• Ceramist
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• v.8 no.1
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• pp.50-56
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• 2005

압전재료의 다양한 에너지 변환특성 중 기계-전기 에너지간 변환 특성만을 이용하고자 하는 경우로 한정하고, 압전재료의 물성 및 진동모드, 재료물성 평가 사례들을 요약하여 소개하였다. 그러나 이상에서 설명한 압전특성은 매우 개략적인 개념으로서 우수한 압전 응용부품을 개발하기 위해서는 몇 가지 유의할 사항들이 있다. 압전재료는 보다 기본적으로 열에너지, 기계에너지, 전기에너지, 나아가서 Maxwell 방정식에 의해서 전기장과 연결되는 자기에너지까지도 연결시켜서 상호간에 에너지 변환작용을 일으킬 수 있는 특성을 가진다. 기계적 변형(S) = 탄성변형효과 + 역압전효과 + 열팽창효과 전기적 변위(D) = 압전효과 + 유전효과 + 초전효과 즉, 압전 응용부품이 온도변화 및 자기장이 인가되는 환경에서 순수하게 압전현상만을 이용하고자 한다면, 응용분야 및 주위환경에 따라 압전세라믹 소자가 외부 환경변화에 반응을 하지 않도록 적절한 차단 대책을 수립하여야만 한다. 그러나 압전재료의 외부 자기장의 변화에 대한 반응도는 전기장에 대한 반응도에 비해서 매우 작으므로 통상 무시해도 무방하다고 본다. 그리고 압전재료에서 전기장-기계장의 선형성이 보장되는 크기에는 뚜렷한 한계가 있고, 선형성 영역을 벗어나면 이력특성에 의해 비선형 특성 및 포화상태를 보이게 된다는 점 또한 주의하여야 할 점이다. 또한 압전특성은 Curie 온도이하에서만 존재하고, 그 이상의 온도에서는 쌍극자들의 지나친 운동성에 의해 결정 대칭성이 변하여 압전특성이 소멸되므로 사용 온도 구간에 엄격한 제한을 두어야 함도 응용에 유의하여야 한다.

• 전기의세계
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• v.28 no.2
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• pp.23-28
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• 1979

압전 세라믹 소자는 강유전성 세라믹에 높은 직류전압을 가한 후에 나타나는 압전효과를 이용하는 것으로 전압을 제거한 후에도 압전효과가 존재하는 것이 강유 전체의 특징이다. 압전효과를 나타내는 것은 천연으로 존재하는 수정이 있고, 인조품으로서는 BaTiO$_{3}$가 2차 대전후 W.P Mason에 의해 연구되어 압전재료로서 사용되었지만 BaTiO$_{3}$는 공진주파수의 온도안정성이 문제가 된다. 그후 B.Jaffe et al.은 P$_{b}$(Z$_{r}$, T$_{i}$)O$_{3}$등 몇가지 복합 Perovskite 산화물 중에서 P$_{b}$(Z$_{r}$, T$_{i}$)O$_{3}$의 $P^{2+}$$_{b}$ 이온을 다른 이온으로 치환하면 큐리 온도가 변하고 실온에서의 유전율도 크게 변화한다는 것이 밝혀졌다. 여기서 논하고저 하는 것은 압전소자의 제법과 성질 또 이의 특성을 좁은 범위 내에서 소개코저 한다.

• Composites Research
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• v.29 no.6
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• pp.379-387
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• 2016

Structural model of laminated composite plate based on the first order shear deformation theory and subjected to a combination of piezoelectric, electromagnetic and thermal fields is established. Coupled equations of motion are derived via Hamilton's principle on the basis of electromagnetic and piezoelectric equations which are involved in constitutive equations. Proportional control and velocity feedback control logics are applied via boundary control moments and forces. Variations of dynamic chasracteristics of composite plate with collocated piezoelectric sensor and actuators, electromagnetic field and temperature gradient are investigated and it reveals that dynamic characteristics of structure can be effectively controlled by utilizing the piezoelectric effect and ply angles of fiber reinforced composites.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.6
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• pp.623-628
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• 2010

This paper presents a wind-power-driven portable power source based on piezoelectric effect. Positive piezoelectric effect is one of efficient and widely used mechanisms for converting mechanical energy to electrical energy. However, for this mechanism, a periodic mechanical stress with a high frequency, as in the case of AC, has to be exerted; such stress cannot be exerted by the natural wind in the environment. The natural wind has a constant velocity with slow and irregular variations, as in the case of DC. In this paper, we propose a novel and simple mechanism to convert mechanical energy into electrical energy. The DC-like wind flow is passed through a propeller to convert it to an AC-like wind flow; the resultant AC-like periodic flow induces vibrations in a piezoelectric cantilever, thereby, generating electrical power. This system is expected to be one of practical solutions for wireless energy supply to ubiquitous sensor networks (USNs).

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.31 no.5D
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• pp.689-695
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• 2011

In this paper, available power generation on the road from renewable energy technologies on how to use the piezoelectric effect has been studied. A lot of vehicles on road that can generate electricity using renewable energy technology as part of the external shock to convert the load into electrical energy using piezoelectric effect piezoelectric generator can be applied to road space. Piezoelectric power harvesting using piezoelectric ceramics for the development of impact load characteristics were tested as function of various experimental design such as generator design and array of piezo-ceramic. To design the piezoelectric generator, the characteristics of piezoelectric ceremic were compared depending on the type of impact load as function of impact load, shock-absorbing.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.713-716
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• 2010

본 논문에서는 코리올리 효과를 가진 압전-구조 시스템의 주파수응답 해석을 효율적으로 수행하기 위한 크리로프 부공간 모델차수축소법을 제안하였다. 이 방법은 초기 유한요소모델과 축소모델의 전달함수의 계수인 모멘트를 일치시키는 방법을 이용하는 축소기법으로 이미 대형 유한요소모델의 주파수응답 해석에 효과적으로 이용되고 있다. 예제로 고려된 압전형 미소 각속도계의 해석에는 압전구동 하중과 구조체의 회전에 따른 원심력이 동시에 입력하중으로 고려되는 다중입력의 경우이므로 변환행렬 V의 생성시, block Arnoldi 과정을 이용하여 두 하중의 효과를 축소모델에 함께 고려한다. 본 문제에 제안된 축소기법을 이용한 결과, 축소모델을 이용하여 원래 시스템의 관심영역의 주파수응답을 작은 차수의 모델로도 정확하게 계산할 수 있음을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 이용하면 다양한 가진조건과 각속도 입력 하에서의 주파수응답을 정확하고 더욱 효율적으로 계산할 수 있을 것이다.

• Journal of KSNVE
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• v.14 no.2
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• pp.46-53
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• 2004

압전션트감쇠란 압전재료를 구조물에 부착시키고 간단한 션트회로를 연결시켜 구조물의 진동에너지를 압전재료에서 전기적 에너지로 변환시킨 후 연결된 회로에서 전기에너지를 열 에너지로 소산시킴으로서 구조물의 진동 및 소음을 저감시키는 방법이다. 이 방법은 공진주파수에서 간단한 회로를 사용하여 효과적으로 진동 및 소음을 저감시킬 수 있으며 구조가 간단하고 가격이 저렴하므로 소음진동의 여러분야에 응용이 가능하다. 본 글에서는 압전션트 감쇠의 원리와 단일모드, 다중모드의 감쇠 기법의 이론을 소개한다.(중략)

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1997.04a
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• pp.352-356
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• 1997

이 논문에서는 압전 MEMS에 대한 유한요소해석(FEA)응용이 연구되었다. 압전MEMS와 관련한 특수재료 및 기하학적 형상에 대한 몇 가지 두드러진 특징 및 앞으로의 연구가치가 있는 주제도 아울러 다룬다. 압전 능동박막을 이용한 센서 및 액츄에이터를 포함하는 단순구조에 대한 FEA모델링이 제시되었다. ZnO가 압전 재료로 사용되었다. 정적 전기기계적해석이 두 가지 모델에 대해 수행되었다. 압전효과로 발생한 처짐 및 센 서의 출력전압에 대한 FEA 결과는 해석치 혹은 실험측정값과도 우수하게 일치하였다. ANSYS가 P-MEMS의 가상신속시작체계를 위한 우수한 FEA도구임이 본 논문을 통해서 보여졌다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.22 no.5
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• pp.411-420
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• 2010

In general, moving vehicles generate continuous and repetitive strain of energy on bridges. The strain energy can convert to electric energy due to its piezoelectric element. However, some factors should be considered in order to reasonably assess the feasibility such as load distribution applied on bridges and the relationship of strains generated according to loads. This study was carried out to estimate the generated voltage when piezoelectric elements were installed to a bridge. A steel-concrete composite specimen was fabricated and loads were applied, considering vehicle load-effects. As a result, the voltage generated in the element was evaluated and compared with the analysis equation of the piezoelectric effect.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.16 no.2
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• pp.183-195
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• 2003

In this study, the method of the finite element modeling for free vibration control of beam-type smart structures with bonded plate-type piezoelectric sensors and actuators is proposed. Constitutive equations for the direct piezoelectric effect and converse piezoelectric effect of piezoelectric materials are considered. By using the variational principle, the equations of motion for the smart beam finite element are derived. The proposed 2-node beam finite element is an isoparametric element based on Timoshenko beam theory. Therefore, by analyzing beam-type smart structures with smart beam finite elements, it is possible to simulate the control of the structural behavior by applying voltages to piezoelectric actuators and monitoring of the structural behavior by sensing voltages of piezoelectric sensors. By using the smart beam finite element and constant-gain feed back control scheme, the formulation of the free nitration control for the beam structures with bonded plate-tyPe Piezoelectric sensors and actuators is proposed.