• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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• pp.260-263
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• 2016

최근 스마트폰을 이용한 사용자의 운동량 계산 어플리케이션이 많이 출시되고 있다. 이러한 어플리케이션은 스마트폰의 GPS, 가속도 등의 내장 센서들을 이용하여 사용자의 행위를 분석하고, 분석된 내용을 토대로 운동량을 단순 계산해 주는 것들이 많다. 이러한 단순 계산은 사용자의 행동을 지정된 행동으로 인식하여 계산하기 때문에 복잡한 운동을 할 경우 어플리케이션에서 측정하는 칼로리 소모량과 실제 칼로리 소모량 계산과 비교해보면 오차가 많이 나는 경우가 많다. 이러한 오차를 줄이고자 신발에 압전센서와 블루투스 통신을 포함한 모듈을 삽입하여 사용자의 이동거리와 발걸음 수를 정확히 측정하여 사용자의 운동을 인식하고, 측정된 데이터를 이용하여 운동이 끝난 뒤 발걸음수와 이동거리를 이용하여 사용자의 소모된 칼로리를 정확하게 측정할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.2320-2323
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• 2014

본 논문에서는 냉음극 방전램프 구동용 압전 인버터를 설계하였다. 등가회로의 모델링 방법으로는 진동자의 모델에 많이 이용되고 있는 어드미턴스 궤적법을 사용하였고, 인버터 설계 시 전자회로 해석프로그램인 PSIM을 사용하여 압전 인버터 설계에 대한 검증을 하였다. 압전기 영향의 기술은 다수의 연구에서 복잡한 방정식과 공식도 쉽게 찾을 수 있다. 특히 압전기 세라믹 EMT가 변화하지 않으며 PT기초 전기소자의 여러 가지 예는 더욱 효과적인 PT의 강점을 이용하는데 도움이 될 것이다. 과적으로, 회로의 단순화와 그에 따른 소형화 그리고 입출력대비 효율이 최대 90%이상으로 우수한 성능을 보였다.

• 한국진공학회지
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• 제7권3호
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• pp.201-207
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• 1998

본 연구는 rf reactive magnetron sputtering 방법으로 증착한 ZnO 박막을 압전진동 자로 제작하였을 때 발생하는 금속전극과의 계면특성에 대해 조사하였다. 이때 ZnO 박막은 금속 아연 target을 산소분위기에서 sputtering하여 얻었다. 미리 얻은 최적성장조건으로 Cr/ZnO/Cr의 구조을 갖는 압전 진동자를 제작한 후, 금속전극과 ZnO 박막과의 계면특성을 분석하였다. 제작된 압전진동자는 I-V 측정, AES depth profile, SEM, C-V 측정등을 이용 하여 분석하였고, 이러한 분석 결과 금속전극과 ZnO 박막 사이에 $SiO_2$ 확산방지막을 쌓은 Cr/ $SiO_2$/ZnO/Cr의 구조로 ZnO 압전진동자를 제작했을 때 좋은 특성을 보임을 알 수 있었 다. 그리고, 이러한 사실은 제작된 진동자를 구동시키고 이에 대한 인가진동수에 따른 진동 변위를 측정해보므로써 확인할 수 있었다.

• 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.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2006년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.504-507
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• 2006

현재 LCD(Liquid Crystal Display)용 광원으로서 주로 냉음극 방전램프(CCFL : Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 사용되고 있으며, 그 외 LED를 비롯해서 외부전극 방전램프(EEFL: External Electrode Fluorescent Lamp), 면광원(FFL : Flat Fluorescent Lamp), 전계 방출램프(FEL : Field Emission Lamp)등 다른 광원에 대한 적용도 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 멀티램프 구동이 유리하여 인버터 개수를 줄일 수 있는 장점을 가지고 있는 EEFL을 사용하였으며, 변압기의 자체 손실을 줄이고 소형화가 가능하며, 높은 승압 비를 갖는 압전 변압기를 병렬로 연결하여 멀티램프 구동이 가능하도록 하였다. 최적의 EEFL 구동회로를 구성하기 위해서 Push-Pull 타입의 압전 인버터를 설계하였으며, 설계된 인버터 회로에 대한 시뮬레이션 분석을 수행하고, 향후 여러 형태의 구동 방법을 적용하므로 서 압전 변압기로도 대화면 멀티 램프 구동용 인버터의 제작이 가능함을 제시하였다.

• Composites Research
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• 제12권2호
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• pp.1-9
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• 1999

외부 회로가 연결된 압전 재료는 외부 회로의 영향으로 진동수에 영향을 받는 강성(stiffness)과 손실 계수(loss factor)를 가지게 된다. 일반적으로 외부 회로는 두 종류로 구별이 된다. 저항만으로 구성된 경우와 저항과 인덕터(inductor)로 구성된 경우이다. 저항만으로 구성된 경우를 RES(resistive shunting)라 하는데, 이 경우는 압전 재료의 물성이 점탄성 물질과 비슷하게 진동수에 영향을 받는다. 그러나 점탄성 물질에 비해서 더 큰 강성을 지니고, 온도에 영향을 덜 받는다. 저항과 인덕터로 구성된 경우를 RSP(resonant circuit shunting)라 하는데, PMD(proof mass damper)와 비슷한 방법으로 구조물의 공진을 최적으로 조절할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 외부 회로와 연결된 압전 재료를 이용하여 복합재 보의 진동을 수동적으로 제어하는 실험을 수행하여 그 결과를 제시하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.130-137
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• 2005

LCD는 광변조기능을 가지는 수광 소자로서 발광원인 백라이트를 필요로 하는데 일반적으로 냉음극 방전램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 사용된다. 기존의 권선형 변압기를 이용한 인버터를 구성하여 멀티램프를 구동하고 있지만 이는 코어나 권선 손실에 의한 효율 저하와 부피나 중량의 증가, 그리고 과열에 의한 화재의 위험성을 가지고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 본 논문에서는 압전 변압기를 이용한 멀티램프 구동용 인버터를 설계 지침에 따라 구성하였다. 인버터 하나로 압전 변압기를 병렬로 연결하는 방식을 이용하였고, 또한 전류 부담이 적은 외관 전극 형광 램프(EEFL: External Electrode Fluorescent Lamp)를 이용한 멀티램프 구동 방법이 압전 인버터에 적용 가능한지를 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제8권12호
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• pp.1875-1882
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• 2013

마이크로 어레이 기술은 유전자 네트워크의 순서 와 게놈의 통합과 같은 많은 업적을 기여하고 있으며, 이러한 기술은 유전자 발현의 패턴을 조사하기 위한 수단 등으로 잘 확립 되어있다. DNA 마이크로배열은 Affymetric 칩을 이용하여 대량의 DNA 서열을 합성 할 수 있는데 기존의 DNA 어레이 스포팅에는 일반적으로 접촉방식과 압전전자 방법등 두가지 유형이 있다. 접촉방법은 유리 슬라이드 표면과 접촉하도록 스포팅핀을 사용하는데 이 방법은 표면 매트릭스의 손상이나 상처가 발생할 수 있어 단백질이 오염 되거나 특정 결합을 방해할 위험이 있다. 반면에 압전전자 방법은 대량 생산이 가능함에도 불구하고 결과를 인쇄할 분석기가 필요하므로 현재 실험실 내에서만 수행 가능한 실정이다. 본 논문에서 유리 슬라이드 표면에 닿지 않고 지속적으로 일관성 있게 스포팅이 가능하도록 하는 진보된 방법을 제시한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.346-346
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• 2007

압전세라믹 재료는 현재 압전 변압기, actuator, transducer, sensor, speaker 등에 광범위하게 이용이 되고 있다. 이 중에서 압전세라믹 소결체를 이용한 스피커의 제조는 가공이 까다롭고, 대형의 크기로 제작 시 소자가 깨지는 등의 많은 제약을 받고 있으며, 저음 특성이 떨어져 응용 범위가 한정되어 있다. 따라서 최근에는 이러한 단점을 극복하기 위하여 세라믹/고분자 복합체를 이용한 필름 스피커를 제작하고자 시도하고 있다. 이러한 세라믹/고분자 0-3형 압전 복합체를 이용할 경우, 제품의 경량화를 실현할 수 있고, 크기나 환경의 영향을 거의 받지 않으므로, 고기능성 스피커로의 응용에 적합할 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 PZT계의 세라믹와 PVDF, PVDF-TrFE, Polyester, acrylic resin 등의 여러 고분자 물질과의 복합체를 제조하여 압전특성을 평가하였다. 본 실험은 먼저 $(Pb_{1-a-b}Ba_aCd_b)(Zr_xTi_{1-x})_{1-c-d}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_c(Zn_{1/3}Nb_{2/3})_dO_3$ (이하 PZT라 표기)의 최적화 조성을 선택하여, $1050^{\circ}C$에서 소결된 분말을 48시간 ball milling방법 로 약 $1{\mu}m$ 크기로 분쇄하였다. 고분자 물질들은 알맞은 용제들을 선택하여 녹였다. 그 다음 소결된 PZT분말과 고분자를 50:50, 60:40, 65:35, 70:30등의 무게 분율로 혼합하고, 분산제, 소포제 등을 첨가하여 3단 roll mill을 이용하여 충분히 분산시켜 페이스트 (Paste)를 제조하였다. 제조된 페이스트를 ITO가 코팅된 PET필름 위에 스크린 프린팅 법을 사용하여 인쇄하여 $120^{\circ}C$에서 5분간 건조하였다. 코팅된 복합체의 두께는 약 $80{\mu}m$ 정도로 측정되었다. Ag 페이스트를 이용한 상부 전극 형성에도 스크린 프린팅 법을 적용하였다. 이를 $120^{\circ}C$에서 4 kV/mm의 DC 전계로 분극 공정을 수행한 후 전기적 특성을 평가하였다. 유전특성을 조사하기 위해서 LCR meter (EDC-1620)를 사용하였고, 시편의 결정구조는 XRD (Rigaku; D/MAX-2500H)을 통해 분석하였으며, 전자현미경(SEM)을 이용하여 미세구조를 분석하였다. 압전 전하상수$(d_{33})$ 값은 APC 8000 모델을 이용하여 측정하였다. PZT의 혼합비가 증가할수록 비유전율 및 압전 전하 상수 등의 전기적 특성이 증가되었다. 또 여러 고분자 물질 중에서 PVDF-TrFE 수지가 가장 우수한 특성을 보였다. 이는 PVDF-TrFE 수지가 압전성을 나타내기 때문인 것으로 판단되었다.