• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.89-90
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• 2010

최근 우리는 InGaAs 위에 성장한 InAs 양자점에 GaAs를 얇게 덮음으로써 양자고리를 성장하고, 그 광학적 특성을 분석하였다. [1] 이번 연구에서는 이 양자고리 구조의 전자 구조 및 광학적 특성을 전산모사를 통해 계산하였고, GaAs가 구조의 응력, 압전 포텐셜 및 light-hole 분율에 미치는 영향을 분석하였다. 이론적인 분석을 위해, valence force field 방법을 이용하여 이종 물질간의 격자상수 차이에 의한 격자 변형 및 압전 포텐셜의 변화를 계산하였고, 양자고리 내 전자의 양자화 에너지 및 파동함수를 k p 방법을 통해 얻을 수 있었다. 또한 광학적인 특성 등의 다체 효과를 예측하기 위해 configuration interaction 방법을 사용하였다. 이 연구에서 우리는, GaAs가 InAs에 강한 압축 응력을 가할 것이라는 일반적인 예측과 달리, InGaAs 매트릭스 안에서는 격자상수가 작은 GaAs가 InAs 양자고리에 효과적인 압축 응력을 가할 수 없음을 보였다. 특히 GaAs 층의 두께가 얇을 경우, InGaAs 매트릭스에 의해 인장 응력을 받는 GaAs가 InAs의 응력을 해소하기 충분한 공간을 제공하여, 오히려 InAs의 압축 응력을 약화시키는 것을 알 수 있었다. 이 연구 결과는 응력 분포가 단순한 양자우물 등의 2차원 구조와 달리, 응력 분포가 복잡한 3차원 나노 구조에서는 단순히 격자상수만으로 파장 변화 경향을 예측할 수 없음을 나타낸다. 또한 우리는, GaAs의 큰 negative 이방 응력과 InAs의 작은 positive 이방 응력에 의해 전자와 heavy-hole은 InAs에, light-hole은 GaAs에 구속됨을 보였다. 즉, InAs보다 밴드갭이 큰 GaAs가 전자와 heavy-hole에 대해서는 강한 포텐셜 배리어로 작용하지만 light-hole에 대해서는 포텐셜 우물로 작용하는, 반 우물-반 배리어 특성을 가짐을 알 수 있었다. 이로 인해 GaAs가 있는 양자고리의 light-hole 분율이 GaAs가 없을 경우에 비해 2배에서 8배가량 증가함을 보일 수 있었다. 비슷한 특성이 hole에 대해서는 InP나 InGaAsP 위에 성장한 GaAs 층에서 보고된 바가 있으나, 전자는 InAs로, hole은 GaAs로 분리할 수 있는 3차원 나노 구조에 대한 연구는 이 연구가 처음이다. [2]

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권10호
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• pp.681-687
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• 2016

마이크로 인젝션을 바이오분야에 적용하기 위해 고압생성을 통해 침투하는 방법을 채택하였다. 그러나 고압의 액체를 인젝션 할 경우 그 양을 미세하게 하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해는 고속으로 동작하는 개폐밸브에 의한 방법이 있다. 본 연구에서는 수백 Hz로 동작가능한 압전 액추에이터로 구성된 개폐밸브를 적용하여 실험하였다. 압전밸브를 구동하는 파형을 다양하게 조절하고 노즐의 구조에 의한 영향을 알아보기 위해 5가지 서로 다른 치수의 노즐을 제작하였다. 다양한 노즐과 구동파형 변수를 조절하면서 무엇이 인젝션 볼륨과 인젝션 힘에 큰 영향을 미치는지 확인하였다. 이 실험을 통해, 인젝션 볼륨을 줄이고 인젝션 힘을 증가시키는 방법을 알아냈고 목표치가 있다면 그에 맞는 다양한 값을 결정할 수 있게 되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.171-178
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• 2010

가스관, 송유관 등의 배관구조물은 주요자원의 수송을 책임지는 핵심 지하시설물 중 하나이다. 이들은 사고 및 자연적인 노후화로 인해 국부적인 손상이 발생할 위험에 노출 되어있다. 하지만 대부분의 배관구조물은 지하의 좁은 공간에 복잡하게 연결되어있기 때문에 구조물의 건전성을 지속적으로 모니터링 하는데 어려움이 있었다. 이러한 지금까지 관리방식의 한계점을 극복하기 위해 최근 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 온라인 방식의 상시적 구조물 건전성 평가방법에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 본 논문에서는 전기-역학적 임피던스 기반의 실시간 배관 구조물 건전성 평가방법에 대하여 연구하였다. 배관 구조물에 발생하기 쉬운 볼트 풀림과 균열의 두 가지 국부손상을 가정하였고 압전효과를 가진 PZT와 MFC 센서를 이용하여 구조물의 상태에 따른 임피던스를 계측하여 손상탐색 실험을 수행하였다. 하나의 센서로 가진과 센싱을 동시에 수행할 수 있는 저비용 셀프센싱 기법을 사용하였고 배관 상태에 대한 객관적인 판단을 위해 손상지수인 RMSD 값을 사용하여 계측된 신호를 이용하여 손상의 정도를 정량화 시켰다. 손상여부의 판단을 위해 일반 극치 분포를 이용하여 최적화된 통계적인 정상상태의 임계값을 설정하였다. 위와 같은 실험적 연구과정을 통해 제안된 실시간 배관 구조물 건전성 평가 방법의 타당성과 효율성을 확인해 보았다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.106-109
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• 2009

본 논문에서는 교량의 상태감시 테스트베드 구축을 위한 한-미 국제공동연구의 현황 및 활동 내용들을 논하였다. 이 국제공동연구는 최첨단 센서와 구조건전도 모니터링 방법의 유용성 및 통합화하는데 그 목적을 두고 있다. 테스트베드 구축을 위해 가속도계과 동적 FBG 센서, 압전 센서 등과 같은 스마트 센서를 사용하였으며, 무선 데이터수집 시스템이 도입되었다. 교량 모니터링 기법으로는 압전 센서 및 EM센서로부터 취합된 데이터를 이용하여 국부손상검색을 수행하였으며, 가속도계, 동적 FBG센서 및 이미지 프로세싱을 이용하여 진동기반 전역손상검색을 수행하였다. 테스트베드 교량으로는 PC박스 거더교, 강상자형교, 강판형교, 사장교의 4가지 형식의 교량이 사용되었다. 테스트베드 교량에 최신 이동통신 인터넷 연결기술을 이용하여 교량에 설치된 센서로부터 취합된 데이터와 모니터링 시스템으로부터 교량의 상태를 실시간 감시할 수 있는 네트워크 시스템을 구축하였다. 이러한 원거리 이동통신시스템을 통하여 구조물의 건전성 평가결과를 실시간으로 전송 및 분석할 수 있도록 하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2000년도 하계학술발표대회 논문집 제19권 1호
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• pp.411-414
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• 2000

음의 비선형 전파가 일어나기 쉬운 정도를 나타내는 파라메타로서 기본파 진폭과 제2고조파 진폭의 비로써 매질의 물리적 성질에만 관계하는 파라메타 B/A가 있다(1)(2). 종래 B/A파라메타 측정은 대부분 광대역의 초음파 트랜스듀서 혹은 공진 주파수가 다른 복수의 트랜스듀서를 이용하여 왔다(3). 본 연구에서는 협대역의 단일 트랜스듀서를 이용하여 B/A파라메타를 효율적으로 측정 할 수 있는 전용 초음파 트랜스듀서를 제안하였다. 그 방법으로 특성이 동일한 두 장의 압전체를 적층시키고, 그 중 한 장의 압전체에 전기적인 용량을 접속하여 기본 공진 모드 및 기본 공진 모드의 두 배의 주파수에 해당되는 조화파 모드를 발생시킬 수 있도록 하였다 이것을 시험 제작하여 그 특성을 이론 및 실험적으로 해석한 결과 음향 매질의 비선형 파라메타인 B/A의 측정에 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.250-254
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• 2003

본 논문에서는 2GHz 대역 RF 대역통과 필터 응용을 위한 FBAR 소자에 대한 연구를 발표한다. 본 연구의 FBAR 소자는 크게 상부 및 하부 전극 사이에 압전체(AlN)가 삽입되어 있는 공진부와 SiO2/W이 여러층으로 적층되어 있는 음향반사층 두 부분으로 구성되어 있다. RF sputtering 방법으로 증착된 AlN 박막은 c축이 기판에 수직한 정도가 우수한 c축 우선 배향성을 갖는다. 이때 결정립(grain)은 길고 얇은 주상형(columnar)을 보인다. 뿐만아니라, 우수한 품질계수(4300)와 반사손실(37.19 dB)도 얻어졌다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권8호
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• pp.1388-1397
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• 2003

Since the reliability of adhesively bonded joints for composite structures is dependent on many parameters such as the shape and dimensions of joints, type of applied load, and environment, so an accurate estimation of the fatigue life of adhesively bonded joints is seldom possible, which necessitates an in-situ reliability monitoring of the joints during the operation of structures. In this study, a self-sensor method for adhesively bonded joints was devised, in which the adhesive used works as a piezoelectric material to send changing signals depending on the integrity of the joint. From the investigation, it was found that the electric charge increased gradually as cracks initiated and propagated in the adhesive layer, and had its maximum value when the adhesively bonded joint failed. So it is feasible to monitor the integrity of the joint during its lifetime. Finally, a relationship between the piezoelectric property of the adhesive and crack propagation was obtained from the experimental results.

• 한국진공학회지
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• 제13권4호
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• pp.145-149
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• 2004

RF magnetron sputtering 방법으로 miscut된 기판을 이용해서 양질의 압전 산화물 에피 박막을 제작하였다. 박막은 (001) $SrTiO_3$ 기판 위에 증착되었으며, (100) 방향으로 $0^{\circ}$-$8^{\circ}$의 miscut 각도를 갖는 기판들을 사용했다. $4^{\circ}$이상의 큰 miscut 각도를 갖는 기판 위에 성장된 박막의 경우, x-ray diffraction (XRD) 패턴은 perovskite 상의 순수한 PMN-PT 피크만을 보여 주었으며, wavelength dispersive x-ray fluorescence spectroscopy를 이용해서 분석한 조성비는 stoichiometric한 조성비에 가까운 값을 보여주었다. 반면에, miscut 각도가 없는 기판 위에 증착된 박막의 경우, 2차상인 pyrochlore 상을 포함하는 XRD 패턴을 보여주었다. $8^{\circ}$ 기판 위에 성장된 박막의 경우 실온에서 20$\mu$C/$\textrm{cm}^2$라는 높은 잔류분극 값을 보여주었다

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.339-342
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• 2010

본 논문에서는 유/무선 임피던스 계측을 통하여 현장 타설 콘크리트의 강도 발현 모니터링 기법을 개발하였다. 최근 많이 사용되고 있는 고강도 콘크리트의 경우 강도 발현이 제대로 되지 않으면 건설 중 취성 파괴가 일어날 우려가 있으므로 현장에서의 강도 발현 모니터링이 중요시 되고 있다. 하지만 기존의 콘크리트 강도 평가 방법은 고가의 장비가 필요하거나 복잡한 수학식을 통하여 이루어 졌기에 현장에서는 효율적으로 사용되기 힘들었다. 이에 압전 센서 기반 임피던스 측정을 통하여 콘크리트의 강도 발현을 모니터링하는 기법을 제안하였다. 구조물의 임피던스는 구조물 손상이나 강도 변화와 같은 구조물의 물성 변화 발생 시 공진주파수가 이동하는 특징이 있다. 이를 기반으로 콘크리트 구조물의 공진주파수 변화를 관찰하여 대상 구조물의 강도를 모니터링하는 기법을 개발하였으며 유/무선 임피던스 계측을 동시에 실시하여 무선 임피던스 측정의 유효성을 평가하였다. 그리고 고강도 콘크리트에서의 적용을 평가하기 위하여 설계 강도 30MPa, 100MPa의 콘크리트에 대하여 유/무선 임피던스 측정을 실시하였다. 이를 통해 본 논문에서는 무선 임피던스 계측을 이용하여 접근하기 어려운 곳이나 케이블 연결이 어려운 곳에서도 실시간으로 구조물의 강도 발현 모니터링이 가능한 시스템을 제안하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.802-805
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• 2004

압전 액츄에이터는 다른 종류의 액츄에이터와 비교할 때 높은 강성, 빠른 응답성의 우수한 특성을 가지고 있다. 벤더형 액츄에이터는 높은 변위의 장점을 가지나 높은 전기장과 기계적 부하인가시에는 내부 응력이 증가하므로서 신뢰성이 감소한다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 여러 방법으로 내부 응력을 줄이려는 시도가 있으며 그중 하나는 경사기능 소재나 경사기능 구조를 가지는 액츄에이터의 개발이다. 본 연구에서는 경사기능 특성을 모사한 액츄에이터 구조를 제작하고 그 특성을 조사하였다. 두 가지의 압전상수 d31= - 220 pC/N, d31 =- 100 pC/N를 가지는 세라믹층을 적층하여 벤더형 액츄에이터의 특성을 관찰하였다. 그 결과 두 종류의 세라믹층으로 적층한 액츄에이터가 한가지 특성의 세라믹으로 제작한 액츄에이터 보다 전압인가시 20%이상의 우수한 변위 특성을 나타내었다. 이러한 변화는 내부 응력의 감소에 기인한 것으로 예상된다.