• 한국음향학회지
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• 제20권1호
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• pp.62-67
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• 2001

직선집속 PVDF 초음파 트랜스듀서를 이용하여 누설탄성표면파 (Leaky Surface Acoustic Wave: LSAW)의 전파속도를 측정하고, 그 결과를 이론해석 결과와 비교하였다. 시료로는 등방성 재료인 구리, 알루미늄 및 용융석영, 이방성 재료인 Z-cut α/sup-/수정을 사용하였다. 측정방법으로는 초점면에 위치한 시료를 트랜스듀서 쪽으로 접근시켰을 때 LSAW가 트랜스듀서의 중심축을 통과한 후 시료표면에서 직접 반사되어오는 종파와 분리되어지는 현상을 이용하였다. 음속의 측정결과는 이론 해석결과와 오차 1％이내에서 잘 일치하였으며,α/sup-/수정의 (0,0,1)면에서는 LSAW 외에 의사누설탄성표면파 (Leaky Pseudo Surface Acoustic Wave : LPSAW)가 전형적인 6-fold 이방성을 가지고 전파됨을 알 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제29권7호
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• pp.422-430
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• 2010

Tonpilz 트랜스듀서의 방사 패턴은 구조 변수들에 의해 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 단일 모드 Tonpilz 트랜스듀서에 대해서 동일한 유효 면적을 가지는 다양한 전면추 형상에 따른 방사 패턴을 계산하였다. 트랜스듀서의 전면추 형상은 가장 많이 사용되는 원형과 정삼각형, 정사각형, 정육각형 및 정팔각형에 대해 분석하였으며, 각 형상에 대해 방사 패턴 수식을 유도하였다. 유도한 수식을 바탕으로 전면추 형상과 크기에 따른 방사 패턴의 변화를 해석하고, 서로의 특성을 비교하였다. 계산 결과의 타당성은 유한 요소 해석을 이용하여 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제32권3호
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• pp.191-198
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• 2013

본 논문에서는 광대역 Tonpilz 트랜스듀서를 설계하고, 설계 결과의 타당성을 실험적으로 검증하였다. 광대역 주파수 특성을 이루기 위해서 전면추의 flapping 모드를 트랜스듀서의 종방향 공진 모드와 결합시켰으며, 유한요소 해석과 유전자 알고리즘을 이용하여 주어진 설계조건, 구동조건 하에서 가장 넓은 송신 비대역폭(fractional bandwidth)을 확보할 수 있는 트랜스듀서의 최적 구조를 설정하였다. 최적화된 구조는 단일모드 트랜스듀서에 비해 월등히 넓은 -6 dB 송신 비대역폭을 나타내었다. 설계 결과의 타당성을 검증하기 위하여 도출된 최적 구조대로 트랜스듀서 시험편을 제작하여 주파수 특성을 측정하였으며, 측정결과는 설계 결과와 잘 일치하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권5호
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• pp.585-596
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• 2012

PVDF와 P(VDF-TrFE)로 대별되는 압전고분자는 종래의 대표적인 압전재료인 PZT에 비해 전기음향변환효율이 떨어지며 내부손실이 큰 단점은 있으나, 음향임피던스가 물 또는 생체와 비슷하고 수신효율이 우수하며 광대역 특성을 나타내는 등의 장점을 가진 재료이다. 또한 다른 압전재료에 비해 얇은 막으로의 제작이 쉽고, 그 막은 유연하므로 복잡한 곡면을 갖는 고주파 초음파 트랜스듀서 재료로 유용하다. 그러한 특성은 생의학적 응용에 적합한바, 다양한 형태의 초음파 트랜스듀서가 연구 개발되어져 왔다. 본 논문에서는 먼저, 압전고분자막을 이용하여 초음파 트랜스듀서를 설계 제작하는데 있어서 고려해야할 몇 가지 주요사항을 기술하고, KLM 모델을 사용한 해석을 통하여 그 고려사항들이 트랜스듀서의 동작에 미치는 영향을 파악하였다. 다음으로, 의학적 또는 생물학적 응용을 목적으로 초음파 영상을 얻고 있는 몇몇 주요 응용분야에서 사용되는 압전고분자 트랜스듀서의 구조와 그것을 이용하여 얻은 영상의 특징에 대하여 간략히 해설하였다.

• 한국음향학회지
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• 제29권7호
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• pp.431-438
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• 2010

곡면에 지지된 음원의 경우 음원의 배열 방식에 따라 방사되는 음장이 매우 복잡한 특성을 가진다. 본 연구에서는 곡면 배열 트랜스듀서를 구성하는 음원을 등각, 등간격 그리고 geodesic dome 형태로 배열하여, 각각의 배열 방식에 따른 음향 방사 패턴 함수를 유도하고, 그에 따라 방사 패턴을 해석하였다. 해석 결과를 바탕으로 3가지 배열 방법 가운데 상대적으로 주엽의 빔 폭이 크고 부엽의 크기가 작은 경향을 보이는 등간격 배열을 곡면 배열 트랜스듀서의 구조로 선정하였다. 본 연구 결과는 곡면 배열 트랜스듀서의 구조 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2002년도 하계학술발표대회 논문집 제21권 1호
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• pp.345-348
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• 2002

본 연구에서는 128개의 능동소자로 구성된 convex형 초음파 탐촉자를 회전시켜 3차원 입체영상을 구현 할 수 있도록 하는 구동부를 설계 및 제작하여, 3차원 입체 영상 진단용 초음파 섹터 트랜스듀서를 개발하였다. 탐촉자는 중심주파수 4.5Mhz, 대역폭 $66\%$로 제작되었으며, 구동부는 탐촉자의 축을 스텝모터와 평기어를 이용해 회전시킴으로써 3차원 입체영상을 획득할 수 있게 고안하였다. 그리고 피부와 유사한 고분자재료를 사용하여 탐촉자의 회전반경과 동일하게 음향커버를 설계 및 제작하였다. 제작된 초음파 섹터 트랜스듀서는 정밀한 각도 제어 및 구조적 안정성이 확보되었음을 확인 할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제34권5호
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• pp.351-359
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• 2015

통상의 수중 음향 트랜스듀서는 음압의 크기만 측정할 뿐, 외부에서 들어오는 음향 신호의 방향은 파악할 수 없는 한계가 있다. 이에 본 논문의 저자들은 Tonpilz 트랜스듀서를 바탕으로 단일체로서 음압의 크기와 방향을 동시에 탐지해 낼 수 있는 새로운 벡터 센서구조를 제안하였다. 제안된 구조에는 압전세라믹 링이 4등분되어 있으며, 외부 음압에 대한 각 세라믹 조각의 출력전압을 적절히 조합하면 음원의 방향을 파악할 수 있는 특징을 가진다. 본 논문에서는 이러한 구조를 가지는 Tonpilz 벡터센서를 제작하고 그 특성을 실험적으로 측정하여, 제안된 구조의 타당성을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.278-286
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• 2022

본 연구에서는 압전세라믹 기반의 상용 Free-Flooded Ring(FFR) 트랜스듀서 대비 소형이면서 저주파 고감도 특성을 확보하기 위해, 높은 압전상수와 전기-기계 결합계수를 가지는 압전단결정 PIN-PMN-PT를 적용한 33-모드 FFR 트랜스듀서를 설계하였다. FFR 트랜스듀서의 광대역 특성을 확보하기 위해 비능동소자를 삽입한 링 구조를 적용하였으며, 3종의 비능동소자 소재 별 특성 해석 결과를 비교하여 최적의 소재를 선정하였다. 링 트랜스듀서의 특성 변화를 최소화하기 위해 오일 충진형 FFR 트랜스듀서로 제작하였으며, 음향시험을 통해 송신감도, 수중 임피던스 및 수평/수직 빔패턴이 해석결과와 잘 일치하는지 확인하였다. 해석 및 시험 결과를 비교한 결과, 송신감도는 공동공진 주파수에서 약 1.3 dB, 구조공진 주파수에서는 약 0.3 dB 차이를 보였다. 또한 상용 트랜스듀서 대비 높은 송신감도를 보유하면서도 직경을 약 17 % 축소하여 제작할 수 있었다. 이를 통해 소형이면서 고출력 특성을 가지는 압전단결정적용 FFR 트랜스듀서의 구현 가능성과 해석을 통한 특성 예측 방법의 유효성을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제25권4호
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• pp.164-171
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• 2006

임의의 등방성재료에 대한 종파, 횡파 및 누설표면파의 음속을 알면 해석적으로 그 재료의 탄성정수와 밀도를 산출할 수 있다. 종래, 그 음속들은 각각 다른 진동모드를 갖는 세 개의 초음파 트랜스듀서에 의해 측정되어져 왔다. 본 연구에서는 하나의 트랜스듀서에 의해 그 세 가지 파의 개략적인 음속을 동시에 측정하기위한 전극분할형 PVDF 직선집속 초음파 트랜스듀서를 새로이 제안하고, 설계, 제작하였다. 그리고 그것에 의한 각 파의 음속측정 방법을 확립한 후, 용융석영 등 몇몇 등방성재료에 적용하였다. 또한, 측정된 각 파의 음속을 이용하여 탄성 강성정수 및 밀도를 산출하고, 각 값들의 오차를 검토하였는데, 얻어진 값들은 문헌치와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제34권4호
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• pp.264-273
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• 2015

본 논문에서는 의료용 초음파 트랜스듀서의 방사 빔 형상의 개선에 관하여 연구하였다. 빔 형상의 개선을 위하여 분할전극과 다초점 렌즈를 포함하는 새로운 트랜스듀서 구조를 고안하였다. 먼저 선형 음원에 대해 유한요소 해석을 통해 빔 형상을 분석한 후, 부엽의 크기, 집속구간 및 빔폭 등의 성능들을 동시에 고려하여 고안된 구조의 최적설계를 수행하였다. 이때 집속구간과 최소 빔폭의 비율을 성능지수로 사용하여 고안된 구조의 최적치수를 도출하였다. 그 결과 부엽의 크기가 -20.2 dB로 작고, 최소 빔폭이 2.04 mm이고 깊이 30 mm부터 160 mm까지 좁고 일정한 빔폭을 가지도록 빔 형상이 개선되었다. 나아가, 고안된 구조를 가지도록 트랜스듀서 시편을 제작하고 빔 패턴을 측정하여 해석 결과와 비교함으로써, 고안된 트랜스듀서 구조의 타당성을 검증하였다.