• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1998년도 학술발표대회 논문집 제5권
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• pp.1-4
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• 1998

본 논문에서는순수 압전세라믹에 비해 동등이상의 압적특성을 가지면서도 음향임피던스가 월등히 낮은 1-3형 압적복합체를 이용한 탐촉자의 개발에 관해 연구하였다. 압전 복합재료 탐촉자는 그 자체만으로 측정대상체와의 음향임피던스 차를 최소화하여 별도의 정합층을 필요로 하지 않는 특징을 가진다. 이를 위하여 본 연구에서는 복합재료에 사용되는 고분자재료의 물성값 설계와, 압전세라믹과의 적절한 배합구조와 형상의 결정에 주안점을 두었다. 그 결과를 바탕으로 압전 복합체 초음파 트랜스듀서 시작품을 제작하고 그성능을 분석하였으며, 이론적인 시뮬레이션 결과과의 비교를 통해 설계이론의 타당성을 검증하였다.

• 한국음향학회지
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• 제17권8호
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• pp.48-57
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• 1998

본 논문에서는 순수 압전세라믹에 비해 동등이상의 압전특성을 가지면서도 음향임 피던스가 월등히 낮은 1-3형 압전복합체를 이용한 탐촉자의 개발에 관해 연구하였다. 압전 복합재료 탐촉자는 그 자체만으로 측정대상체와의 음향임피던스 차를 최소화하여 별도의 정 합층을 필요로 하지 않는 특징을 가진다. 이를 위하여 본 연구에서는 복합재료에 사용되는 고분자 재료의 물성값 설계와, 압전세라믹과의 적절한 배합구조와 형상의 결정에 설계의 주 안점을 두었다. 그 결과를 바탕으로 압전복합체 초음파 트랜스듀서 시작품을 제작하고 그 성능을 분석하였으며, 이론적인 시뮬레이션 결과와의 비교를 통해 설계이론의 타당성을 검 증하였다. 본 연구에서는 수립되어진 압전복합체 트랜스듀서의 설계 및 제작기법은 향후, 측 정대상체와의 정합을 위해 정합층에 대해 복잡한 설계 및 제작공정을 거쳐야하는 다양한 탐 촉자 개발에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국음향학회지
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• 제23권4호
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• pp.274-281
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• 2004

본 연구에서는 상용 유한 요소 해석 프로그램인 PZflex를 이용하여 1-3형 압전 복합체를 설계하고 이를 바탕으로 단일소자 의료용 초음파 트랜스듀서를 개발하였다. 유한요소 해석법을 이용하면 기존의 이론적 방법에 의한 압전 복합체 설계의 여러 제약 사항을 극복하고, 실용적인 해석이 가능함을 확인하였다. 또한 유한요소법에 의한 설계 결과를 바탕으로 실제 제작된 압전 복합체와 탐촉자의 성능을 비교함으로써 그 설계법의 타당성을 검증하였으며, 이론적 방법에 의한 특성과도 비교함으로써 유한요소 해석법의 우수성도 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제30권7호
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• pp.368-376
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• 2011

압전복합체는 낮은 음향 임피던스와 높은 전기-기계 결합계수를 가지는 장점으로 인해 광대역 음향 트랜스듀서의 개발에 널리 활용되고 있으나, 구조의 복잡성으로 인해 이를 이용한 각종 트랜스듀서의 설계에 많은 제약이 있어왔다. 본 논문에서는 1-3형 압전복합체의 등가물성을 도출하여, 압전복합체와 동일한 특성을 가지는 균질한 단일 상의 물질로 대체하는 방법을 제안하였다. 압전복합체의 다양한 진동모드에서의 공진특성을 정확히 나타낼 수 있는 등가물성 도출을 위해 공진법과 유한 요소 해석법을 이용하였다. 제작한 1-3형 압전복합체 시편과 유한요소해석 모델의 주파수 특성을 비교하여 본 논문의 등가물성도출 방법의 타당성을 검증하였으며, 등가물성을 각 공진 모드별 단일상의 유한요소 해석 모델들에 적용하여 도출한 물성값의 정확성을 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.346-346
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• 2007

압전세라믹 재료는 현재 압전 변압기, actuator, transducer, sensor, speaker 등에 광범위하게 이용이 되고 있다. 이 중에서 압전세라믹 소결체를 이용한 스피커의 제조는 가공이 까다롭고, 대형의 크기로 제작 시 소자가 깨지는 등의 많은 제약을 받고 있으며, 저음 특성이 떨어져 응용 범위가 한정되어 있다. 따라서 최근에는 이러한 단점을 극복하기 위하여 세라믹/고분자 복합체를 이용한 필름 스피커를 제작하고자 시도하고 있다. 이러한 세라믹/고분자 0-3형 압전 복합체를 이용할 경우, 제품의 경량화를 실현할 수 있고, 크기나 환경의 영향을 거의 받지 않으므로, 고기능성 스피커로의 응용에 적합할 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 PZT계의 세라믹와 PVDF, PVDF-TrFE, Polyester, acrylic resin 등의 여러 고분자 물질과의 복합체를 제조하여 압전특성을 평가하였다. 본 실험은 먼저 $(Pb_{1-a-b}Ba_aCd_b)(Zr_xTi_{1-x})_{1-c-d}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_c(Zn_{1/3}Nb_{2/3})_dO_3$ (이하 PZT라 표기)의 최적화 조성을 선택하여, $1050^{\circ}C$에서 소결된 분말을 48시간 ball milling방법 로 약 $1{\mu}m$ 크기로 분쇄하였다. 고분자 물질들은 알맞은 용제들을 선택하여 녹였다. 그 다음 소결된 PZT분말과 고분자를 50:50, 60:40, 65:35, 70:30등의 무게 분율로 혼합하고, 분산제, 소포제 등을 첨가하여 3단 roll mill을 이용하여 충분히 분산시켜 페이스트 (Paste)를 제조하였다. 제조된 페이스트를 ITO가 코팅된 PET필름 위에 스크린 프린팅 법을 사용하여 인쇄하여 $120^{\circ}C$에서 5분간 건조하였다. 코팅된 복합체의 두께는 약 $80{\mu}m$ 정도로 측정되었다. Ag 페이스트를 이용한 상부 전극 형성에도 스크린 프린팅 법을 적용하였다. 이를 $120^{\circ}C$에서 4 kV/mm의 DC 전계로 분극 공정을 수행한 후 전기적 특성을 평가하였다. 유전특성을 조사하기 위해서 LCR meter (EDC-1620)를 사용하였고, 시편의 결정구조는 XRD (Rigaku; D/MAX-2500H)을 통해 분석하였으며, 전자현미경(SEM)을 이용하여 미세구조를 분석하였다. 압전 전하상수$(d_{33})$ 값은 APC 8000 모델을 이용하여 측정하였다. PZT의 혼합비가 증가할수록 비유전율 및 압전 전하 상수 등의 전기적 특성이 증가되었다. 또 여러 고분자 물질 중에서 PVDF-TrFE 수지가 가장 우수한 특성을 보였다. 이는 PVDF-TrFE 수지가 압전성을 나타내기 때문인 것으로 판단되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권6호
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• pp.253-258
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• 2011

본 연구에서는 1_3형 압전복합체(1-3 type piezo-composite)의 전기-기계적 성능을 수치적으로 분석하였다. PZT 세라믹스의 압전물성 계산치를 실험치와 비교하여 수치 해석방법의 정확성을 검증하였다. 그리고 구성재료의 부피 비 및 물성, PZT 기둥의 종 횡비(aspect ratio) 등이 복합체의 $k_t$특성에 미치는 영향을 해석하였다. 그 결과, PZT 부피 비가 30 vol%까지 증가함에 복합체의 $k_t$ 특성은 급격하게 증가하다가 그 이상의 영역에서는 일정한 값에 수렴한다. 그리고 상대적으로 유연한 폴리머를 사용한 복합체가 전반적으로 우수한 $k_t$ 특성을 갖는다. 또한 PZT 부피비가 30 % 이하인 경우, 복합체의 $k_t$ 특성은 PZT 기둥의 종횡 비에 많은 영향을 받는다. 그러므로 $k_t$ 특성 향상을 위해서는 상대적으로 유연한 폴리머 및 우수한 압전특성의 PZT를 사용하여 복합체를 구성하는 것이 유리하다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.85-85
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• 2009

본 연구에서는 압전 세라믹과 고분자를 혼합한 복합체를 제작하고 이러한 재료로부터 발생될 수 있는 미소 전력량을 조사하였다. 압전 세라믹으로는 0.2(PbMg1/3Nb2/3O3)-0.8(PbZr0.475Ti0.525O3)와 고분자는 PVPF-TrFE (6:4)를 사용하였다. 고분자와 압전 세라믹 분율을 1%, 5%, 10%, 30%, 50%로 변화하였으며, 구조는 0-3 복합재료 및 1-3 재료를 제작하였다. 제작한 결과 0.3 복합재료에서는 분율이 10%에서 가장 큰 전력량이 발생되었고, 1-3 복합재료에서는 분율이 30%에서 최대 값을 나타내었다. 이러한 결과들을 간단한 식을 이용하여 분석을 하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.424-431
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• 2008

Recently, it is required that acoustic transducers for underwater detection and communication sensor have wide bandwidth and low operating frequency. In this research, the new acoustic transducer is proposed. This transducer is tonpilz type, and made of 1-3 piezoelectric composites as a driving parts. The developed transducer is evaluated the TVR(transmission voltage response) and RVS(receiving voltage sensitivity) characteristics around $4{\sim}14\;kHz$ frequency range and is compared to conventional tonpilz transducer made of solid piezoelectric ceramics as a driving parts. The resonance frequency of the developed transducer is decreased by 30% and the -3 dB bandwidth is increased by 90%, compared to conventional transducer with same dimensions. The value of TVR is decreased by 9 dB and The value of RVS is the same at resonance frequency.

• 한국음향학회지
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• 제28권8호
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• pp.796-805
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• 2009

본 논문에서는 분말사출성형공정 (PIM)을 이용하여 1-3형 압전복합체용 PZT 프리폼 (preform)의 제조에 대한 연구를 수행하였다. PZT 분말을 이용해 제조한 피드스탁 (feedstock)의 점도 및 PVT 특성을 측정하였다. 또한 상용 프로그램인 3D-Timon 프로그램을 이용하여 PIM 제조공정 중 사출 성형체의 충진패턴 온도, 압력분포 및 성형 결함 등을 분석하고, 금형 시스템 및 제조공정을 최적화하였다. 최적화된 PIM 제조공정 조건을 사용하여 PZT rod가 균일하게 분포된 1-3형 압전복합체용 PZT 프리폼을 제조할 수 있었다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제50권7호
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• pp.324-325
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• 2001

In this study, the characteristics of ultrasonic sensor fabricated with PZT-Polymer 1-3 type composites are investigated. The 3-D Underwater object recognition using the self-made ultrasonic sensor and SOFM neural network is presented. The ultrasonic sensor is satisfied with the required condition of commercial ultrasonic sensor in underwater. The 3-D underwater object recognition for the training data and the testing data are 100[100%], respectively. The experimental results have shown that the ultrasonic sensor fabricated with PZT-Polymer 1-3 type composites can be applied for sonar system.