• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.10b
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• pp.95-97
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• 2003

소형화, 정밀화 되어 가는 산업 추세에 의해 정밀 위치 제어용 엑츄에이터가 요구 되어지고 있다. 이로 인해 생산 및 유지비용이 적은 소형화된 마이크로 위치제어용 엑츄에이터를 개발하였다. 이 엑츄에이터의 설계를 위해서는 해석 기법이 요구되어진다. 그래서 엑츄에이터의 해석 방법을 정식화 하였고, 이를 이용한 해석을 통해 설계를 하였으며 제작을 하였다. 해석방법은 3차원 유한 요소법을 이용하였고, 이를 이용해 소형 마이크로 위치제어용 엑츄에이터의 특성을 해석하였으며, 그 결과는 제작된 엑츄에이터의 실험을 통해 검증되었다. 이 엑츄에이터는 적층 된 압전 세라믹과 두개의 전자석으로 구성되어 있으며, 적층된 압전 세라믹에 의한 변위와 두개의 전자석의 동기화된 동작에 의해 작동이 된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.317-317
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• 2008

기존의 초음파 노즐은 단판액츄에이터형 초음파 노즐을 사용하여 연체 연료를 분사하였다. 하지만 단판액추에이터형 초음파 노즐은 300V이상의 고전압을 필요로 하여 소비전력이 높은 단점을 가지고 있다. 하지만 적층액츄에이터형 초음파 노즐은 저전압 구동이 가능하여 낮은 소비전력을 가지며, 단판액츄에이터헝 초음파 노즐보다 우수한 분사특성을 가지고 있는 장점이 있다. 또한 공진형 인버터를 사용하여 초음파 노즐을 구동하는 경우 노즐의 구동 전압을 공진에 의하여 쉽게 얻어질 수 있는 장점과 구동 스위치에 가해지는 전압의 크기가 상대적으로 작게되므로 인버터 구동에 저전압 MOSFET를 사용함으로써 도통손실의 저감 및 구성회로의 저압화 등에 유리한 이점이 있다. 본 연구에서는 적층액츄에이터형 초음파노즐을 개발하고 그에 따른 공진형 인버터를 설계하여 적층엑츄에이터형 초음파 노즐의 분사 시스템을 제안 한다. 또한 실제 액체연료인 경유를 분사하여 전기적특성과 분사특성을 조사한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.328-328
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• 2010

압전 세라믹스는 엑츄에이터 및 센서 등의 다양한 응용분야로 인하여 많은 연구가 진행되어왔다. 최근 친환경 무연 압전계인 Bi층상구조 (BNT) 및 알칼리 니오븀산화물계 (KNN)에 대한 연구가 집중되고 있다. 한편, 소형화 및 고성능의 압전소자에 대한 요구 증가로 고가의 내부전극인 Ag, Ag-Pd합금으로 이루어진 적층압전소자에 대한 연구개발이 진행되어 왔다. 본 연구에서는 Ni이나 Cu를 내부전극으로 사용하는 적층압전소자의 개발가능성을 타진하고자 Ni의 산화를 억제할 수 있는 환원분위기 소결시에 압전소재의 상변화 및 내환원성 정도를 조사하였다. 압전소재인 BNT 및 KNN를 공기중에서 합성한 후, 환원분위기의 영향을 조사하고자 샘플을 디스크 형태로 성형하여 $1000{\sim}1200^{\circ}C$에서 2 시간 동안 공기, 중성 (N2) 와 환원 분위기 (3 % H2 - 97 %의 N2) 에서 소결한 후 미세구조와 전기적 특성을 SEM, EDS, XRD, impedance analyzer로 조사였다. 환원분위기에서 소결된 BNT 샘플은 페롭스카이트 상이 관찰되지 않았으며, SEM/EDS 분석결과 시편의 표면에 Bi의 석출이 관찰되었다. KNN의 경우에는 공기중에서 소결 시편뿐만 아니라 환원분위기에서 소결된 시편에서도 페롭스카이트 구조를 보였으며, EDS분석결과 K 및 Na의 휘발이 비교적 적었다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2001.05a
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• pp.220-223
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• 2001

Pb가 10% 과잉되고 Zr : Ti = 52 : 48 조성을 갖는 PZT sol이 Pt(3500Å)/Ti(400Å)/SiO₂(3000Å)Si(525㎛)기판 위에 스핀 코팅법으로 반복 코팅된 후, 450℃에서 10분, 650℃에서 2분간 반복 열처리되었다. 이와 같이 다양한 두께로 적층된 박막은 각 시편에 대해 최종적으로 650℃ 30분 동안 어닐링 처리되었다. 제조된 PZT 박막의 두께는 4100Å에서 1.75㎛사이의 4종이었다. 이어서 스퍼터링법으로 Pt전극이 PZT 막 위에 증착되었다. 제조된 PZT 박막의 결정 구조 조사를 위해 XRD, 그리고 미세 구조 및 전기적 특성을 알아보기 위해 FESEM과 P-E 이력 곡선이 각각 관찰되었다. 4100Å에서 1.75㎛까지 두께 증가에 따른 장비상의 포화 이력 한계로 잔류 분극(Pr)값이 25μC/㎠에서 다소 감소되었다. 측정된 X선 회절 결과에서 최초 4회 코팅시 perovskite 결정 구조로 성장한 결정립은 (111)배향이 우세하었으나, 두께가 증가됨에 따라 (111)/(110)값이 감소되었으며, 이를 통해 두께 증가에 따른 (111)배향성이 다소 감소됨을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 제조된 PZT 박막은 큰 힘과 높은 내전압 특성을 갖는 마이크로 압전 액츄에이터에 적용될 수 있을 것으로 생각되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.390-391
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• 2006

This paper describes the design, fabrication and characteristics of a micromachined piezoelectric valve utilizing a multilayer ceramic actuator (MCA). The micromachined MCA valve, which uses a buckling effect, consists of three separate structures: the MCA, the valve actuator die and the seat die. The valve seat die with 6 trenches was made, and the actuator die, which is driven by the MCA under optimized conditions, was also fabricated. After Si wafer direct bonding between the seat die and the actuator die, the MCA was also anodically bonded to the seat/actuator die structure. A polydimethylsiloxane (PDMS) sealing pad was fabricated to minimize the leak rate. Finally, the PDMS sealing pad was also bonded to the seat die and the stainless steel package. The MCA valve shows a flow rate of 9.13 sccm at an applied DC voltage of 100 V with a 50% duty cycle and a maximum non-linearity of 2.24% FS. Therefore, the fabricated MCA valve is suitable for a variety of flow control equipment, as a medical bio-system and in the automobile industry.