• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.190-190
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• 2008

자연적으로 발생되는 파도, 비, 우박 등과 철도, 차량 및 엘리베이터 등과 같은 인위적인 설치, 이동에 의해 발생되는 진동에너지는 우리 일상생활에서 가장 흔하게 발생할 수 있는 에너지원인데, 이러한 진동에너지는 압전 소재를 이용하여 재생 가능하여 최근에는 이에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 예를 들면, 미국의 MIT에서는 인간이 걸을 때 신발에 가해지는 압력을 이용하여 전력을 발생시키는 연구를 진행하여 2.9 mW의 전력을 얻었다. 특히 이러한 기술은 인간의 걷기 운동 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수가 있어서, 소형 전자기기 등에 서 기존 이차전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 기술로 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 우수한 압전특성으로 이러한 압전발전 분야에서 가장 널리 사용되어지고 있다. 하지만 에너지 효율을 높이기 위하여 적층 구조의 제작 시 구조적 특성상 내부전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, $1000^{\circ}C$ 이상의 높은 소결온도 때문에 소재 원가가 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제성이 떨어지는 단점을 갖게 된다. 순수 Ag 전극을 사용하거나 Ag의 비율이 높은 내부전극을 사용하기 위해서는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소결되고 우수한 전기적 특성을 보이는 압전 세라믹스 소재를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.25}(Zr_{0.35}/Ti_{0.4})O_3$ 계의 조성을 설계하고, 소결온도를 낮추기 위해서 2 단계 하소법을 이용하였다. 또한 $MnCO_3$, $SiO_2$, $Pb_3O_4$ 등을 소랑 첨가하여 액상 소걸 특성을 부여하여 소결 온도를 감소시키려는 시도도 하였다. 소결체의 전체적인 제조 공정은 일반적인 벌크 세라믹의 소걸 공정을 따랐다. 최종 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고 SEM을 이용하여 미세조직을 관찰 하였다. 전기적 특성을 평가하기 위하여 두께를 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 $650^{\circ}C$ 에서 열처리한 후, 분극처리 하였다. Impedance analyzer를 이용하여 압전 특성 (전기기계결합계수 및 기계적품질계수)을 측정 하였고, 압전전하상수는 $d_{33}$-meter로 측정하였다. 본 연구에서는 압전체에 가해지는 하중의 크기, 시편의 크기, 하중을 가하는 방법, 에너지 저장회로의 최적화 등을 다양하게 시도하면서 에너지 변환 및 저장 효율을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2010.10a
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• pp.481-482
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• 2010

• Electrical & Electronic Materials
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• v.3 no.3
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• pp.233-241
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• 1990

본 연구에서는 xPb(Zn$_{1}$3/Nb$_{2}$3/)O$_{3}$-yBa(Zn$_{1}$3/Nb$_{2}$3/)O$_{3}$-zPbTiO(0.50.leq.x.leq.0.60, 0.10.leq.y.leq.0.20, 0.20.leq.z.leq.0.40)세라믹을 1050.deg.C에서 2시간동안 유지시켜 일반소성법으로 제작하였다. 시편 제작시 조성은 조성변태 상경계부근을 선택하였으며 Ba(Zn$_{1}$3/ Nb$_{2}$3/)O$_{3}$ 고용량에 따른 purochlore상의 억제 및 그 영향을 조사하고 구조적, 유전적 및 압전적 특성을 측정하였다. X-선 회절분석 및 미세구조의 관찰 결과, Ba(Zn$_{1}$3/Nb$_{2}$3/)O$_{3}$의 고용량에 따라 pyrochlore상 및 미반응 물질등은 억제되어 0.20mol 고용된 시편에서는 균질한 perovskite상이 형성되었다. Ba(Zn$_{1}$3/Nb$_{2}$3/)O$_{3}$의 고용량이 증가함에 따라 유전상수는 증가하여 0.50PZN-0.20BZN-0.30PT시편의 경우 6880.9의 높은 값을 나타내었으며 정전용량의 온도계수는 감소하여 0.383[%/.deg.C]의 양호한 값을 나타내었다. 큐리온도는 PbTiO$_{3}$의 고용량이 0.20mol에서 0.40mol로 증가함에 따라 30.deg.C에서 170.deg.C로 증가하였다. 전기기계 결합계수 (K$_{p}$), 기계적 품질계수(Qm) 및 압전전하 계수 (d$_{33}$)는 조성변태 상경계 부근의 조성에서 크게 나타났으며 0.60PZN-0.15BZN-0.25PT 시편의 경우 각각 58.5%, 120.5, 150x$10^{-12}$[C/N]의 값을 나타내었다.다.다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.311-311
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• 2010

Aerosol deposition method(ADM)은 상온에서 에어로졸화 된 고상의 원료분말을 노즐을 통해 분사시켜 소결과정을 거치지 않고도 상온에서 고밀도 후막을 제조할 수 있는 공정이다. 이러한 Aerosol deposition method의 장점은 상온에서 고밀도 후막을 제조할 수 있고, 다양한 재료의 코팅이 가능하며, 코팅층의 조성 및 화학 양론비의 제어가 용이하다. 본 연구에서는 많은 장점을 가지고 있는 Aerosol deposition method를 이용하여 높은 유전상수, 압전계수, 초전계수를 갖는 $BaTiO_3$ 분말을 원료로 하여 압전소자, 커패시터, 고전압용 유전체 등에 응용이 가능한 유전체 형성에 관한 연구를 진행하였다. 또한 $BaTiO_3$ 같은 강유전체 세라믹을 이용하여 여러 가지 소자를 제조하는 경우 소자의 미세조직에 따라 물성이 영향을 받는 것으로 확인되어져 있다. 이에 본 연구에서는 세라믹 분말보다 상대적으로 탄성이 큰 polymer 분말 중 높은 유전율을 갖고 압전특성이 있는 Polyvinyl difluoride(PVDF)를 선정하여 $BaTiO_3$ 분말에 첨가하여 동시분사법을 사용해 복합체 후막을 성장시켰고, 또한 금속 분말을 첨가하여 동시분사법을 사용해 복합체 후막을 성장시켰다. 성장된 복합체 후막은 유전율과 유전손실 그리고 leakage current, breakdown voltage, 미세구조 분석 등 다양한 분석이 이루어 졌으며, embedded capacitor 유전체 층으로 응용 가능성을 가늠하였고, 상온에서 제조된 유전체 층의 응용을 위한 최적의 공정조건을 제시하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.6
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• pp.589-596
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• 2015

The occurrence of an inclined edge crack in transversely piezoelectric material is analyzed. Concentrated antiplane mechanical and inplane electrical loads are applied at the boundary and crack surface, respectively. The crack surfaces are assumed to be impermeable to the electric field. Using the Mellin transform with the introduction of a generalized displacement vector, the problem is formulated, and the Wiener-Hopf equation is derived. By solving the equation, the solution is obtained in a closed form. The intensity factors of the stress, the electric displacement, and the energy release rate are obtained for any crack length and inclination angle. These solutions can be used as fundamental solutions and can be superimposed to represent any arbitrary electromechanical loading.

• Korean Journal of Crystallography
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• v.7 no.2
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• pp.165-174
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• 1996

The effects of Ba2+, Sr2+, and Ca2+-substitutions for Pb2+ at Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 composition were studied for thier dielictric, piezoelectric, and aging properties. For relative dielectric constants and electromechanical coupling factors, the Ba2+-substituted composition was the highest and the Ca2+-substityed composition was the lowest. In the case of mechanical quality factors, the opposite behavior occurred. Time dependence of frequency for various ion-substituted compositions is similar to that of non-substituted composition. The piezoelectric properties after aging at high temperature was the worse than that after aging at room temperature.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.19 no.5
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• pp.81-88
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• 2002

An interface crack of a piezoelectric medium bonded between an elastic layer and a half-space is analyzed using the theory of linear piezoelectricity. Both out-of-plane mechanical and in-plane electrical loads are applied to the piezoelectric laminate. By the use of courier transforms, the mixed boundary value problem is reduced to a singular integral equation which is solved numerically to determine the stress intensity factors. Numerical analyses for various material combinations are performed and the results are discussed.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.24 no.6 s.177
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• pp.1601-1607
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• 2000

Using the theory of linear piezoelectricity, we consider the problem of piezoelectric ceramic infinite strip containing a finite crack with free surface traction and surface charge under anti-plane shear. The crack is symmetrically parallel to the edges of infinite strip. Fourier transforms are used to reduce the problem to two pairs of dual integral equations, which are then expressed in terms of Fredholm integral equations of the second kind. Numerical results for PZT-5H ceramic are obtained and discussed.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.15 no.2 s.95
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• pp.239-247
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• 2005

This paper deals with the development of a contact-type counting device using a piezoelectric polymer film as a sensor. The piezoelectric and vibration characteristics of the film under a bending vibration were investigated theoretically and experimentally. A counting device, which includes filters, an amplifier, an analog-digital converter, and a display, was designed and fabricated. The performance of the piezoelectric polymer sensor was evaluated in the sense of the responses to contact force, contact frequency, and contact speed. The life and the temperature effect were also investigated for the piezoelectric film sensor.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2000.11a
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• pp.238-241
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• 2000

In this paper, we manufactured Pb($Ni_{1/2}$ $W_{1/2}$)$O_3$-Pb($Mn_{1/3}$$Nb_{2/3}$)$O_3$-Pb($Zr_3$Ti)$O_3$ceramics with variation of milling time and investigated its dielectric and piezoelectric properties. Density was increased with the increase of milling time because the sinterability of specimens were improved with the decrease of particle size. The highest value of electromechanical coupling factor was 0.518 at milling time 5hour. The highest values of mechanical quality factor and dielectric constant were 1566, 1590 at milling time 4hour, respectively.