• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.6-9
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• 2009

교량, 댐, 터널 등의 대형 구조물 및 항공기 등의 기계 구조물의 경우 그 중요성과 함께 노후화 및 손상의 발생에 의한 구조물의 사고를 미연에 방지하기 위해 효과적인 건전도 평가와 손상 검색에 대한 연구가 최근 급증하고 있으며 특히 압전소자를 활용하여 구조물의 손상을 추정하는 기법들이 많이 개발되고 있다. 또한, 최근에는 압전소자와 계측기 사이를 케이블을 이용하여 연결할 경우 실제 대형 구조물에 설치 시 비효율적인 부분이 많아 무선 기반 계측시스템이 개발되고 있다. 그러나 이러한 무선 계측 시스템의 경우 압전소자의 가진 및 계측되는 데이터의 전송을 위해 별도의 전원공급이 필요하기 때문에 배터리가 포함되도록 구성되며 이럴 경우 그 수명이 제한적이기 때문에 실제 구조물에 활용 시 문제로 제기되고 있다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 레이저를 통해 원격지의 압전소자에 무선으로 전원을 공급하여 가진시키는 시스템을 제안하였다. 압전소자를 가진시키고자 하는 임의의 파형으로 레이저를 변조(modulation)시키고 대기 중으로 전송하여, 압전소자와 연결된 광검출기(photodiode)를 통해 전기적 신호로 변환하여 최종적으로 가진시키게 된다. 이러한 시스템을 실내 실험을 통하여 구현하였으며 그 효용성을 살펴보았다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.8 no.4
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• pp.340-344
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• 1997

We proposed and demonstrated a tunable wavelength optical add/drop multiplexer(OADM) employing piezoactuated fiber grating pairs and polarization beam splitters. We used piezostack act as a fiber stretcher, using the fact that the resonant wavelength of the grating can be controlled by the axial strain along the fiber grating. The polarization controlled configuration showed high stability because the reflected signals from the two identical gratings are dropped or added not by interference but by polarizations of the beams. We could add and drop not noly 1549.3nm signal channel(original gratings), but also 1550.1nm(tuned gratings) with PZT actuators and in both cases, we found that the rejection of adjacent channels was more than -26dB, and signal leakage at the gratings was less than -34dB.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.205-205
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• 2012

Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) 장치는 국내 유일의 초전도 자석을 이용한 핵융합 연구 장치로서 초고온의 플라즈마를 생성하여 차세대 에너지원인 핵융합 에너지를 획득하는 것을 목표로 두고 있다. 플라즈마를 생성부터 유지하기 위해서는 수소 동위원소를 토카막 내부로 공급해 주어야 하는데 이러한 수소동위원소를 "연료"라 부르며, 이 연료를 토카막 내부로 공급해 주는 시스템을 연료주입 시스템(Fueling System)이라고 한다. KSTAR에서는 토카막 내부로 고속의 연료 주입이 필요하고 정밀한 양의 연료를 공급하는 밸브를 사용하여야 하며, 이러한 밸브를 제어 할 수 있는 제어기를 필요로 한다. 위의 사항에 적합한 피에조 밸브(Piezoelectric Valve)는 2 msec 이내의 개폐시간과 500 Torr ${\ell}$/s 이상의 유량을 흘려줄 수 있는 피에조 밸브로 압전소자에 가해지는 전압(0~250 V)에 따라 변위의 양에 비례하여 연료가 진공용기 내로 유입된다. 압전소자의 변위는 최대 140 ${\mu}m$로 최적화되어 있어야 하며, 정전용량(Capacitance)는 30~40 nF이어야 한다. 또한 소자에 힘(Force)를 가해 최대 7 N으로 136 ${\mu}m$의 변위를 가진 소자를 사용해야 한다. 피에조 밸브의 특성으로는 아날로그 신호로 작동이 되어야 하며, 유량신호를 피드백하여 밸브의 구동 전압을 정밀하게 제어 되어야 한다. 피드백 제어를 위해 압력센서는 XCS-190 Series를 사용하여 낮은 유량에서도 민감하게 반응하도록 제작하였으며, 고전압이 유기 되었을 때 제어기를 보호하기 위한 정션박스를 설치하였다. 밸브 제어기는 피에조 밸브의 개방 속도를 높이기 위해 밸브 구동 전압을 순간적으로 높이는 POP 전압을 생성하는 기능과 유량 신호를 피드백해서 밸브 구동 전압을 정밀 제어 하는 기능을 가지고 있다. 제어장치는 아날로그 및 디지털 제어회로의 전원용 +15 V DC와 밸브 구동용 +250 V DC 출력용의 전원 공급 장치(Power supply unit), 펄스 및 트리거 신호를 생성하는 Master Programmer unit), Pop 전압과 피드백의 중요한 기능을 수행하는 Valve controller unit로 제작 되었다. 피에조 밸브와 제어기는 상호 작용하여 동작을 원활히 할 수 있도록 특성 실험을 진행하여야 하며, 진공상태에서 Lack의 유무를 확인하여야 한다. 현재 개발 제작된 밸브의 진공누설시험 및 특성실험을 진행하고 있으며, KSTAR 5차 캠페인에 적용할 계획이다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2006.07a
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• pp.395-396
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• 2006

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2004.07c
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• pp.2093-2095
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• 2004

본 논문은 압전소자를 구동장치로 사용한 마이크로 펌프의 제작과 실험에 관한 논문이다. 마이크로 펌프의 상부기판은 polydimethyl siloxane(PDMS)을 소재로 미세유로에 상시 닫힌 밸브가 일체화된 구조로 제작되었고, 하부기판은 polymethyl methacrylate(PMMA)를 소재로 3개의 압전 디스크가 구동기로 부착되었다. 최종적으로 상, 하부 기판은 액상 PUMS로 접합하여 제작했다. 구동기의 입력신호는 6상으로 구형파를 인가하여 연동구동하며 주파수와 전압을 가변하면서 유량을 측정하였다. 구동 주파수가 0.167 Hz이고 전압이 20 V일 때, 마이크로펌프의 1회 토출량은 104 nl이고, 유량은 1.04${\mu}{\el}$/min이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.75-75
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• 1999

100nm 공간 분해능을 갖는 NSOM 장치를 자체 제작하고 computer를 이용하여 측정을 자동화 하였다. 압전소자의 인가된 전압에 대한 이동거리를 x, y, z 축에 따라 측정 및 보정하고 NSOM topography 사진을 얻는데 성공하였다. 이때 이동거리는 x, y 축은 약 20nm/V이고, z 축은 2.5nm/V 이었다. 하지만 압전소자의 인가된 전압에 따른 이동거리의 비선형성에 대한 보정 및 feedback 제어의 안정화 등은 앞으로 해결해야할 문제로 남아 있다. 자체제작된 NSOM을 이용하여 GaAs/AlGaAs MQWs와 InAs/GaAs QDs 시료에 대한 PL, photocurrent 및 reflectance 등 분광 실험을 성공적으로 수행하였다. PL 실험의 경우 첨예한 광 섬유에 보내진 레이저 광의 세기가 매우 미약하기 (수십 nW) 때문에 탐침 크기가 약 500nm 일 때 측정되었다. 하지만 photocurrent 실험에서는 시료를 검출기로 사용하기 때문에 신호대 잡음비가 PL에 비하여 100배 이상 좋아지는 것을 발견하였다. 따라서 NSOM을 이용한 photocurrent 방법은 앞으로 NSOM의 공간 분해능을 높이는데 하나의 돌파구를 마련해 줄 것으로 기대된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.20 no.4
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• pp.1133-1145
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• 1996

A method is proposed to predict the deformed shape of the structure subjected to the unknown external loads using the signal from the piezoceramic sensors. Such a shape estimation is based on the linear relationship between the deformation of structure and the signal from sensor, which is calculated using finite element method. The deformed shape is, then calculated using the linear matrix and the signals from the piezoceramic sensors attached to the structures. For the purpose, a structural analysis program is developed using a multi-layerd finite element of 8 nodes with 3 displacement and one voltage degrees of freedom at each node. The multiple layers with the different material properties can be layered within the element. The incompatible mode with the element is found to be crucial to catch the bending behavior accurately. The accuracy of the program is, then, verified by being compared with the experimental results performed by Crawley. The proposed shape estimation method is also verified for the different loads and sensor size. It is shown that the results of shape estimation method using the linear matrix well predicts the deflections compared with those of finite element method.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 1988.06a
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• pp.112-116
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• 1988

Homodyne 방식으로 동작하는 광섬유 간섭계 센서는 주위 온도의 변화나 진동등에 의하여 시노의 크기가 불규칙하게 변화된다. 따라서 광섬유 간섭계가 직작조건에서 동작하도록 하여 감도를 최대로 유지시켜야 한다. 본연구에서는 원통형 압전자소자에 단일모드 광섬유룰 감아서 변환율 K=1.07$\pi$/V의 위상변조기를 만들고, 이를 이용하여 능동위상추적(active phase tracking)방식의 신호안정화 장치를 제작하고 광섬유 간섭계 센서의 공기중 읍압반응을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.306-306
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• 2007

최근, LED 구동 인버터, DC-DC 컨버터, AC-DC 컨버터 및 형광등 ballaster 등의 고전압전원장치등에 압전변압기를 적용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 순수한 $PbTiO_3$는 큐리온도($490^{\circ}C$)가 높고, 기계적강도가 크며, 비유전율(약 200 정도)이 작다. 또한, 두께방향 진동의 전기기계 결합계수 ($K_t$)가 윤곽진동의 전기기계 결합계수($K_p$)보다 크므로 두께방향의 진동모드를 이용한 벌크파 진동자의 경우 윤곽진동방향으로 불요신호(spurious signal)가 적고, 작은 grain size($1\;{\mu}m$정도)로 미세가공이 가능하여 고주파 재료로 이용되고 있다. 압전변압기의 출력 전력을 향상시키기 위해서는 적층으로 제작하여야 하는데 적층 압전변압기 제작시 층간의 내부 전극이 도포된 상태에서 소결하여야 한다. 이때 소걸 온도가 높으면 Pd 함랑이 높은 전극을 사용하여야 하는데 Pd 전극의 가격이 비싸 소자의 경제성이 떨어지게 된다. 따라서 순수한 Ag 전극을 내부전극으로 사용하기 위해서는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소결이 가능하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 $(Pb,Ca,Sr)Ti(Mn,Sb)O_3$ 조성을 이용하여 $900^{\circ}C$ 이하의 저온소결이 가능한 두께방향진동모드 적층 압전변암기를 제작하여 그에 대한 전기적 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.95-96
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• 2011

본 논문은 표면탄성파(Surface Acoustic Wave)의 특성을 이용하여 반사되어 돌아오는 피크 신호를 통해 개체를 식별하며 온도 변화에 따른 위상의 변화를 갖는 ID 태그 및 온도 센서의 제작공정과 네트워크 분석기를 이용한 측정에 대해 소개한다. 표면탄성파 마이크로센서는 IDT(interdigital trancducer)와 ID 번호를 갖는 리플렉터, 온도 변화에 따른 위상 변위를 관찰하기 위한 리플렉터로 구성된다. 제작된 두 개의 소자는 49(0110001), 113(1110001)의 ID 번호를 가지고 있으며, 1 us에서 기준신호를 관찰할 수 있도록 한 개의 리플렉터를 추가적으로 포함한다. 또한 온도 변화에 따른 전파 속도의 변화로 인해 발생 하는 위상 변화를 관찰하기 위한 리플렉터를 포함한다. $41^{\circ}$YX $LiNbO_3$ 압전기판, AZ1512 감광제, 알루미늄을 이용하여 제작 되었고 네트워크 분석기를 통해 출력된 신호로 ID 번호를 식별하고 $30^{\circ}C$에서 $120^{\circ}C$까지의 온도 변화에 따른 위상 변화를 측정하였다.