• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.626-626
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• 2009

외부의 전기적인 에너지원 없이 기계적인 힘에 의해 구동되는 투명하고, 유연한 에너지 발생 압력센서를 제작하기 위하여 일차원 산화아연 나노선 기반의 압전소자를 제작하였다1). 산화아연 나노선은 유연한 플라스틱 기판에 습식화학 방법을 이용하여 성장시켰다. 이 방법은 간단한 공정과, 저온 성장공정, 대면적 성장, 대량생산이 가능한 방법이다. 산화아연 나노선의 끝 부분과의 접촉을 위한 상부 전극으로는 PdAu 와 ITO가 증착된 유연한 플라스틱 기판을 사용하였다. 90 % 이상의 높은 투과율을 가진 산화아연 나노선과 ITO 상부전극을 이용하여 투명하고 유연한 에너지 발생소자를 제작하였다. 이를 이용하여 외부에서 작용하는 힘,상부전극의 형상 및 일함수와 나노발전소자의 출력과의 상관관계를 조사하였다. 제작된 투명하고 유연한 나노발전소자의 경우 0.9 kgf에서 1A/$cm^2$ 의 전류가 발생한 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권4호
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• pp.399-405
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• 2009

위성 카메라를 위한 초점면부 영상 안정화 장치는 영상이 맺히는 초점면부의 운동외란을 제거함으로써 위성 카메라의 영상 품질을 향상 시킬 수 있는 효율적인 방법 중 하나이다. 본 연구의 목적은 초점면부 안정화 기법을 소개하고 초점면부 영상 안정화 장치 액츄에이터의 응답 및 추력에 대한 최적의 구동 조건을 결정하는 것이다. 이를 위해 다양한 구동 조건에 따른 영상화 안정화 장치의 마찰 구동형 압전 액츄에이터의 응답성과 추력을 실험적으로 조사하였다. 실험결과로부터 마그네슘 슬라이더에 대한 최적의 구동 주파수는 70 kHz, 듀티비는 27% 였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권5호
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• pp.637-644
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• 2010

진동 에너지 기반의 압전 에너지 수확 장치는 외부 가진력의 주파수가 장치의 고유 진동수 (또는 공진 주파수)와 일치하는 경우 최대 전력을 발생시키지만, 이를 벗어난 주파수 대역에서는 전력 발생량이 급격히 감소한다. 그런데, 에너지 수확 장치의 고유 진동수는 시간이 지남에 따라 변할 수 있으며, 가진 주파수 역시 어떤 일정한 값에 항상 고정되어 있는 경우는 드물다. 따라서, 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 일정한 공진 대역폭을 갖는 압전 에너지 수확 모듈을 제안하였고 해석 및 실험을 통하여 전기 출력에 대한 주파수 대역특성을 파악하였다. 또한, 제안된 모듈을 구성하는 개별 에너지 수확 단위간의 전기적 연결 방법에 따라서 전기출력이 최대화되는 공진 주파수가 조절될 수 있음을 보였다.

• Composites Research
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• 제18권6호
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• pp.26-33
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• 2005

손상이 발생할 경우 복합재료의 기계적 물성치는 급격한 저하를 유발한다 특히, 조류충돌, 우박, 지상 이착륙 상황에서의 타이어 조각이나 돌조각 등과 같은 작은 질량에 의한 고속충격은 구조물과 서브시스템에 심각한 손상을 유발한다. 이런 복합재 적층판에서의 손상은 기존의 전통적인 방법으로 감지하기가 어려우며, 단일 감지 기술만을 이용하여 믿을 만한 손상평가 결과를 얻을 수 없다. 본 논문에서는 고분자 압전필름 센서를 이용하여 복합 적층판에서의 충격에 의한 손상의 개시 시점 및 확장을 탐지하였다. 획득한 센서신호는 시간-주파수 분석법인 웨이블릿 변환과 단시간 푸리에 변환을 적용하였으며, 초음파 C-scan과 전자현미경을 이용하여 시편에서의 손상 확장을 검사하였다 이 연구에서는 다양한 감지기술, 특히 고분자 압전 필름센서를 이용하여 복합재 적층판에서의 고속충격 손상 특성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.499-505
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• 2015

압전 진동 에너지 수확 장치의 설계 및 성능 평가 시 에너지 변환 효율을 고려하는 것은 매우 당연하다. 본 연구에서 고려하는 에너지 변환 효율은 부하 저항이 부착된 압전 진동 에너지 수확 장치에 입력되는 가진 진동 파워 대비 전기 출력 값으로 정의된다. 기존의 연구에서는 근사적으로 임피던스 정합된 부하 저항에서의 전기 출력을 고려한 반면, 본 연구에서는 최적의 임피던스 정합 값을 사용하여 새롭게 에너지 변환 효율 식을 유도하였다. 유도된 식의 타당성을 검증하기 위해 3 개의 서로 다른 전기-역학 연성 계수 값을 갖는 진동 에너지 수확 장치에 대한 유한 요소 해석 결과를 이용하였다. 또한, 부하 저항의 임피던스 정합 방법의 차이에 따른 에너지 변환 및 변환 효율 특성을 살펴보았다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.312-312
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• 2010

모터나 기계류와 같이 주변에서 발생하는 미활용 진동에너지를 전기에너지로 수확하기 위한 Piezoelectric Energy Harvester를 개발하고자 하였다. PZT-5H의 조성으로 후막세라믹 적층 구조 캔틸레버 타입의 압전시트를 통해 압전 에너지 하베스터를 제작하였다. 일반적으로 진동에너지를 수확하여 전기에너지로 변환시키는 압전 에너지 하베스팅 기술은 에너지 효율이 낮은 문제점을 가지고 있으므로 에너지 효율을 높이기 위한 방법으로 본 연구에서는 Unimorph 와 Bimorph 타입의 캔틸레버의 가로, 세로, 두께, 재료변수에 따라 발생하는 최적의 효율을 가지는 구조를 찾고자 하였다. 캔틸레버 각 변수에 따른 공진주파수 대역에서 발생하는 전압을 분석하여 50Hz의 공진주파수를 가지는 60*35*0.2mm의 캔틸레버를 설계하였다. 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과를 실험적으로 검증하기 위해 전력량을 측정한 결과, Bimorph는 Unimorph 타입에 비해 2배가량의 향상된 발전특성을 가지며 에너지 하베스터에서 초당 $76.2\;{\mu}W$의 전력량을 가지는 것을 확인하였고 시뮬레이션 결과와의 타당성을 확인하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.193-200
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• 2014

압전 액추에이터(Piezoelectric actuator)는 빠른 응답 특성, 넓은 대역폭, 우수한 반복 정밀도, 그리고 높은 분해능의 특성으로 인하여 다양한 산업분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 하지만, 압전 액추에이터에는 히스테리시스 효과(Hysteresis effect)가 발생되는 단점이 있으며, 이는 시스템의 성능을 저하시키는 주요한 원인으로 알려져 있다. Generalized Prandtl-Ishlinskii(GPI) model을 이용한 기존 연구에서는 히스테리시스 효과를 제거하기 위하여 히스테리시스를 수리적으로 모델링하고, 그 결과로부터 역 히스테리시스를 도출하였다. 하지만 모델링된 변수 값에 따라서는 역 히스테리시스 루프를 형성하지 못하는 치명적 문제점이 발생된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 Inverse Generalized Prandtl-Ishlinskii(IGPI) model을 이용하여 역 히스테리시스를 직접 모델링하는 방법을 제안하였다. 또한 모델링 정밀도는 다양한 입력신호를 이용한 실험 결과를 기반으로 검증하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권4호
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• pp.69-74
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• 2019

PMN-PT 단결정 시편의 유전 및 압전 특성의 측정 결과에 미치는 측정 기구물의 영향을 고찰하였다. 샘플에 교류 전기신호를 인가하는 지그핀의 압력이 감소할수록 공진저항은 낮게 측정되고 기계적 품질계수는 높게 계산되었다. 지그핀의 스프링 텐션이 20 grf인 경우 기계적 품질계수는 418으로 측정되었고, 스프링 텐션이 200 grf인 경우 품질계수 값은 절반으로 감소하였다. 4-프로브 방식의 픽스쳐는 압전특성 측정에는 부적합하지만 유전손실 값의 측정에는 가장 적합하였다. 정확한 PMN-PT의 압전특성 평가를 위하여 지그핀의 스프링 텐션을 최대한 낮추는 것이 필요하며, 정확한 유전특성의 평가를 위하여 4-프로브 방식이 적합함을 알 수 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권5호
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• pp.369-376
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• 2014

항공기 구조물 표면에 발생하는 외부 충격은 크랙과 같은 손상을 발생시킬 수 있으며 이는 차후 큰 결함을 야기하기 때문에 충격과 손상을 탐지하고 위치를 추정하는 것은 구조 안정성 모니터링에 있어 중요한 부분이다. 본 연구에서는 능동, 수동 센싱기법을 조합한 L-형상 압전체 센서 배열을 사용하여 충격과 손상을 탐지할 수 있는 기법을 개발하였다. 수동 센싱기법으로 1개 센서군 당 3개의 센서를 L-형상으로 배치하여 충격 발생 각도를 추정하고 2개의 센서군을 사용하여 충격위치를 탐지하는 방법을 도입하였다. 이 수동 센싱기법을 유도초음파 기반의 능동 센싱기법에 확대 적용하여 동일한 압전소자로 충격 탐지와 더불어 손상을 탐지할 수 있는 방법을 개발하였다. 이 기법은 방향에 따른 파동의 속도 변화와 같은 구조물에 대한 정보 없이도 위치 추정이 가능하여 비등방성 구조 내에서도 정확한 충격 및 손상 위치 정보를 얻을 수 있다. 개발된 기법을 날개 형태 구조물 및 CFRP 판에 적용하여 실험적으로 정확한 충격 및 손상 위치를 추정할 수 있음을 증명하였다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제13권3호
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• pp.206-212
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• 1998

Salmonella spp.의 신속한 검출을 위하여 엷은 박막형태의 수정결정을 사용하는 압전류적(piesoelectric) 항체센서 시스템을 개발하고 증류수, 완충용액, 식염용액 등의 여러 매질 중에서 보여주는 진동 특성을 검토하였다. Salmonella spp. 균 구조항원(Common structural antigen)에 대한 항체를 수정결정에 PEI pre-coating, BSA 가교화, 3-APTES silanizaition, protein A와 DTBP thiolation의 5가지 방법에 의해 고정화한 후 항체 센서의 안정성을 살펴보았다. Salmonella 균을 주입하였을 때 Salmonella 균과 수정 결정에 고정화한 항체와의 결함반응에 의해 수정결정의 질량증가와 이에 따른 진동수 감소가 나타났다. 고정화방법 중 protein A와 DTBP를 이용하여 고정화하는 방법이 센서반응을 가장 안정적이고 재현성 있게 나타내줌을 알 수 있었다. $7.45{\times}10^{7}\;CFU/ml$의 Salmonella 균을 반응 cell 내에 주입하였을 때 protein A를 이용한 고정화의 경우 80Hz, DTBP를 이용한 고정화의 경우 283 Hz의 진동수 감소가 나타났으며, 압전류적 항체센서를 이용할 경우 40분 이내에 Salmonella spp.의 검출이 가능하였다.