• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제13권1E호
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• pp.45-54
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• 1994

탄성표면파 소자용 압전재료의 특성을 평가하여 최적 절단명과 전파방형을 결정하였다. 압전단결정 $LiTaO_4$에 대하여 Rayleigh파의 속도, 결합계수, 표면유전상수, 주파수-온도계수, 감쇠계수, 퓨어모드 전하, 빔 산란, 그리고 정열오차 감도 등의 항목들을 평가하였다. 이론적 계산 결과 Y절단면상의 X축 방향이 최적치로 나타났고, 이결과는 시럼에 의해 확인되었다. 본 논문의 평가방법은 여타 다른 압전재료들에도 동일하게 적용이 가능하다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권4호
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• pp.354-360
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• 2002

NDT나 의료용 영장장치에 응용되는 압전복합재는 일반적인 세라믹이나 고분자 압전재료에 비하여 많은 장점을 가진다. 이들 응용분야에서는 전기기계결합계수가 높아야 하고 음향임피던스가 낮아야 한다. 그러나, 압전복합재의 횡방향 단위 크기가 조밀하지 못할 경우 횡방향으로 진행하는 판파에 의한 불필요한 진통이 표면에 발생하게 된다. 횡방향 단위 크기와 세라믹 체적비에 따른 압전 특성을 조사하기 위하여 PMN-PZT 세라믹과 Epofix 에폭시로 에폭시의 폭의 달리하면서 1-3형 압전복합채를 제작하였다. 제작된 1-3형 압전복합재의 두께방향 진동모드의 전기기계결합계 수, 음향임피던스는 각각 $0.36{\sim}0.64,\;9.8{\sim}22.7MRayl$ MRayl로 나타났으며, 횡방향 단위크기가 줄어들수록 횡방향 모드 공진 주파수가 증가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.478-483
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• 2017

본 논문에서는 소형 전자기기와 같은 발열부 온도 제어를 위해 압전 소자와 열전 소자를 이용하여 국소부 냉각 성능을 실험적으로 조사해 보았다. 실험은 열전 소자를 이용하여 실험 영역내에 냉각부를 형성하고, 압전 소자에 80Hz와 110Hz 의 인가주파수를 각각 적용하여, 압전 소자를 작동시켰을 때와 작동시키지 않았을 때 열전 소자에 의해 형성된 시험부의 냉각 영역에서 온도 분포를 측정하였다. 또한, 냉각 영역의 온도측정 결과를 토대로 압전 소자를 적용하였을 때와 적용하지 않았을 때 냉각 영역의 성능 계수를 계산하고, 가시화 장치를 구성한 후 시험부내에 냉각 영역의 열유동 현상도 확인해 보았다. 실험결과, 온도분포 측정 실험 결과와 성능 계수 계산 결과로 부터 압전 소자를 작동하지 않은 경우보다 압전 소자를 작동한 경우에서 냉각 성능이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.. 또한, 가시화 결과를 토대로 열전 소자에 의해 형성된 냉각 영역에 압전 소자를 작동시켰을 경우에 냉각 영역의 국소부에 압전 소자에 의한 상하 진동의 강제 대류 현상이 발생하면서 냉각영역 전체에 고르게 분포하는 유동을 형성하고 냉각 성능이 개선되는 원인을 확인할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.18-18
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• 2010

전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고 또한, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있는 압전 세라믹스는 압전 변압기 (piezoelectric transformer), 초음파 모터, 센서 등과 같은 응용분야에 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 전원장치에 있어서 현재 주요 전자제품에 사용되고 있는 권선형 변압기와 같은 전자 변환기의 대체품으로 압전 세라믹스 소재의 특성을 이용한 압전변압기의 개발과 응용연구는 국내외적으로 활발히 연구되어왔다. 압전변압기는 권선형 변압기와 비교 하였을 때 누설자속이 없어 노이즈 발생이 없고, 공진주파수만을 이용하므로 출력의 파형이 정현파에 가까워 고조파 잡음이 없으며, 불연성의 특징을 가지고 있다. 추가적으로 압전 변압기는 소형화, 슬림화, 경량화가 가능하며 90%이상의 높은 효율을 얻을 수 있다. 또한, 단판형 압전변압기의 출력한계를 개선하기 위해 높은 승압비와 고출력을 갖는 적층타입의 압전변압기가 제안되었다. 압전변압기용 조성 세라믹스는 높은 에너지 변환효율을 위해서 전기기계결합계수 ($k_p$)가 커야 하며, 발열에 의한 온도 상승을 억제하기 위하여 기계적 품질계수(Qm)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 높은 전류를 발생하기 위해서는 유전상수가 커 압전변압기의 출력측 정전용량을 크게 하여야한다. 이러한 압전변압기의 제작 조건을 위해 우수한 압전 및 유전특성을 갖는 PZT계 세라믹스가 주로 사용 되어져 왔다. 그러나, PZT계 세라믹스의 우수한 압전 및 유전특성에도 불구하고 $1000^{\circ}C$에서 급격히 휘발하는 PbO의 성질 때문에 환경적으로나 인체의 건강문제로 인해 전세계적으로 그 사용량을 제한하고 있다. 또한 적층 압전변압기의 구조적 특성상 내부전극과 함께 소결하여야 하는데, 이때 소결온도가 높으면 값비싼 Pd합량이 높은 전극을 사용하여야 한다. Pd함량이 10%미만인 Ag/Pd 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 저온소결이 가능한 세라믹스 제조가 필수적이라 할 수 있다. 소결온도를 낮추는 방법으로는 다른 물질들을 치환하여 소결온도를 낮추는 방법과 미세분말을 만들어 그레인사이즈를 미세화 하는 방법들이 있다. 많은 미세 분말 제조 방법 중에서 Attrition mill은 일반적인 ball mill에 비해 분말의 입도를 미세하게 할 수 있어 증가된 분말의 비표면적에 의하여 반응을 촉진시킴으로써 저온소결이 가능한 세라믹스를 만들 수 있다. 따라서 본 연구에서는 소결온도가 낮으면서도 유전 및 압전특성이 우수한 조성을 사용하여 적층 압전변압기를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.324-324
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• 2010

최근에는 압전체의 환경오염 문제의 해결 및 가격경쟁력을 갖추기 위해서 비납계 압전체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. (Na,K)$NbO_3$ 계는 페로브스카이트 구조를 가지는 비납계 세라믹스로 현재 가장 많이 연구되고 있는 물질 중의 하나이다. 본 연구에서는 압전성이 우수한 $(Na_{0.44}K_{0.52}Li_{0.04})(Nb_{0.9}Ta_{0.04}Sb_{0.06})O_3$ 조성에 CuO, $Cu_2O$ 등의 Cu 산화물을 첨가하였을 때의 전기기계결합계수, 기계적품질계수, 비유전율, 압전전하상수, 문극-전계 이력곡선 (P-E hysteresis curve) 등을 변화를 평가하고자 하였다.

• Composites Research
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• 제16권5호
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• pp.21-27
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• 2003

선형 압전 이론(theory of linear piezoelectricity)을 이용하여 면외전단 충격(anti-plane shear impact)을 받는 기능경사 압전 세라믹(functionally graded piezoelectric ceramic)의 중앙에 존재하는 균열(central crack)의 동적 응답에 대해 연구한다. 기능경사 압전재료의 물성치(material property)는 두께방향을 따라 연속적으로 변한다고 가정한다. 라플라스 변환(Laplace transform)과 푸리에 변환(Fourier transform)을 사용하여 두 쌍의 복합적분 방정식을 구성하며, 이를 제2종 Fredholm 적분 방정식(Fredholm integral equations of the second kind)으로 표현한다. 재료 물성치의 변화도(gradient of material properties)와 전기하중(electric loading)의 영향을 보기 위해 동응력세기계수(dynamic stress intensity factor)에 대한 수치 결과를 제시하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 춘계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.153-155
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• 2001

본 논문에서는 유한 요소법을 이용하여 계산한 압전체의 임피던스 및 기계적인 변위값을 실험적으로 검증하였으며 이를 압전 변압기에 적용하여 압전 변압기의 공진 특성 즉 전기적인 임피던스 및 공진 모드를 해석하였다. 압전 변압기가 공진 모드에서 동작될 때 압전체의 손실을 결정하는 인자인 기계 품질 계수($Q_m$) 및 유전 손실 인자( $tan{\delta}$)를 유한 요소법을 통해 계산하였으며 이를 이용하여 압전 변압기의 기계적인 진동에 의한 손실 및 유전 손실을 계산하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권7호
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• pp.208-216
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• 2003

In this paper, a two-dimensional electroelastic analysis is performed on a piezoelectric material with an open crack. The approach of Lekhnitskii's complex potential functions is used in the derivation and Bueckner's weight function theory is extended to piezoelectric materials. The stress intensity factors and the electric displacement intensity factor are calculated by the weight function theory.

• 한국해양공학회지
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• 제24권3호
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• pp.59-63
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• 2010

In this paper, an electroelastic analysis is performed on a piezoelectric material with an open crack in anti-plane deformation. Bueckner’s weight function theory is extended to piezoelectric materials in anti-plane deformation. The stress intensity factors and electric displacement intensity factor are calculated by the weight function theory.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.1441-1446
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• 2017

최근 통로를 지나가는 사람을 계수하거나 특정 공간 내 사람이 몇 명 있는지를 계수하는 시스템에 관한 연구가 활발하게 진행 중이다. 기존의 인원 계수 시스템은 기둥 혹은 벽 주변에만 설치 가능한 적외선, 초음파, 카메라 등을 이용하여 인원을 계수하였다. 적외선, 초음파의 경우, 가격은 싸지만 다수의 보행자가 동시에 들어오는 상황이 발생할 경우 출입을 감지하기에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 압전 센서를 이용하여 센서매트를 설계하였다. 또한, 보행자의 진행방향을 파악하고, 방향에 따라 인원을 계수할 수 있는 시스템을 구현하였다. 센서 매트는 보행자가 센서 매트 위로 걸어 갈 때 센서에 감지된 압력과 시간을 통해 방향성을 파악하고 지나가는 보행자의 수를 파악하여 준다.