• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 추계학술대회 논문집 Vol.18
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• pp.27-28
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• 2005

본 연구에서는$Cr_2O_3$ 와 $Nb_2O_5$ 를 첨가한 $Pb(Zr_{0.54}Ti_{0.48})O_3$ 세라믹스에서 $Nb_2O_5$ 첨가량에 따른 소결 및 압전, 유전특성을 조사하였다. $Pb(Zr_{0.54}Ti_{0.48})O_3$ + 0.2 wt% $Cr_2O_3$ + wt% $Nb_2O_5$ ($0.{\sim}2wt.%$)의 첨가량에 따른 압전, 유전특성 및 미세구조에 관해 연구하였다. 본조성에서 $Nb_2O_5$ 첨가량이 증가함에 따라 입경의 크기는 증가하였으며, 0.5 wt% $Nb_2O_5$ 첨가조성에서 $4\sim5\mu m$의 최대 평균입경을 보이다가 그 이상의 첨가 조성에서 급격히 감소하였다. 유전상수와 kp 는 $Nb_2O_5$ 첨가량이 1.0 wt% 조성까지 증가하였다가 그 이상 조성에서 감소하였다. $Nb_2O_5$ 첨가량이 증가함에 따라 삼방정(rhombohedral)구조에서 정방정(tetragonal)구조로 상전이 일어났으며, 본 조성의 상경계 영역인 0.5 wt% 조성에서 $\varepsilon_r$ = 730, $k_p$ = 0.72, $d_{33}$ = 450, $g_{33}$ = 70의 우수한 압전 특성을 나타내었다. 이러한 조성은 접촉센서용 복합압전소재의 실용가능성을 제시하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.325-325
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• 2008

스크린 프린팅에 의한 압전 후막은 MEMS 공정을 이용하여 마이크로 펌프, 마이크로 벨브, 마이크로 센서, 마이크로 로봇 등 여러 초소형 기계부품에 응용되고 있으며, Sol-Gel, PLD를 이용해 증착된 막 등에 비해 수십${\mu}m$의 비교적 두꺼운 막을 형성시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 실리콘 기판을 사용하여 스크린 프린팅으로 형성된 압전 후막의 경우, 공정상 바인더를 연소시키는 과정을 거치게 되므로, 밀집된(Dense) 구조를 가지는 막을 만들기가 어렵다. 이로 인해 스크린 프린팅에 의한 후막은 전기적 특성 및 기계적 특성이 떨어지는 경향이 있다. 본 연구에서는 스크린 프린팅에 의한 압전 후막의 밀집된 구조 및 특성을 향상시키기 위해 0.01Pb$(Mg_{1/2}W_{1/2})$O3-0.41Pb$(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.35PbTiO_3-0.23PbZrO_3$의 powder와 Attrition 밀링 처리된 powder를 비율별로 혼합하여 입자의 크기를 변화시켜 막의 충진 밀도를 향상시켰으며, 열처리 효과를 극대화시키기 위해 RTA(Rapidly Thermal Annealing)를 통해 열처리 하였다. Attrition 밀링에 의한 파우더를 각각 비율별로 100%, 50%, 25%로 혼합하여 만든 압전 세라믹 페이스트는 P-type(100)Si Wafer sample 위에 $1{\mu}m$의 하부전극용($1100^{\circ}C$) Ag 전극을 screen print하여 소결했다. 그리고 다시 전극이 형성된 Si wafer 위에 스크린 프린팅하고, 건조 한 후 RTA로 300초 동안 열처리 한 결과 밀집된 구조를 가지는 압전 후막을 제작 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.9-15
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• 2010

본 논문에서는 압전복합재 작동기가 표면에 부착된 Hull 구조물의 유한요소모델을 구성하여 동적 특성을 고찰하였으며, 구조물의 진동제어 특성을 평가하였다. Hull 구조물은 양 끝이 닫혀있는 실린더형 쉘 구조물을 고려하였으며, 항공기 동체나 잠수함과 같은 수중 구조물 등의 간단한 모델로 사용될 수 있다. 구조물의 진동제어를 위해 최근 NASA Langley 연구소에서 개발된 압전복합재인 Macro-Fiber Composite(MFC)를 적용하였다. MFC는 압전세라믹 섬유를 이용하여 유연성을 향상시키고, 맞물림 전극을 적용하여 면내 방향에서 큰 압전효과를 구현할 수 있도록 하였다. 유한요소모델을 바탕으로 구조물의 지배방정식을 도출하였으며, 동적 특성을 해석하여 실제 제작된 구조물의 실험결과와 비교 검증하였다. 최적제어 알고리즘을 구성하여 구조물의 진동제어 성능을 평가하였으며, 효과적으로 구조물의 진동을 제어할 수 있음을 확인하였다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제2권1호
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• pp.14-24
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• 1989

본 연구에서는 1-3형 PZT/Epoxy 압전복합재료를 제조하고 이에 대한 D-E 곡선, 펄스응답특성 및 유중발생전압특성 등을 조사하였다. 압전복합재료의 음향임피던스는 PZT체적비가 증가함에 따라 비례적으로 증가하였다. 그리고 펄스응답특성은 단일상 PZT의 특성에 비하여 아주 양호하게 나타났으며 PZT 체적비가 40% 이상에서는 펄스응답특성이 거의 일정하게 되었다. 유중에서의 발생전압은 PZT체적비, 시편두께 그리고 유중압력이 증가함에 따란 비례적으로 증가하였다. 이들의 결과는 초음파 트랜스듀서 제작에 좋은 자료가 될 것으로 생각한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.913-915
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• 2001

본 논문에서는 유한 요소법을 압전체에 적용하여 계산한 임피던스 파형을 실험적으로 검증하였으며 이를 압전 변압기에 적용하여 압전 변압기의 공진 특성 즉 입력측에서의 전기적인 임피던스 및 출력측에서의 전기적인 임피던스를 해석하였다. 또한 압전 변압기의 공진 모드를 나타내는 어드미턴스 궤적을 이용한 압전 변압기의 등가 회로 정수의 계산을 통해 등가 회로를 구성하였으며 무 부하시의 승압비를 계산하였다. 등가 회로를 이용하여 계산된 승압비의 결과를 유한 요소법을 이용한 결과와 비교하여 손실을 나타내는 등가 회로 정수(R)를 계산하였으며 유한 요소법에 의한 기계적인 진동 손실의 결과와 비교하여 계산된 저항(R)값의 타당성을 검증하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.307-307
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• 2010

최근 유한연료의 고갈로 인해 세계 유가가 불안정 됨으로서 대체 에너지에 대한 연구가 많이 진행 되고 있다. 특히 압전 소자를 이용한 에너지 하베스팅은 압전 역효과를 이용한 것으로서 주변에서 무의미하게 버려지는 진동이나 바람, 열 에너지를 실 생활에 사용할 수 있는 전기 에너지로 변환할 수 있는 유망한 기술 중 하나이다. 이러한 에너지 하베스팅 기술은 일본과 같은 선진국에서 이미 지하철 및 일반 다리와 같이 진동이 극히 많은 곳에서 응용되고 있다. 이러한 에너지 하베스팅 기술을 응용 하려면 전압출력 계수($g_{33}$)가 높아야 한다. 이것은 압전 d 상수와 유전상수에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있다. 현재가지 응용되는 압전 하베스팅 조성은 Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT)를 기초로한 세라믹이 응용되고 있다. Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT) 세라믹은 Morpohotropic phase boundary(MPB)에서 전기기계 결합계수 (kp) 와 기계적 품질계수 (Qm) 이 각각 0.5와 500으로 우수한 특성을 나타낸다. 또한 큐리온도 (Tc) 도 $400^{\circ}C$로 온도 안정성 또한 높다. 하지만 $1000^{\circ}C$ 이상에서 소결하는 PbO는 소결 중 급격한 휘발로 환경적 오염 뿐 아니라 특성의 저하를 야기시킨다. 그래서 몇몇 나라에서는 그 사용을 제한하고 점차적으로 사용을 줄여 나가고 있는 동시에 PbO가 첨가되어 있지 않은 Lead-Free 세라믹의 연구가 많이 진행되고 있다. Lead-Free 세라믹 중 alkaline niobate를 기초로 한 페로브스카이트 구조의 ($Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3$ (NKN) 은 PbO를 기초로 한 세라믹을 대체할 유망한 후보자 중 하나이다. 하지만 NKN세라믹의 K 성분의 조해성 및 고온에서의 휘발로 인해 일반 적인 소결 방법으로는 고밀도의 세라믹을 얻기 매우 어렵다. 그래서 Hot pressing, Hot forging, RTGG(Reactive Template Grain Growth), SPS(Spark plasma Sintering)와 같은 특별한 소결 법을 이용하거나 $K_8CuNb_4O_{23}$(KCN) 이나 $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$(KCT) 등을 첨가하여 그 소결성을 향상 시키는 방법도 있다. 또한 압전 d상수를 향상 시키기 위해 $Nb_2O_5$나, $La_2CO_3$, $CeO_2$, $Li_2CO_3$ 등을 치환함으로써 압전 d상수를 향상 시켜 전압출력 계수를 높이는 연구 또한 많은 보고가 되어 있다. 특히 $Li_2CO_3$의 첨가는 일반 적인 소결 방법으로도 밀도의 조밀함을 향상 시켜 그에 따른 높은 유전율과 전기기계 결합계수, 압전 d상수를 가져 많은 연구가 되어지고 있다. 그래서 본 연구에서는 일반적인 ($K_{0.5}N_{0.5})_{1-x}Li_x(Nb_{0.96}Sb_{0.04})O_3$ + 0.2mol%$La_2O_3$ + 1.2mol%$K_8CuNb_4O_{23}$ 세라믹에 x(=Li) 치환에 따른 유전 및 압전특성을 조사하였다.

• 한국음향학회지
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• 제30권8호
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• pp.436-445
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• 2011

본 논문에서는 2-2형 압전복합체의 등가 물성 도출에 관해 연구하였다. 먼저 2-2 압전복합체의 특성 변화를 유한요소법으로 해석하였고, 해석 결과와 2-2 압전복합체 시제작품의 특성 측정 결과를 비교하여 유한요소해석의 타당성을 검증하였다. PZT-5H와 고분자재료로 구성된 압전복합체의 단일상 등가물성은 Asymptotic Averaging Method를 이용하여 도출하였고, 도출된 물성을 다양한 진동 모드의 단일상 공진자 유한요소 모델에 대입한 후 완전한 2-2 압전복합체와의 임피던스 스펙트럼 차이를 최소 자승법을 이용하여 보정함으로써, 도출된 등가 물성값의 정확성을 향상시켰다. 본 연구에서 도출한 2-2 압전복합체의 등가 물성은 향후 다양한 음향 센서의 설계에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.835-840
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• 2011

본 연구에서는 직경이 50mm, 두께가 4.5mm인 디스크형 압전 변압기의 구동부와 발전부의 전극에 대한 대칭성을 고려하여 2, 4 및 8등분으로 각각 분할하였다. 이렇게 분할된 압전 변압기에 부하저항을 변화($100{\Omega}{\sim}10_{K\Omega}$)시키면서 전기적 특성을 측정하고, 이를 토대로 한 압전변압기의 승압비 및 효율에 관한 메카니즘을 정량적으로 해석하였다.

• 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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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• pp.228-229
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• 2006

본 연구에서는 초음파 모터 등의 고출력 액츄에이터에 응용 가능한 $04Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-6Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3$ 조성시스템에 소결온도를 달리하여 압전, 유전특성 및 미세구조에 관해 고찰하였다. 본 조성을 $1200^{\circ}C$ 온도에서 2, 4, 6, 8시간 소결하여 시편을 제조하였으며 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였다. 소결시간 증가에 따라 전기기계결합계수와 기계적품질계수는 증가하였으며, 압전상수는 Zr(Zr+Ti)비 0.390까지 증가하였으나 그 이상 증가함에 따라 감소하였다. 압전특성은 $1200^{\circ}C$에서 4시간 소결한 Zr=0.390인 조성에서 ${\varepsilon}_r$ = 4487, $k_p$ = 0.72. $d_{33}$ = 710, $Q_m$ =109의 우수한 특성을 나타내었다.