기로 이루어집니다.
부스터와 혼은 진동자만의 변위가 작기 때문에 이를 증폭시키는 역할을 하는 것으로
용도에 따라 알맞은 혼을 선택해 사용하여야 합니다.
초음파 분산기의 원리
초음파 분산기는 진동자-혼에 의해서 발생된 초음파의 동력적 기능을 이용하는 것이며,
이 동력적 기능은 진동자-혼에 의해서 발생된 초음파를 수용액 속에 조사할 때 발생하는
공동화기포(cavitational bubbles)에 의해서 이루어집니다. 즉 초음파를 수용액 속에
조사하였을 때 발생하는 공동화 기포 내부의 온도와 압력은 각각 약 4,500℃와 수백
기압에 이르고, 충분히 성장한 기포가 깨어질 때에는 온도가 약 1,500℃ 이고, 압력이 수
백기압에 달하는 고온·고압의 충격파가 발생하기 때문에 그것이 매우 높은 에너지원으로
작용하여 혼합하기 어려운 다른 종류의 액체를 혼합하거나 분산하는데 이용할 수 있습니다.
