• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.47-51
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• 2015

본 논문에서는 복합재 구조물에 손상이 있을 경우, 손상에 의해 변화된 구조물의 동적특성을 손상이 없는 상태로 회복하여, 전체 시스템의 안정성을 유지할 수 있도록 하였다. 층간 분리가 있는 구조물의 유한요소모델 구축을 위하여 향상된 층간 변위장 모델을 적용하였으며, 유한요소해석을 진행하여 구조물의 고유 진동수와 모드 형상을 관찰하였다. 능동제어 알고리즘과 압전 작동기를 적용하여 구조물의 진동 응답특성을 확인하였으며, 이를 바탕으로 손상된 구조물의 동적특성을 손상이 없는 상태로 회복할 수 있음을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제12권3호
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• pp.112-120
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• 2003

이온 전도성 고분자와 금속의 복합물을 제작하고 이를 액추에이터로 이용하였다. 이온 전도성 고분자의 양면에 백금을 무전해 도금하여 전극으로 사용하고 이 두 개의 전극에 교류전압을 인가하면 구부러지는 형태의 빔 형 액추에이터를 제작할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 액추에이터의 제작 과정을 상술하고 이를 이용하여 이동형 액추에이터를 제작하였다. 이동형 액추에이터는 전선이 없는 형태로 하단의 전극 레일을 이용하여 전압을 인가하며 진동하는 빔 형 액추에이터의 충격을 흡수하며 앞으로 진행한다. 제작한 이동형 액추에이터는 최대 약 24cm/min 정도의 속도를 갖는 것으로 측정되었다.

• 전기화학회지
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• 제9권4호
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• pp.137-140
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• 2006

In order to overcome the weak actuation and relaxation problems during the deformation of IPMC actuator, polymeric anion (polystyrenesulfonate)-doped polypyrrole(Ppy(PSS)) was electrodeposited onto IPMC actuator. Electrochemical quartz crystal microbalance study showed that hydrated cations were instilled into Ppy(PSS) film and polymeric-anion dopants introduced during polymerization were not expelled. Ppy(PSS)-coated IPMC actuator formed two electrode/electrolyte interfaces, Pt/nafion and Ppy(PSS)/bulk solution, and additive volume expansion phenomena at interfaces induced the large deformation compensating the relaxation of actuation by back diffusion of water.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권2호
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• pp.81-85
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• 2017

섬유강화 고분자 복합재료는 섬유 형태의 강화제와 고분자 형태의 기지재료가 결합된 형태로 이는 무게 대비 고강도 및 고강성의 구조물 제작에 용이하다. 본 연구에서는 형상기억합금 와이어가 삽입된 섬유 강화 지능형 연성 복합재 구동기를 제작, 이의 재료 구성에 따른 거동 특성을 평가 하고자 한다. 구동기는 형상기억합금이 포함된 구동층과 일반 구조층으로 구성되어 한 층씩 적층되는 방식으로 제작되며 재료 구성에 따른 거동 특성을 살펴보기 위하여 일반 구조층으로 사용된 유리섬유 직물의 적층 수, 기지재료의 종류를 달리한 뒤 구동 특성을 살펴보았다. 또한, 구동 시에 요구되는 인가 전류의 양을 달리하여 최대 구동각과 최대 구동각에 도달하는 구동 시간을 측정하였다.

• Composites Research
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• 제18권5호
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• pp.34-39
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• 2005

단일벽 탄소나노튜브와 전기전도성 폴리머로 구성된 복합재 엑츄에이터의 변형율-전압간의 관계식이 유도되었으며, 얇은 복합재 필름 형태의 엑츄에이터의 전기기계적인 작동을 수식화하기 위해서 전기화학적 이온 접근법을 사용하였다. 이 방법은 엑츄에이터의 작동에 대한 이해를 쉽게 할 수 있다. 실험결과와 계산결과는 잘 일치한다. 이상적으로 잘 배열된 단일벽 탄소나노튜브 엑츄에이터는 좋은 반응특성과 작동력을 나타내었다. 작동변위는 나노튜브와 기지인 폴리머의 영향을 받으며, 단일벽 탄소나노튜브는 양의 전압에서는 기지를 보강하며 음의 전압에서는 기지를 수축하게 하는 영향을 미친다. 나노튜브의 배열을 곧게하고, 적절한 전해질과 전압을 선택하면 엑츄에이터의 성능을 최적화시킬 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권10호
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• pp.1514-1519
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• 2001

This paper is concerned with design, manufacturing and performance test of LIPCA ( Lightweight Piezo- composite Curved Actuator) using a top carbon fiber composite layer with near -zero CTE(coefficient of thermal expansion), a middle PZT ceramic wafer and a bottom glass/epoxy layer with high CTE. The main point of this design is to replace the heavy metal layers of THUNDER by thigh tweight fiber reinforced plastic layers without losing capabilities to generate high force and large displacement. It is possible to save weight up to about 30% if we replace the metallic backing material by the light fiber composite layer. We can also have design flexibility by selecting the fiber direction and the size of prepreg layers. In addition to the lightweight advantage and design flexibility, the proposed device can be manufactured without adhesive layers when we use epoxy resin prepreg system. Glass/epoxy prepregs, a ceramic wafer with electrode surfaces, and a graphite/epoxy prepreg were simply stacked and cured at an elevated temperature (177 $^{circ}C$ after following an autoclave bagging process. It was found that the manufactured composite laminate device had a sufficient curvature after detached from a flat mold. The analysis method of the cure curvature of LIPCA using the classical lamination theory is presented. The predicted curvatures are fairly in agreement with the experimental ones. In order to investigate the merits of LIPCA, a performance test of both LIPCA and THUNDE$^{TM}$ were conducted under the same boundary conditions. From the experimental actuation tests, it was observed that the developed actuator could generate larger actuation displacement than THUNDERT$^{TM}$.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.278-281
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• 2004

In this paper, the thermomechanical responses of shape memory alloy (SMA) actuators and their applications as the shape adaptive structures combining SMA actuators produced in the form of strip with composite structures are investigated. The numerical algorithm of the 3-D SMA thermomechanical constitutive equations based on Lagoudas model is implemented to analyze the unique characteristics of SMA strip. Also, the incremental SMA constitutive equations are implemented in the user subroutine UMAT by using ABAQUS finite element program. The shape change of structure is caused by initially strained SMA strip bonded on the surface of the composite structure when thermally activated. Numerical results show that SMA strip actuator can generate enough recovery force to deform the composite structure and sustain the deformed shape subjected to large external load, simultaneously.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2001년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.9-12
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• 2001

An active control of the vibration transmitted by longitudinal load in flight control system is investigated numerically. The flight control system is modeled as a finite, thin shell cylinder with constant thickness. A vibration source is generated by exterior monopole source. Distributed piezoelectric actuator is used to control of the vibration. Thin shell theory is used to formulate the numerical models. The amplitude of vibration at discrete location and power transmission are minimized by analytical optimization method. Genetic algorithm is used as numerical optimization method to search optimal actuator position and size which amplitude of vibration is minimized.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.87-90
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• 2003

In this paper, the electromechanical displacements of curved actuators such as THUNDER are calculated by finite element method to design the optimal configuration of curved actuators. To predict the pre-stress in the device due to the mismatch in coefficients of thermal expansion, the adhesive as well as metal and PZT ceramic is also numerically modeled by using hexahedral solid elements. Because the modeling of these thin layers causes the numbers of degree of freedom to increase, large-scale structural analyses are performed in a cluster system in this study. The curved shape and pre-stress in the actuator are obtained by the cured curvature analysis. The displacement under the piezoelectric force by an applied voltage is also calculated to compare the performance of curved actuator. The thickness of metal and adhesive, the number of metal layer are chosen as design factors.

• 센서학회지
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• 제18권5호
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• pp.353-358
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• 2009

Ionic polymer metal composite(IPMC) has been used as a promising material for various actuator applications. The IPMC actuator is difficult to be fabricated with complicated 3-dimensional shape. We propose a simple heat treatment process that can fabricate IPMC actuator with various shapes. Experimental results show the pre-shaped IPMC actuator by heat treatment does not show any degradation of its actuation abilities such as bending displacement, generation force and reliability in bending motion.