• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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• autumn
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• pp.415-420
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• 1999

본 연구의 목적은 SEA모델링 기법을 이용하여 시스템 응답 특성을 예측 하는데 있어서 연견 손실 계수(coupling loss factor). 내부 손실 계수(internal loss factor)와 같은 주요 변수의 값을 압전 지능 구조물을 이용하여 도출 하는 .것이다. 관심 주파수 대역에서 임피던스(impedance) 해석기를 이용해 압전 지능 구조물의 임피던스를 측정하고 랜덤 가진 시 압전 지능 구조물의 부하전압을 측정, 시스템에 가해지는 전기적 파워를 구하였다. 이 값을 전기-기계적 연결 계수(electro-mechanical coupling coefficient)를 이용 기계적 파워로 상사 시키고 이때 시스템에 저장되는 에너지를 가속도계를 이용해 측정 하였다. 이 결과 값을 이용하여 연결 손실 계수와 내부 손실 계수를 구하여 보았다. 또한 이론식을 이용하여 얻은 이론 값과 기존의 가진기(shaker)를 이용하여 얻은 실험 값과 비교 분석 하였다.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.24 no.2
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• pp.87-92
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• 2014

This paper presents a new design for a piezoelectric energy harvester with the potential to harvest vibration energy over a wide range of excitation frequencies, particularly beyond the resonance frequency. The piezoelectric vibration energy harvester employs the concept of pole-zero cancellation occurring in a lever type anti-resonant system. The experimental results show that the proposed energy harvester can provide the potential possibility of a broadband piezoelectric vibration energy harvester.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.04a
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• pp.64-66
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• 2005

본 논문에서는 압전체의 타원 운동을 이용한 선형 Micro-Positioning Actuator(MPA)에 대한 설계 및 해석 기법을 제안하였다. 또한 MPA의 해석을 위해 3차원 압전체의 유한요소의 정식화를 통한 유한요소 해석기법의 검증을 수행하였다. 검증된 3차원 유한요소 해석을 이용하여 MPA의 공진 특성 즉 impedance, 모드, 그리고 타원운동 해석을 하였다. 마지막으로 제안된 해석기법을 이용하여 기계 시스템을 고려한 MPA의 최종 설계를 하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.347-351
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• 2010

판과 같은 구조물의 손상 감지를 위해, 손상 전 구조물의 임피던스 신호를 기저신호(Baseline impedance signal)로 이용하여 직접적으로 비교하지 않는 새로운 개념의 무기저 손상진단 기법(Reference-free impedance method)을 제시한다. 박막 압전소자(이하 PZT)를 판의 상하 표면에 부착시킨 한 쌍의 병치 PZT를 이용하여 손상으로 인해 모드변환을 일으키는 전기역학적 신호(Electro Mechanical Signatures ; 이하 EMS)를 추출한다. 이 연구에서는 스펙트럼 요소법(Spectral Element Method ; 이하 SEM)을 이용하여 주파수 영역에서 병치된 PZT의 EMS를 파악하기 위한 수치해석을 수행한다. 특히, 손상에 의해 발생된 모드변환 EMSMC를 병치된 PZT의 극성에 기인한 신호분해 기법을 적용하여 추출하고, 분해된 모드변환 EMSMC가 손상의 위치와 크기에 따라 받는 영향을 추가로 분석한다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.303-306
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• 2011

본 논문은 콘크리트의 양생 강도 발현을 모니터링하기 위하여 매립형 압전 센서를 이용하여 콘크리트 내부의 임피던스 및 유도초음파 신호를 측정함으로써, 콘크리트의 양생 강도를 실시간 추정할 수 있는 기법을 개발하였다. 임피던스 및 유도초음파 신호는 구조물의 물성을 나타내며 특히 양생 기간 중 임피던스 및 유도초음파의 변화는 해당 콘크리트 구조물의 강도변화를 나타낼 수 있다. 이를 이용하여 매립형 압전 센서로부터 저비용의 셀프 센싱 기반 임피던스 및 유도초음파를 계측하여 콘크리트의 임피던스 공진 주파수 및 유도초음파의 전달 강도를 측정하고 측정된 신호를 통하여 콘크리트 양생 강도를 추정할 수 있게 된다. 제안된 기법의 적용가능성을 검증하기 위하여 설계 압축강도 30MPa의 콘크리트 슬라브 내부에 매립형 압전 센서를 매립하고 양생기간 동안 임피던스 및 유도초음파 신호를 측정, 비교 분석 하였다. 측정된 신호 및 압축강도를 통하여 임피던스 및 유도초음파 기반 강도 추정 모델을 도출하고 보다 높은 정확도를 얻기 위해 다중스케일 강도 추정 모델을 개발하였다. 결과적으로 본 연구를 통해 매립형 압전 센서를 이용하여 콘크리트의 양생 강도를 실시간 모니터링할 수 있음이 검증되었다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.7
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• pp.387-392
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• 2019

A technique was researched to detect bolt looseness using a transfer impedance technique (the dual piezoelectric material technique) for monitoring the structural health of a bolt joint. In order to use the single piezoelectric material technique, an expensive impedance analyzer should be used. However, in the transfer impedance technique, low-cost fault detection can be performed using a general function generator and a digital multimeter. A steel plate frame test specimen composed of bolt joints was fabricated, and the tightening torques of the bolts were loosened step by step. By using the transfer impedance method, the damage index was obtained. It was found that the presence of faults could be reasonably estimated using the damage index, which increased with the degree of bolt looseness. An experiment was performed on the same specimen using the single piezoelectric material technique, and the results showed a similar tendency. It could be possible to estimate the damage of a bolt joint at low cost by eliminating the expensive impedance analyzer. This method could be used effectively for structural health monitoring after carrying out a study to estimate the fault location and severity.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.7
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• pp.805-812
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• 2011

In this study, a cantilevered energy harvester comprising piezoelectric fiber and epoxy composites was designed and analyzed electro-mechanically. In order to maximize the power of the cantilevered energy harvester, its exciting frequency was tuned to the first natural frequency of the beam. An efficient analysis method for predicting the output voltage of the beam was developed by using the finite element method coupled with piezoelectric behavior. By using this method, the effects of geometric parameters and various piezoelectric materials on power generation were investigated and the electric characteristics were evaluated. Design optimization of the beam geometries was performed for a base model. The optimum MFC design generated a maximum electric output of 40.1 V at a first natural frequency of 24.5 Hz.

• 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.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.463-464
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• 2016

본 논문은 압전소자 발전기를 이용하여 하베스팅 에너지 발전량을 증대시키기 위한 에너지 하베스팅 방법을 제안하였다. 기존의 풀브리지 정류기만을 이용한 standard DC 방법에 압전소자와 병렬로 공진을 위한 인덕터와 MOSFET를 연결하여 parallel SSHI 회로를 구성하였으며, 또한 변위센서와 비교기를 통해 스위치 시점을 결정한다. 시뮬레이션 분석을 위해 압전발전기를 등가회로로 모델링하였으며, standard DC방법과 parallel SSHI 방법의 성능을 비교하여 parallel SSHI 방법이 standard DC 방법보다 약 13%의 전력이 증대된 것을 확인 하였다.

• Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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• v.12 no.2
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• pp.162-168
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• 2024

This study investigated the setting characteristics of cement paste with varying proportions of fly ash replacement using the electro-mechanical impedance (EMI) sensing technique. Cement paste samples were prepared with a water-to-binder ratio of 40 %, substituting fly ash for 10 %, 20 %, and 30 % of the cement weight. Piezoelectric (PZT) sensors were embedded in the center of each cement paste sample to continuously monitor the EMI signals. Vicat needle test and semi-adiabatic calorimetry test were conducted to validate the reliability of the EMI sensing technique in monitoring the setting of cement paste. Experimental results revealed notable changes in the magnitude and resonant frequency of the EMI resonant peaks during the setting time. It was confirmed that the setting times measured through the EMI sensing technique were correlated with those determined by the Vicat needle test and semi-adiabatic calorimetry test.