• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.77-77
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• 2009

$Pb(Zr,Ti_O_3$계 세라믹스는 우수한 압전 특성으로 인하여 압전변압기 및 액츄에이터, 센서 등 많은 분야에 응용이 되어져 왔다. 그러나, 최근 들어 $1000^{\circ}C$에서 급속도로 많은 휘발을 하는 PbO는 환경 및 인체에 나쁜 영향을 미칠 뿐 아니라 사용 후의 처리도 어려워 선진국에서는 사용을 제한하거나 줄이고 있는 추세에 있다. 따라서, PbO를 포함하지 않은 무연 (Lead-free)계 압전 세라믹스에 대한 연구가 많은 관심을 끌고 있으며 앞으로는E 장래성 있는 하나의 이슈 분야가 될 것이다. 이러한 Pb-based System 세라믹스를 대체 할 재료로서 $(Bi_{1/2}Na_{1/2})TiO_3$나 Tungsten-Bronze type, $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3$ 등이 주로 연구가 되고 있다. 특히, alkali niobate를 기초로 한 $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3(NKN)$은 무연 압전 물질로서 많은 주목을 받고 있다. 그러나, NKN의 주요 성분인 K 의 높은 조해성 때문에 일반적인 고상방법으로는 고 밀도의 세라믹을 얻기 힘들뿐더러 낮은 상전이 온도 때문에 많은 응용에는 제약이 되고 있다. 이러한 세라믹의 단점을 보완하고자 Hot forging, RTGG, SPS 등 과 같이 특수한 소결방법을 사용하여 고밀도의 세라믹을 제작하지만 이 방법들은 제품 대량 생산에 있어 경제적으로나 복잡한 제조과정을 고려할 때 매우 비효율적이라고 판단된다. 그러므로 $BaTiO_3$, $LiTaO_3$, Mg, Ca등을 첨가 시켜 소결을 향상시키고 고밀도를 얻기 위해 많은 연구가 진행 중이다. 따라서 본 연구에서는 Pb-based계의 세라믹스를 대체할 우수한 특성의 세라믹스를 제작하고자 기존의 $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3(NKN)$세라믹스에서 낮은 용융온도 때문에 소결하기 어려운 $KNbO_3$를 제거한 $NaNbO_3$에 $LiNbO_3$와 $BaTiO_3$를 추가한 $NaLiNbO_3-BaTiO_3$세라믹스에 $K_4CuNb_8O_{23}$(KCN)을 첨가함으로서 이에 따른 압전 및 유전 특성을 조사하였다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.17 no.4
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• pp.267-272
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• 2008

Energy harvesting from the vibration through the piezoelectric effect has been studied for powering the small wireless sensor nodes. As piezoelectric uni-morph cantilever structure can transfer low vibration to large displacement, this structure was commonly deployed to harvest electric energy from vibrations. Through our previous results, when stress was applied on the cantilever, stress was concentrated on the certain point of the ceramic of the cantilever. In this study, for miniaturing the energy harvester, we investigated how the size of ceramics and the stress distribution in ceramic affects energy harvester characteristics. Even though the area of ceramic was 28.6 % decreased from $10{\times}35{\times}0.5mm^3$ to $10{\times}25{\times}0.5mm^3$, both samples showed almost same maximum power of 0.45 mW and the electro-mechanical coupling factor ($K_{31}$) of 14 % as well. This result indicated that should be preferentially considered to generate high power with small size energy harvester.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.11a
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• pp.387-391
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• 2004

[ $(Bi_{1/2}Na_{1/2})TiO_3$ ](BNT) is considered to be an excellent candidate for the key material of lead-free piezoelectric ceramic due to properties of strong ferroelectricity with a relatively large remanent polarization $Pr=38{\mu}C/cm^2$, and a large coercive field, Ec=73KV/cm. In this study, electrical properties of pressure sensor using a $0.96Bi_{0.5}(Na_{0.84}K_{0.16})_{0.5}TiO_3+0.04SrTiO_3+0.2wt%La_2O_3$ ceramics are investigated. Resonant frequency of pressure sensor was decreased with increasing pressure. However, its anti-resonant frequency was increased with increasing pressure.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.26 no.5
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• pp.360-365
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• 2017

In this study, a heat treatment process was applied to ZnS nano-powder to improve the optical properties of ZnS ceramic, and the characteristics of heat treatment time were studied. The ZnS nano-powders were synthesized by hydrothermal synthesis. The heat treatment was carried out at $550^{\circ}C$ for 0.5, 1, 2, and 4 hours in a vacuum atmosphere ($10^{-2}torr$). X-ray diffraction and scanning electron microscope analyzes confirmed the change of crystal phase and grain size to confirm the structural change with heat treatment time. The heat treated ZnS nano-powder was sintered by hot pressing, and the change of optical properties of the ZnS ceramic was analyzed by infrared spectroscopy.

• Journal of KSNVE
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• v.10 no.6
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• pp.1048-1058
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• 2000

Thipaper presents a methodology to suppress the vibration of thin rectangular plate clamped all edges using piezo-ceramic material as actuators and sensors. Dynamic characteristics of the structure bonded with distributed actuators/sensors are identified by the Multi-Input Multi-Output (MIMO) frequency domain modeling technique based on the experimental data. Hybrid control scheme is adopted and feedback controller is designed by LQG(Linear Quadratic Gaussian). Feedforward controller is adapted by multiple filtered -$x$ LMS(least mean square) algorithm. Experiment result demonstrates the effective reduction of the vibration label for both the transient and persistent external disturbances.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.38 no.2
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• pp.214-221
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• 2019

In this paper, a temperature dependent acoustic receiving characteristics of underwater acoustic sensor is studied by theoretical and experimental investigations. Two different types (low mid frequency sensor and high frequency sensor) of underwater acoustic sensors are designed with different configuration of baffle and conditioning plate. The temperature dependent characteristics of the acoustic sensors are investigated within the temperature range from $-2^{\circ}C$ to $35^{\circ}C$. The material properties of the piezoelectric ceramics, molding and baffle, which are the primary materials of the acoustic sensors, are measured with temperature change. The temperature dependent RVS (Receiving Voltage Sensitivity) characteristics of the acoustic sensors are simulated by using the measured material properties. The RVS changes of the acoustic sensors are measured by changing temperature in the watertank where the acoustic sensors are installed. The measured and the simulated data show that the temperature dependent characteristics of the acoustic sensors are mainly dependent for the sound speed changes of the molding material.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1994.10a
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• pp.116-120
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• 1994

최근 항공우주 및 생산자동화 분야의 급격한 발달에 따라 정밀도와 효율성을 향상시키기 위해 저중량, 고강도 구조물이 요구된다. 그러나 경량화 추세로 인해 수반되는 구조물의 유연성 증가로 외력에 대한 구조응답의 진폭이 커지고 구조물의 피로 수명이 단축되어 매우 위험한 상황에 이를 수 있다. 이런 바람직하지 않은 진동현상을 제어하기 위해 여러 제어이론을 응용한 진동억제시스템의 연구가 활발하며, 신소재인 압전재료의 개발로 새로운 방향이 제시되고 있다. 압전재료는 유연한 구조물에 부착되어 압전재료의 수축, 팽창 운동에 의해 발생된 에너지를 부착된 구조물에서의 제어력으로 사용되어, 진동 혹은 자세 및 형상 제어에 활용되고 있다. 압전재료에 대한 연구로는 Crawley, de Luis3가 보의 표면 혹은 내부에 압전세라믹을 부착하여 액튜에이터로 사용하는 경우 집중모멘트를 가하는 역할을 함을 밝혔고, Hanagud, obal은 압전재료를 센서와 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 대한 최적 진동제어 알고리즘을 개발, 그 성능에 대한 효과를 조사하였고 임의의 위치에 부착된 센서 및 액튜에이터를 고려한 복합재료 보의 운동방정식을 유한요소법을 이용 유도하였으며 변위율 피드백(rate feedback)과 모달피드백(modal feedback) 제어기를 적용하여 진동제어 효과를 고찰하였다. 그리고 Tomas, James, Hubbard는 압전필름을 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 Liapunov 제어기와 변위율 피드백 제어기를 사용하여 능동감쇠기를 설계하였고, Lee, Chaing, Sullivan은 압전필름을 센서와 액튜에이터로 사용해 평판에 변위율 피드백 제어기를 적용한 능동감쇠기를 설계하고 실험적으로 수행하였다. Base가 백색잡음가진을 지속적으로 받을 때 보끝의 움직임이 최소가 되도록 제어하고자 연구를 수행 중인 바 그 결과로소 본 논문에서는 적용시켰고 F-P-K 방정식을 이용해 확률영역으로 변환하여 LQR 제어기와 pole allocation 제어기를 시스템에 적용시켜 우수한 특성을 갖음을 제어 시뮬레이션의 결과를 통해 입증하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.898-901
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• 2004

[ $ZnCr_2O_4$ ]를 모물질로 하고 MgO, $TiO_2$를 몰비로 2:1, 4:1, 6:1, 및 8:1이 되게 정량적으로 조합한 후, 조사하였다. $ZnCr_2O_4$-MgO와 $ZnCr_2O_4-TiO_2$를 X-선 분석한 결과 Spinel 결정구조를 형성하였으며, 또한 SEM과 EDX 분석결과 각각 $Li_2CrO_4$와 $Li_3VO_4$의 형성으로 인하여 저항 특성이 나타나는 것을 알 수 있었다. $ZnCr_2O_4-MgO$, $ZnCr_2O_4-TiO_2$에서 MgO의 양이 증가할수록 저항값은 약간 감소하는 반면, $TiO_2$의 양이 증가할수록 저항값이 급격히 증가하는 특성을 나타내었고, 감습 특성에서도 M??보다 TiO2가 더 높게 나타내었다. 습에 따른 복원 특성의 경우 $700^{\circ}C$에서 소결한 ($ZnCr_2O_4:MgO=4:1$)과 ($ZnCr_2O_4:TiO_2=6:1$) 조성의 센서가 가장 양호하였다.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.53 no.11
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• pp.151-159
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• 2016

This paper proposes a ceramic heating element-based tankless instant electric water heater for hand/face washing that does not require a lot of hot water. The heating module, which heats the input water and outputs hot water, operates the ceramic heating element detecting input water using a flow sensor. Inside of the heating module is designed to form one flow path in order to get almost $15^{\circ}C$ increased heated water compared to the input water temperature within 2 second after 1.5 liter per minute water supply. The design validity is verified using a heat flow analysis of the water flow and temperature variations inside of the heating module also. Based on the design data, the heating module is constructed including a single rod-type ceramic heating element. After that, a prototype system having temperature setting function by three steps were constructed. The prototype system is connected to a 1.5 liter per minute water supply line, and the water output temperature and time measurement experiments confirmed that the proposed system output the heated water increased by $18.3^{\circ}C$ in case of third step setting within 2 second after water supply. And standby power is under 1 W and peak power does not exceed the permissible range for the general house usage. Several performance results verify that the proposed tankless instant electric water heater is applicable for the washstand of the house, highway rest area and factory so on as winter-time hand/face washing.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1764-1765
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• 2011

피에조 액추에이터는 세라믹 소재의 압전 특성을 이용한 전기식 액추에이터로, 이에 사용되어지는 세라믹스는 전자분야의 기초재료로 다양한 연구가 이루어지고 있다. 통신기기, 의료기기, 초정밀 액추에이터, 초음파 모터 등 각종 정밀 센서와 측정 계측기기와 같이 가정용에서부터 첨단 기술 분야 까지 광범위하게 이루어지고 있다. 이와 같이 첨단 기술 분야에 각광 받고 있는 압전 소재 제품중, 본 논문에서는 국내 개발 및 시장 진입이 어려운 초정밀 액추에이터를 선택 하였으며, 전압 이송소자를 활용하기 위한 연구소단위의 연구내용을 기술하였다. 즉, 정밀 제어에 영향을 미치는 피에조의 히스테리시스를 포함한 개루프 특성을 모델링하고, 컴퓨터 시뮬레이션으로 액추에이터의 동작을 검증한 후 PID제어기를 적용하여, 이에 따른 결과와 함께 제어기를 제작하였다.