• 세라미스트
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• 제8권1호
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• pp.50-56
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• 2005

압전재료의 다양한 에너지 변환특성 중 기계-전기 에너지간 변환 특성만을 이용하고자 하는 경우로 한정하고, 압전재료의 물성 및 진동모드, 재료물성 평가 사례들을 요약하여 소개하였다. 그러나 이상에서 설명한 압전특성은 매우 개략적인 개념으로서 우수한 압전 응용부품을 개발하기 위해서는 몇 가지 유의할 사항들이 있다. 압전재료는 보다 기본적으로 열에너지, 기계에너지, 전기에너지, 나아가서 Maxwell 방정식에 의해서 전기장과 연결되는 자기에너지까지도 연결시켜서 상호간에 에너지 변환작용을 일으킬 수 있는 특성을 가진다. 기계적 변형(S) = 탄성변형효과 + 역압전효과 + 열팽창효과 전기적 변위(D) = 압전효과 + 유전효과 + 초전효과 즉, 압전 응용부품이 온도변화 및 자기장이 인가되는 환경에서 순수하게 압전현상만을 이용하고자 한다면, 응용분야 및 주위환경에 따라 압전세라믹 소자가 외부 환경변화에 반응을 하지 않도록 적절한 차단 대책을 수립하여야만 한다. 그러나 압전재료의 외부 자기장의 변화에 대한 반응도는 전기장에 대한 반응도에 비해서 매우 작으므로 통상 무시해도 무방하다고 본다. 그리고 압전재료에서 전기장-기계장의 선형성이 보장되는 크기에는 뚜렷한 한계가 있고, 선형성 영역을 벗어나면 이력특성에 의해 비선형 특성 및 포화상태를 보이게 된다는 점 또한 주의하여야 할 점이다. 또한 압전특성은 Curie 온도이하에서만 존재하고, 그 이상의 온도에서는 쌍극자들의 지나친 운동성에 의해 결정 대칭성이 변하여 압전특성이 소멸되므로 사용 온도 구간에 엄격한 제한을 두어야 함도 응용에 유의하여야 한다.

• 전기의세계
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• 제28권2호
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• pp.23-28
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• 1979

압전 세라믹 소자는 강유전성 세라믹에 높은 직류전압을 가한 후에 나타나는 압전효과를 이용하는 것으로 전압을 제거한 후에도 압전효과가 존재하는 것이 강유 전체의 특징이다. 압전효과를 나타내는 것은 천연으로 존재하는 수정이 있고, 인조품으로서는 BaTiO$_{3}$가 2차 대전후 W.P Mason에 의해 연구되어 압전재료로서 사용되었지만 BaTiO$_{3}$는 공진주파수의 온도안정성이 문제가 된다. 그후 B.Jaffe et al.은 P$_{b}$(Z$_{r}$, T$_{i}$)O$_{3}$등 몇가지 복합 Perovskite 산화물 중에서 P$_{b}$(Z$_{r}$, T$_{i}$)O$_{3}$의 $P^{2+}$$_{b}$ 이온을 다른 이온으로 치환하면 큐리 온도가 변하고 실온에서의 유전율도 크게 변화한다는 것이 밝혀졌다. 여기서 논하고저 하는 것은 압전소자의 제법과 성질 또 이의 특성을 좁은 범위 내에서 소개코저 한다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.379-387
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• 2016

본 논문에서 전자기장과 열 하중을 받는 복합재료 평판에 대하여 압전재료를 이용한 압전제어를 수행하였다. 구조물에 가해지는 전자기장과 열 하중, 그리고 구성방정식에서 고려되는 압전효과가 모두 포함된 지배방정식을 FSDT 판 이론에 기초하여 Hamilton 원리에 의하여 유도하였다. 평판의 경계면에서 발생하는 제어력과 제어 모멘트는 비례제어 및 속도제어 로직에 의하여 적용되었다. 전자기장과 열 하중, 그리고 압전효과가 복합재료 평판의 동특성에 미치는 영향에 대하여 고찰하고, 압전효과 및 복합재료의 섬유각 변화를 통하여 복합재 구조물의 동특성을 효과적으로 제어 가능함을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.713-716
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• 2010

본 논문에서는 코리올리 효과를 가진 압전-구조 시스템의 주파수응답 해석을 효율적으로 수행하기 위한 크리로프 부공간 모델차수축소법을 제안하였다. 이 방법은 초기 유한요소모델과 축소모델의 전달함수의 계수인 모멘트를 일치시키는 방법을 이용하는 축소기법으로 이미 대형 유한요소모델의 주파수응답 해석에 효과적으로 이용되고 있다. 예제로 고려된 압전형 미소 각속도계의 해석에는 압전구동 하중과 구조체의 회전에 따른 원심력이 동시에 입력하중으로 고려되는 다중입력의 경우이므로 변환행렬 V의 생성시, block Arnoldi 과정을 이용하여 두 하중의 효과를 축소모델에 함께 고려한다. 본 문제에 제안된 축소기법을 이용한 결과, 축소모델을 이용하여 원래 시스템의 관심영역의 주파수응답을 작은 차수의 모델로도 정확하게 계산할 수 있음을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 이용하면 다양한 가진조건과 각속도 입력 하에서의 주파수응답을 정확하고 더욱 효율적으로 계산할 수 있을 것이다.

• 소음진동
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• 제14권2호
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• pp.46-53
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• 2004

압전션트감쇠란 압전재료를 구조물에 부착시키고 간단한 션트회로를 연결시켜 구조물의 진동에너지를 압전재료에서 전기적 에너지로 변환시킨 후 연결된 회로에서 전기에너지를 열 에너지로 소산시킴으로서 구조물의 진동 및 소음을 저감시키는 방법이다. 이 방법은 공진주파수에서 간단한 회로를 사용하여 효과적으로 진동 및 소음을 저감시킬 수 있으며 구조가 간단하고 가격이 저렴하므로 소음진동의 여러분야에 응용이 가능하다. 본 글에서는 압전션트 감쇠의 원리와 단일모드, 다중모드의 감쇠 기법의 이론을 소개한다.(중략)

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5D호
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• pp.689-695
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• 2011

본 논문에서는 도로공간에서 전력 생성이 가능한 신재생 에너지 기술들 중에서 압전효과를 활용하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 도로공간을 주행하는 수많은 차량을 이용하여 전력을 생성할 수 있는 신재생에너지 기술 연구의 일환으로, 외부의 충격하중을 전기에너지로 바꾸어 주는 압전효과를 이용하여 도로공간에 적용가능한 압전발전기를 개발하기 위한 기초연구를 수행하였다. 압전세라믹을 이용한 압전발전 수확기를 개발하기 위한 충격하중에 따른 특성 실험을 하였다. 압전발전기 형상 개발을 위해 충격하중 전달 방법, 충격흡수에 따른 압전세라믹의 발전 특성, 충격하중의 종류에 따른 압전 발전 수확기의 전압 발전 특성을 비교분석 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.411-420
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• 2010

교량은 주행차량에 의하여 지속적이며 반복적인 변형에너지가 발생하며, 이러한 교량의 변형에너지를 압전소자를 이용하여 전기에너지로 변환 할 수 있다. 하지만 압전소자를 구조물에 부착하여 구조물의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 사용하기 위해서는 구조물에 작용하는 하중 및 하중에 따라 압전소자에서 발생하는 변형률 관계 등이 제시되어야 압전소자를 합리적으로 적용할 수 있는 가능성을 평가할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 압전소자를 교량 구조물에 적용하였을 때 발생하는 전압을 평가하기 위하여 강교량을 모사한 강합성 거더 교량 실험체를 제작하고 교량의 하중효과 등을 고려한 하중을 재하하고 이에 따라 압전소자에서 발생되는 전압을 평가하고 압전전압의 제안식과 실험결과를 비교하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1997년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.352-356
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• 1997

이 논문에서는 압전 MEMS에 대한 유한요소해석(FEA)응용이 연구되었다. 압전MEMS와 관련한 특수재료 및 기하학적 형상에 대한 몇 가지 두드러진 특징 및 앞으로의 연구가치가 있는 주제도 아울러 다룬다. 압전 능동박막을 이용한 센서 및 액츄에이터를 포함하는 단순구조에 대한 FEA모델링이 제시되었다. ZnO가 압전 재료로 사용되었다. 정적 전기기계적해석이 두 가지 모델에 대해 수행되었다. 압전효과로 발생한 처짐 및 센 서의 출력전압에 대한 FEA 결과는 해석치 혹은 실험측정값과도 우수하게 일치하였다. ANSYS가 P-MEMS의 가상신속시작체계를 위한 우수한 FEA도구임이 본 논문을 통해서 보여졌다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.183-195
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• 2003

본 연구에서는 판형태의 압전감지기와 압전작동기가 접착되어 있는 보형태의 스마트구조물의 자유진동제어에 대한 유한요소모형화 방법을 제안한다. 압전재료의 직접압전효과와 역압전효과에 대한 구성방정식을 고려하고 변분원리를 이용하여 스마트보유한요소의 운동방정식을 유도한다. 이러한 2절점 보 유한요소근 등매개변수요소로서 Timoshenko 보이론을 기초로 한다. 따라서, 보형태의 스마트구조물을 제안하는 스마트보 유한요소에 의하여 해석함으로써 전압이 작용되는 압전작동기에 의한 구조물의 제어와 전압을 측정하는 압전감지기에 의한 구조물의 모니터링에 대한 수치적인 시뮬레이션이 가능해진다 이러한 스마트보유한요소와 Constant-gain feed back control 기법을 이용하여 압전감지기와 압전작동기를 이용한 보구조물의 자유진동제어에 대한 유한요소 모델을 제안한다

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권6호
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• pp.623-628
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• 2010

본 논문은 풍력에 의해 구동되는 압전효과 기반의 무구속 휴대용 전원 장치를 제안한다. 기계적 에너지를 효율적으로 변환하는 메커니즘의 한가지로 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 압전효과를 이용하는 방법이 있다. 압전효과는 주기적으로 변하는 응력을 필요로 하지만, 자연 바람은 거의 일정한 속도를 보이거나, 변화하더라도 매우 느리고 불규칙적인 주파수를 갖기 때문에, 효과적으로 전기적 에너지를 얻어내기 힘들다. 본 연구에서는 바람을 프로펠러에 통과시켜, 손쉽게 주기적으로 변하는 응력을 만들어내고, 이를 압전외팔보에 전달하여 효율적으로 에너지를 변환하였다. 본 연구결과는 유비쿼터스 센서네트워크 시스템에 대한 에너지 공급의 실질적인 해결책이 되리라고 기대된다.