• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.110-111
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• 2007

두개의 유니모프 진동자를 이용한 새로운 형상의 마이크로 초음파 리니어 모터를 제안하였다. 유니모프 진동자는 금속판에 판상의 압전소자가 접착되어 있으며, 두개의 유니모프 진동자가 삼각형상의 진동 커플러에 의해 연결되어 스테이터를 구성한다. 스테이터는 두 가지 진동모드(대칭모드와 비 대칭모드)를 가지고 있으며, 이 두 진동모드가 축퇴되도록 설계하였다. 스테이터의 대칭모드와 비 대칭모드를 위상차 $90^{\circ}$로 여진시킴으로써 이동체의 직선(또는 회전) 운동을 발생시킬 수 있다. 시작기 모터는 놀이 0.9 mm, 폭 1 mm, 길이 7.5 mm이며, 구동전압 $100V_{op}$, 구동주파수 300 kHz로 구동되어, 모터 최대속도 0.3 m/s, 최대 추력 6 mN을 달성하였다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.157-163
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• 2007

이 논문에서는 최근 다시 주목을 끌고 있는 압전소자를 이용한 에너지 획득에 대한 개념을 한 진동원에 응용하여 그 에너지의 이용가능성을 분석해 보고자 한다. 에너지 획득기로는 가장 일반적으로 사용되고 있는 유니모프 압전 캔틸레버 벤더를 사용한다. 먼저 압전 에너지 획득기에 대해 base excitation에서의 거동을 이론적으로 분석하고 실험실내에서 수행할 수 있는 압전 에너지 획득기를 제작하여 가진기 상에서 발생하는 전력을 측정한다. 시뮬레이션과 실험결과를 통해 진동에너지로부터 획득한 전기에너지가 각종 센서는 물론 기계부품들의 진단시스템에 필요한 전원을 공급할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.127-131
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• 2008

This paper deals with the performance evaluation of piezoelectric unimorph actuator. In the unimorph design, the thickness ratio of substrate to piezoelectric material and the elastic modulus ratio of substrate to piezoelectric material are important parameters. There exists only one structural configuration that satisfies the optimal condition among them, and actuators using that configuration exhibit better actuating displacements. Another design parameter is the piezoelectric coefficient which can be improved due to the induced tensile stress and voltages. The application of the tensile stress to the piezoelectric material makes it get higher piezoelectric coefficient and the total displacement performance of the unimorph actuator is improved. Finally, the piezoelectric actuator system with spring elements is fabricated and it shows higher actuating displacement capability.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.94-100
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• 2009

This paper proposes a novel curved shape piezoelectric unimorph using a new fabrication method. Instead of using thermal coefficient mismatch, which has been used for conventional processes for curved shape unimorphs, we used pre-stressed substrates and the room temperature adhesion process. A difference of the mechanical strains between the substrate and the piezoelectric layer makes the final manufactured unimorph get curved. Several performance tests of the proposed unimorph actuators were accomplished and the test results showed the proposed unimorph actuator got comparable actuation capability compared with conventional curved shape actuators.

• Composites Research
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• 제27권2호
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• pp.47-51
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• 2014

본 논문은 기존의 유/공압 및 전기식 모터를 대체할 수 있는 경량, 고성능 지능소자 구동기를 설계/제작하고 이를 소형 무인비행체의 조종익 시스템에 적용 가능성을 연구한 것이다. 또한 압전 복합재료 작동기에 대한 성능평가를 수행하였으며, 유니모프 및 바이모프 형태의 작동기를 제작하여 각각의 작동 특성을 확인하였다. 이와 같은 성능시험 평과 결과를 통해 바이모프 형태의 작동기가 하중 유무와 무관하게 선형적인 받음각 변화를 가짐을 알 수 있었다. 이러한 지능소자 구동 시스템은 소형 로봇, 유도무기 및 MAV, UAV의 조종익 제어 시스템으로 사용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 폴리머
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• 제26권1호
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• pp.113-120
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• 2002

전기변형(electrostriction)이란 물체에 전압을 인가했을 때 맥스웰 응력이 나타나고, 이로 인하여 물체가 변형되는 현상을 말한다. 이러한 성질은 대부분의 유전체에서 나타나는데, 특히 탄성계수가 낮은 엘라스토머에 적용하면 전기에너지가 효율적으로 변환되어 큰 변형과 힘을 발현한다. 이렇게 전기변형을 크게 일으키는 고분자를 전기변형 고분자(electrostrictive polymer, EP)로 분류하며, 이들은 구동체 및 센서, 인공근육, 음향전달 장치 분야로의 활용이 유망한 재료로 예견되고 있다. 본 연구에서는 폴리우레탄과 아크릴 고무 등의 유전성 탄성체(dielectric elastomer)를 이용하여 전극-EP-전극의 적층을 이루는 유니모프 구동체를 제조하여 구동시켰고 주파수를 증가시키면서 작동시킬 때 구동체의 운동범위가 감소하는 현상을 전기적, 기계적으로 해석하고자 유전율과 탄성율을 주파수에 따라 측정하는 한편, 고전적 적층이론을 이용하여 EP의 구동역학을 모델링 하였다. 실험결과, 주파수 증가에 따른 구동체의 운동 변위 감소는 재료의 유전 완화시간과 밀접한 관계를 가졌음을 알 수 있었고, 고전적 적층이론으로 해석한 유니모프 구동체의 운동은 실제 적용한 우레탄 구동체의 운동과 상당히 유사한 거동을 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권2호
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• pp.133-142
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• 2004

In this article, the constitutive relations of three types of piezoelectric benders, which are a unimorph bender, a bimorph bender and a triple-layer bender, are derived based on the beam theory under the quasi-static equilibrium condition. The relation coefficients are described as the geometry and material properties of the benders. More general constitutive relations involving fixed-free, fixed-roll, and fixed-simply supported boundary conditions under the inconsistent length condition between the piezoelectric layer and the nonpiezoelectric one are discussed. The complicated constitutive relations can be easily calculated and checked by using the symbolic function in ‘Mathematica’. The relation coefficients for the benders are plotted in three dimensional graph using the developed program.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권4호
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• pp.409-419
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• 2006

The actuating performance of plate-type unimorph piezoelectric composite actuators having various stacking sequences was evaluated by three dimensional finite element analysis on the basis of thermal analogy model. Thermal residual stress distribution at each layer in an asymmetrically laminated plate with PZT ceramic layer and thermally induced dome height were predicted using classical laminated plate theory. Thermal analogy model was applied to a bimorph cantilever beam and LIPCA-C2 actuator in order to confirm its validity. Finite element analysis considering thermal residual deformation showed that the bending behavior of piezoelectric composite actuator subjected to electric loads was significantly different according to the stacking sequence, thickness of constituent PZT ceramic and boundary conditions. In particular, the increase of thickness of PZT ceramic led to the increase of the bending stiffness of piezoelectric composite actuator but it did not always lead to the decrease of actuation distance according to the stacking sequences of piezoelectric composite actuator. Therefore, it is noted that the actuating performance of unimorph piezoelectric composite actuator is rather affected by bending stiffness than actuation distance.

• 한국음향학회지
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• 제34권2호
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• pp.108-116
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• 2015

수중 음향 벡터센서는 음압 뿐 아니라 음파의 진행 방향에 관한 정보를 측정할 수 있는 센서이다. 본 논문에서는 미세 외팔보를 이용한 수중 음향 벡터 센서를 구현하기 위해 음향학적 이론을 바탕으로 음향과 기계 구조물의 상호작용을 이론적으로 정립하고자 하였다. 감응 방식으로 압전 효과를 이용한 두 가지 유니모프(unimorph)형태의 모델을 제시하였으며, 제시된 모델에 대하여 압전 미세 외팔보의 거동을 집중 질량 모델을 통해 음파가 임의의 주파수와 각도를 가지고 미세 외팔보로 입사할 때 나오는 신호의 크기를 구할 수 있는 전달함수를 유도하였다. 또한 이를 바탕으로 매우 얇고 유연한 구조물로 미세 외팔보를 설계하면 매질의 입자 속도에 관한 정보를 직접적으로 측정 가능한 센서로 활용할 수 있다는 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제22권6호
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• pp.7-12
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• 2009

본 연구는 압전 작동기 기반 초소형 날갯짓 비행체의 날갯짓 운동을 위해, 압전 작동기의 펌핑 운동을 효과적으로 날갯짓 운동으로 변환하는 힌지 메커니즘 제작 기법에 대해 다루었다. 경량화를 위해 탄소섬유/에폭시(Graphite/Epoxy) 프리프레그를 사용하고, 반복적인 제작이 용이하도록 레이저 절단기를 활용하였으며, 힌지부는 얇은 캡톤 필름을 이용해 컴플라이언트(compliant) 메커니즘으로 구성하였다. 제작된 힌지 메커니즘을 압전 유니모프 작동기 PUMPS에 연결하여 동작시켜 본결과, 300V 170Hz 인가 전압에서 $173^{\circ}$의 큰 날갯짓 각을 가짐을 확인하였다.