• 대한기계학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.90-100
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• 1993

본 연구에서는 압전 감지기/작동기를 이용한 복합적층판의 진동제어해석을 위 하여 판요소를 사용한 능률적인 유한요소코드 개발에 있다. 운동방정식은 고전 적층 판이론과 Hamilton의 법칙을 이용하여 유도하며 압전방정식으로부터 전기적-기계적 연 계를 고려한 감지식과 작동식을 구한다.각식들은 유한요소 보간함수에 의하여 절점 변위에 대한 행렬방정식으로 변환된다. 요소마다 하나의 전기적 자유도를 가진 4-절 점 12-자유도 판요소를 사용하여 효율적인 계산을 가능하게 하였다. 압전 감지기/작 동기를 도입함에 있어 하나의 전극에 대해 압전 감지기/작동기는 하나의 감지/작동전 압을 갖는다. 각 요소에 전극번호를 부가함으로써 다양한 형상의 전극을 쉽게 모델 링하였으며 전극의 특성도 충분히 고려하였다. 전기적 하중에 의한 압전보의 변형과 변형에 대한 감지전압에 대한 계산을 수행하여 기존의 연구와 비교함으로써 본 프로그 램의 타당성을 확인하였다. 나아가 여러가지 전극형상에 대한 복합재료 평판의 시간 영역과 주파수영역에서 응답을 계산하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.36-43
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• 2002

압전적층판의 비선형 열압전탄성 거동에서의 스냅-스루 현상을 뉴튼-랩슨기법에 호길이법을 적용하여 수치적으로 규명하였다. 층별변위장이론과 von Karman 변형률-변위 관계식을 적용하여 열압전탄성 복합적층 평판에 대한 비선형 유한요소정식화를 수행하였다. 다양한 압전 작동모드에 따라 대칭 및 편심된 구조모델에 대하여 정적 및 동적 관점에서 비선형 열압전탄성 거동과 진동특성을 연구하였다. 본 연구에서는 압전 작동기를 사용하여 유연한 열적 구조물들의 성능을 향상시킬 수 있는 가능성과 새로운 현상학적인 발견인 열압전탄성 스냅핑 거동이 좌굴된 압전탄성 복합적층 평판에서 과도한 압전작동력이 작용하는 경우에 발생할 수 있음을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.497-502
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• 2015

본 논문에서는 굽힘하중이 가해지는 스마트 복합재 적층판의 자유단에서 발생하는 박리응력을 압전 작동기를 이용해서 감소시키는 방법을 응력함수를 이용해 해석하는 방법을 제안하였다. 전기-기계 연성에 의해 나타나는 지배방정식은 최소 보족일의 원리를 이용해 구하였다. 응력상태는 일반적인 고유치 해석과정을 통해 구하였다. 스마트 복합재 적층판의 자유단 박리응력은 압전 작동기를 이용해 감소시킬 수 있었다. cross-ply 복합재 적층판의 박리응력 감소가 angle-ply 복합재 적층판 보다 크게 나타났다.

• Composites Research
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• 제30권1호
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• pp.15-20
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• 2017

본 논문에서는 지능 구조물 작동기의 성능 향상을 위해 압전 단결정을 적용한 압전 복합재료 작동기 LIPCA-S2를 설계, 제작하고 성능을 측정하였다. 외팔보 형태로 고정된 LIPCA-S2의 끝단 변위를 예측하기 위하여 공급 전압에 대한 압전 재료 작동층의 변형을 기반으로 곡률 변화 예측 모델을 적용하였으며, 실제 작동기의 성능을 측정하여 두 결과를 비교하였다. 외팔보 상태의 LIPCA-S2의 끝단 처짐에 대한 결과를 비교하였을 때, 예측 결과가 측정 결과에 비하여 4배 정도 크게 예측되었음을 확인하였다. 각 결과의 차이는 LIPCA-S2 내부에 삽입된 압전 단결정에 작용하는 압축 응력에 대하여 압전 단결정 특성이 영향을 미치는 것이라 가정하여, LIPCA-S2를 제작하는 과정에서 발생된 잔류 응력과, 작동층에 전압을 가하며 작동기를 구동했을 때 발생하는 응력 변화를 고전 적층 이론을 통해 계산하였다. 박판 압전 단결정에 평면 방향으로 압축 응력이 변할 때, 압전 변형상수의 변화와 탄성계수의 변화를 측정하였고, 이러한 특성 변화를 고려한 새로운 예측 모델을 활용한 예측 결과는 실제 측정값에 근접함을 알 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권3호
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• pp.216-220
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• 2004

본 논문은 압전세라믹의 압전상수 d$_{33}$ 를 이용한 적층 세라믹 박판 작동층 IDEAL (InterDigitated Electrode Actuation Layer)의 개발에 관한 것이다. 대부분의 박판 압전 작동층은 압전상수 d$_{31}$ 효과를 이용하고 있다. 현재 개발된 압전작동기의 성능을 향상시키기 위해 많은 연구가 수행 중에 있으며, 그 중 한 방법이 압전상수 d$_{33}$ 를 이용하는 방법이다. 압전세라믹의 압전상수 d$_{33}$ 는 압전상수 d$_{31}$ 보다 일반적으로 두배 정도이기 때문에 d$_{33}$ 작동 효과를 활용하면 작동기의 성능을 향상시킬 수 있다. 미국 MIT에서 개발된 AFC와 NASA Langley 연구소 연구팀이 개발한 LaRC-MFC$^{TM}$는 d$_{33}$ 작동 효과를 활용하였으나 빗살형 전극이 작동층 상하 표면에 부착되어 있어 완전한 d$_{33}$ 작동 효과를 활용하였다고 볼 수 없다. 본 논문에서는 빗살형 전극을 세라믹 층간에 삽입한 적층형 세라믹 박판 작동층을 설계하고 제작하였다. 제작된 작동층의 작동 스트레인을 측정하였고 LaRC-MFC$^{TM}$의 작동 스트레인과 비교한 결과, 본 연구에서 개발한 박판 세라믹 작동층이 15% 이상의 작동 스트레인을 발생시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.37-42
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• 2001

Active vibration control of laminated composite plates has been carried out to design structure with maximum possible damping capacity, using piezoceramic sensor/actuators and passive constrained-layer damping treatment. The equations of motion are derived for symmetrical, multi-layer laminated plates. The damping ratio(ζ) and modal damping(2ζ$\omega$) of the first bending and torsional modes are calculated by means of iterative complex eigensolution method for both passive and active vibration control. This paper addresses a design strategy of laminated composite plate under structural vibrations.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권6호
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• pp.35-41
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• 2006

본 논문에서는 무밸브 마이크로펌프에 사용되는 압전 다이아프램의 성능을 향상시키는 방법이 연구되었다. 큰 작동 변위와 작동력을 가지는 원형 형태의 경량 압전 복합재료 작동기(LIPCA)를 마이크로 펌프용으로 제작하였다. 유한요소 해석과 실험을 통하여 원형 LIPCA의 성능을 예측하여 최적의 적층 형태를 설계하였다. 최적의 원형 LIPCA를 기반으로 포토리소그라피법과 PDMS 몰딩법을 사용하여 무밸브 마이크로 펌프를 제작하였다. 압전 다이아프램의 작동 변위 및 마이크로 펌프의 유량과 배압을 실험적으로 계측하였고, 반경험식을 사용하여 예측한 유량과 비교하였다. 이상의 연구에서 원형 LIPCA가 마이크로 펌프용으로 사용되는 보통의 압전 작동 다이아프램을 대체할 수 있는 우수한 작동기임을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제15권3호
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• pp.52-61
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• 2002

압전재가 부착된 원통형 패널의 공력열탄성학적인 해석을 수행하기 위하여, 다분야 층별 이론에 기초하여 기하학적 비선형 유한 요소를 개발하였다. Han Krumhaar의 초음속 피스톤 이론을 적용하여 압전재가 부착된 원통형 패널에 대하여 열하중과 열변형에 따른 초음속 플러터 해석을 수행하였다. 플러터 임계동압을 증가시키고, 압전재 층의 열탄성학적 변형을 줄이는 가능성에 대하여 압전 작동기를 사용하여 검토하였다. 이 논문의 해석 결과들은 압전 작동기가 플러터 모드의 병합을 늦추고, 열하중을 상쇄하여 임계 동압을 효과적으로 증가시킬 수 있음을 보였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 I
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• pp.371-375
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• 2001

The concept of a new linear motor that uses piezo-stack actuator is demonstrated. The working principle is far different from the conventional inchworm motor. This motor is based on the self-moving cell concept. The linear motor has three cells and each cell is constructed with one piezo-stack actuator and a shell structure. A cell train is constructed by connecting these cells and the cell train is fitted into a guide way with a proper interference. The cell train moves along the guide way, by activating each cell in succession. The moving motion of the motor is tested. Since this linear motor uses piezo-stack actuator with unified clamping cell, it can produce fast speed, high resolution and large push force.

• Composites Research
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• 제16권2호
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• pp.41-47
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• 2003

본 논문은 몇 가지 종류의 압전 복합재료 작동기 LIPCA의 성능 시험 및 비교에 관한 것이다. LIPCA는 압전 세라믹을 중심으로 상층부는 탄성계수가 크면서 열팽창계수가 낮은 섬유강화 복합재료 층이, 하층부는 탄성계수가 작으면서 열팽창계수가 큰 섬유강화 복합재료 층으로 구성되어 있다. 작동기의 성능 검증을 위해 작동 지그 및 전압 공급 장치 그치고 비접촉 레이저 센서로 이루어진 실험 시스템을 구성하였다 성능 비교시험 결과 검증실험으로부터 압전 작동기의 작동성능은 전기 작동 재료층이 중립면으로부터 멀리 벗어나게 위치하면서, 동시에 적층판의 전체 굽힘 강성을 작게 하면 극대화할 수 있다는 사실을 입증하였다.