압전상수 (Piezoelectric Coefficient)
한 줄 정의: 기계적 응력과 전기 분극(또는 전기장과 변형) 사이의 변환 크기를 나타내는 물성 상수입니다.
쉽게 풀면
압전 재료는 누르면 전기가 생기고, 전압을 걸면 모양이 바뀝니다. 압전상수는 '얼마나 세게 누르면 전하가 얼마나 생기나'를 수치로 나타낸 값입니다. 값이 클수록 센서·액추에이터 성능이 좋습니다.
왜 중요한가
압전 소재 개발 논문에서는 d33 값이 성능을 비교하는 대표 지표입니다. 무연 압전 세라믹, 압전 고분자, 에너지 하베스터 연구에서 반드시 보고됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"소결 조건을 최적화한 KNN계 세라믹은 높은 d33 압전상수를 나타냈다."
무연 압전 소재의 성능을 보고한 예입니다.
조금 더 깊게 보면
d_ij는 텐서 성분으로, 첫째 첨자는 전기 방향, 둘째는 기계 방향입니다. d33은 분극 방향으로 누르고 같은 방향 전하를 측정한 값(단위 pC/N)이며, d31은 횡방향 성분입니다. 이 외에 g(전압 상수) 등과 전기기계 결합계수 k도 함께 씁니다.
주의할 점
압전효과는 현상이고, 압전상수는 그 크기를 나타내는 물성값입니다. 측정 방법(준정적 측정기, 공진법)과 분극 조건에 따라 값이 달라지므로 조건을 함께 봐야 합니다.