[기계공학] 스트레인게이지의 작동원리

1. 스트레인게이지 개요

스트레인게이지는 구조물이나 재료 내부에 발생하는 미세한 변형을 전기적 신호로 변환하여 측정하는 센서이다. 주로 금속이나 폴리머로 만들어진 와이어 또는 금속박이 절파(변형)된 영역에 부착되며, 이때 변형율(스트레인)이 증가하면 이에 비례하여 저항이 변화하는 특성을 이용한다. 스트레인게이지는 항공우주, 건설, 자동차, 제조업 분야 등에서 구조물의 안전성 평가나 피로수명 예측을 위해 폭넓게 활용되고 있다. 예를 들어, 항공기 날개 구조물의 설계 시 1000회 이상 반복하는 비행 중에 발생하는 미세한 피로변형을 감지하여 구조적 결함 여부를 조기에 파악할 수 있다. 또한, 교량과 같은 대형 구조물에 적용하면 하중이나 온도 변화에 따른 미세내력 변화를 실시간으로 모니터링함으로써 사고 방지에 기여한다. 현재 시중에 판매되는 표준 스트레인게이지는 1% 이하의 변형율을 감지할 수 있으며, 10με(나노스트레인) 단위의 정밀도를 보유하는 제품도 있다. 통계에 따르면, 2xxx년 기준 스트레인게이지의 시장 규모는 전 세계적으로 약 15억 달러에 달하며, 연평균 성장률은 약 6%로 예상된다. 이는 기술 발전과 더불어 더욱 정…