• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.17 no.2
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• pp.25-31
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• 1998

본 연구에서는 자동차 유리판에 초음파 대역 진동을 효율적으로 발생시킬 수 있는 압전 액츄에이터를 개발하고자 하였다. 자동차 유리판을 단순지지 평판으로 가정하였으며, 액츄에이터로는 PZT 진동자를 사용하였다. 유한 요소법(Finite Element Method)을 통하여 유리판의 최적 공진 주파수와 유리판에 부착할 압전 진동자의 구조 조건인 최적 위치와 개 수를 결정하였다. 설계 결과에 따라 자동차 유리판에 압전 진동자를 부착하여 임펄스 응답 해석(impulse response analysis)과 임피던스 해석(impedance analysis)을 수행하여 구동 주 파수를 확인하였다. 그 결과, 이 주파수로 가진하여 유리판 전면에 걸쳐 고른 초음파 진동이 분포함을 확인하였으며, 나아가 전기적 임피던스 매칭(impedance matching)을 통해 더 큰 효율의 진동을 발생시킬 수 있었다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.2 no.1
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• pp.69-75
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• 1995

압전세라믹스를 제조하여 발음체 소자의 두께 직경등의 칫수 변화에 따른 압전발을 체 소자의 전기적 특성 및 압전세라믹스와 금속진동판의 상관관계를 조사하고 공명용 수지 case등을 고려하여 공진 주파수에서 효율좋은 음을 발생시킬수 있는 압전발음체를 설계하였 다. 본 실험에서 사용딘 압전세라믹스 (Pb0.95Sr0.05)(Zr0.53Ti0.47)O3+0.8wt%Nb2O5의 특성은 전 기기계 결합계수(KP)가 69%이며 기계적 품질계수(Qm)은 87 비유전율은 2100 tan$\delta$는 0.016이었다. 금속진동판의 공진주파수는 사용되는 재료의 stiffness와 관계가 있고 주파수 -impedance 특성은 재질의 음속, 밀도, Young율 등에 크게 의존하였다. 주파수 대역 2.0~ 2.2khz에서 공진시키기 위한 공명체의 설계에서 압전세라믹스의 외경과 두께가 각각 14mm, 0.1mm 이고 금속진동판의 그것이 각각 20mm, 0.1mmdlfEo 공명기는 방음공의 직경이 3.0mm, cavity의 직경이 18.5mm, cavity의 높이가 4.5mm의 구조로 설계되었을때가 최적조 건이었다.

• Journal of Korean Association for Spatial Structures
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• v.6 no.3 s.21
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• pp.35-41
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• 2006

Various monitoring sensors have been used for the monitoring, damage and vibration prediction of structures. They have been used for sensing damage in a variety of materials and structures such as piezoelectric materials (PZT) and electric strain gauges. But, many experiments of vibration were not performed. The PZT changes physical force if load cell to electrical signal due to deformation of structure. The voltage change of piezoelectric sensors for plates are used for vibration prediction. In this study, a fundamental study for vibration prediction using piezoelectric sensors are discussed in plates.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2000.05b
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• pp.294-297
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• 2000

본 연구에서는 압전형 음향변환기를 제작하기 위한 금속과 세라믹스로 적층된 원형의 압전음향소자와 음향변환기 케이스를 설계하였다. 먼저 음향소자인 복합원형평판의 진동운동 방정식을 세우고 그 진동모드를 알아보았다. 음향소자의 세라믹스는 두께 1 mm, 지름 10 mm의 PZT(IV)를 사용하였고, 금속판의 지름과 두께를 다양하게 변화시키면서 음향소자의 공진주파수를 계산하고, 각각의 금속판에 따른 감도지수의 변화를 계산하였다. 설계하고자 하는 음향소자의 공진주파수를 200 KHz로 청하고, 위의 계산을 통하여 음향변환소자에 가장 적합한 금속진동판을 찾아보았다. 음향변환기의 복합원형평판으로 이루어진 음향소자의 물리적 변화에 따른 공진주파수와 감도지수를 구하고 음향변환기 케이스의 공진주파수를 계산하여 압전형 음향변환기에 알맞은 금속진동판과 음향변환기 케이스를 알아보았다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.30 no.1
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• pp.36-43
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• 2002

Thermopiezoelastic snap-through phenomena of piezolaminated plates are investigated by applying an are-length scheme to Newton-Raphson method. Based on the layerwise displacement theory and von Karman strain-displacement relationships, nonlinear finite element formulations are derived for the thermopiezoelastic composite plates. From the static and dynamic viewpoint, nonlinear thermopierzoelastic behavior and vibration characteristicx are stuied for symmetric and eccentric structural models with various piezoelestric actuation modes. Present results show the possibility to enhance the performance, namely thermopiezoelastic snapping, induced by the excessive piezoelectric actuation in the active suppression of thermally buckled large deflection piezolaminated paltes.

• Composites Research
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• v.15 no.5
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• pp.7-13
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• 2002

The piezoelectric thin film sensor has good characteristics to observe the impact responses of composite structures. The capabilities for monitoring impact behavior of Gr/Ep laminates subjected to damage-induced impact using the PVDF(polyvinylidene fluoride) film sensor were examined. For a series of low-velocity impact tests from low energy to damage-induced energy, simulated sensor signals were compared with measured signals and the PVDF film sensor. Local impact damages(matrix cracking and delamination) were found at three impact tests, but the measured signals agreed well with the simulated sensor signals based on the linear relationship between the impact forces and the PVDF film sensor signals. And the inverse technique was applied to reconstruct the impact forces using the PVDF film sensor signals. Most of reconstructed impact forces had good agreement with the measured forces. The comparison results showed that the local damage due. to low-velocity impact didn't disturb the global impact responses of composite laminates and the reconstruction of impact forces from PVDF sensor signals wasn't affected by the local damage.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.17 no.1
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• pp.90-100
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• 1993

A finite element formulation of vibration control of a laminated plate with piezoelectric sensor/ actuators is presented. Classical lamination theory with the induced strain actuation and Hamilton's principle are used to formulate the equations of motion of the system. The total charge developed on the sensor layer is calculated from the direct piezoelectric equation. The equations of motion and the total charge are discretized with 4 node, 12 degrees of freedom quadrilateral plate bending elements with one electrical degree of freedom. The mass and stiffness of the piezoelectric layer are introduced by treating them as another layer in laminated plate. Piezoelectric sensor/actuators are distributed, but discrete due to the geometry of electrodes. By defining an i.d. number of electrode for each element, modelling of electrodes with variable geometry can be achieved. The static response of a piezoelectric bimorph beam to electrical loading and sensor voltage to given displacement are calculated. For a laminated plate under the negative velocity feedback control, the direct time response by the Newmark-.betha. method and damped frequencies and modal damping ratios by modal state space analysis are derived.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.156-156
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• 2009

우리 주변에서 쉽게 얻을 수 있는 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환해서 전자기기의 전원으로 사용하고자 하는 에너지 하비스팅의 연구가 활발히 진행중이다. 본 연구에서는 일정장소에 설치된 압전발판을 사람이 보행시 밟았을 때 압전체가 변형되어 전기에너지를 발생시키는 자가발전 압전발판을 제작하였다. 발생된 전기에너지를 육안으로 확인하기 위해 발판 주변에 LED를 설치하여 점등되도록 하였다. 최대의 전기에너지가 발생되도록 압전발판을 제작하고자 디스크형태의 압전체를 아크릴판에 휨이 발하는 지점에서 일정거리를 두어 부착하고 인위적으로 일정 변위가 발생하도록 가진을 하였을 때 발생하는 전압을 비교하였다. 또한 압전체에 동판이 부착된 형태로 동판 두께에 따른 발전특성도 비교하였다. 이를 바탕으로 최대의 발전특성을 나타내는 형태로 제작하여 다수의 압전소자를 밀집시키고 그 위에 판을 대어서 보행시 밟은 부분 외의 압전체에도 하중이 인가되도록 제작하였다. 인도, 도로, 교량 등에 압전발판을 다수 설치하여 전기에너지를 축적하여 센서등의 전원으로 응용성을 검증하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.2 no.2
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• pp.1-8
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• 1995

전자세라믹 부품으로 널리 사용되는 압전세라믹 발음체 디바이스의 응용과 그종류 를 분류하였고 특징, 구조와 작동원리 압전체로 사용되는 재료의 조성, 전극재료, 금속진동 판의 종류와 물성 압전반응체의 제조공정, 음향설계와 향후의 전망에 대하여 해설하였다.

• Journal of KSNVE
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• v.5 no.3
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• pp.292-302
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• 1995

압전재료를 이용한 능동진동제어에 관한 연구동향과 연구결과를 살펴보았다. 능동 진동제어에 사용되고 있는 감지기/작동기들 중 압전세라믹은 몇 가지 장점을 지니고 있어 그 적용에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있는 것이 현실이며 실제 구조 물로의 적용이 이루어지고 있다. 압전세라믹을 이용한 진동제어는 박판으로 이루어진 국부구조물의 진동제어에 적합하며 그래서 자동차의 진동소음제어, 위성체 태양판의 진동제어에 사용할 수 있고 또한 겹쳐놓은 형태의 압전세라믹은 트러스 구조물의 능동 멤버로 활용할 수 있다. 이렇게 겹쳐놓은 압전세라믹 구조는 진동 고립(vibration isolation)을 원하는 장비의 지지대로 사용할 수 있어 그 응용분야가 넓다. 최근까지 도 압전세라믹을 이용한 진동제어는 주로 외팔보, 또는 평판과 같은 단순한 기하학적 형상을 가진 구조물에 국한되어 연구가 진행되어 왔고 제어기법 또한 그동안 전기 제어분야에서 개발되어 온 기법들을 적용하는 현상을 보였는데 구조물의 자유도가 무한대임을 고려할때 앞으로 구조물에 합당한 제어기법의 개발이 요망된다고 하겠다. 이 논문에서 선보인 PPF와 SRF 제어 기법은 필자가 간단히 회로를 구성하여 실험을 수행하였는데 압전재료의 진동제어 기법으로 단순하면서도 효율적인 제어기법이라고 말할 수 있다. 압전재료를 이용한 진동제어에 관한 국내의 연구활동이 미미한 상태 이으로 이분야에 대한 연구자들의 관심을 모을 필요가 있다. 압전세라믹 감지기와 작동기의 설치는 그동안 압전세라믹 판을 직접 구조물에 접착시킨 형태로 진행되었 는데 새로운 형태의 압전세라믹 작동기의 개발이 시급하다. 이는 높은 전압을 필요로 하는 진동제어는 필수적으로 커다란 부대시설을 요구하게 됨으로 전압을 높이지 않고 도 진동제어를 효율적으로 할 수 있는 압전세라믹의 제조가 필요하다고 하겠다. 필자 는 이런 목적으로 다층 압전세라믹(multilayer piezoceramic plate)을 제작한 적이 있었는데 실험결과는 신통치 않았다. 또한 압전세라믹을 길고 얇은 조각으로 잘라 사용하는 방법로 있었으나 세라믹의 절단시 다이아몬드 컷터를 사용해야 되어 제작이 곤란했다. 또한 압전세라믹이 부서지기 쉬운점을 개선한다면 진동제어에 있어 아주 효과적인 감지기/작동기가 될 수 있을 것이다.