• 한국광학회지
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• 제11권5호
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• pp.306-311
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• 2000

본 논문에서는 초음파영역에서 진동하는 물체의 진동주파수와 크기를 측정할 수 있는 레이저 도플러 진동계(Laser Doppler Vibrometer, 이하 LDV)를 설계, 제작하였다. LDV의 광원으로는 파장이 632.8 nm인 He-Ne 레이저를 사용하였으며 Bragg셀에 의해 주파수가 천이되도록 한 마이켈슨형 간섭게 (Michelson interferometer)로 구성하였다. PIN다이오드의 출력은 중심주파수가 40 MHz인 주파수 변조된 신호이며, 이 신호를 증폭하고 주파수를 2.5MHz로 낮춘 후 디지털로 변환하였다. Digital Phase Locked Loop(이하 DPLL)를 사용하여 진동하는 표면의 속도에 비례하는 전압출력을 얻었으며, 이 신호로부터 진동주파수와 크기를 추출하고 주파수특성을 보상하기 위하여 마이크로프로세서를 사용하였다. 그 결과 300 kHz까지의 진동을 측정할 수 있었으며 300 kHz로 진동하는 경우 측정 가능한 최소진폭은 1 nm이었다. 본 연구에서 개발된 LDV는 대용량 전기기기의 부분방전에 의해 발생되는 초음파진동으로부터 최소형 전기 기기의 미세진동까지 측정하는 비접촉식 진동 측정에 사용할 수 있다고 사료된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.18-26
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• 2001

본 논문에서는 압전체를 전기기계 압전파동방정식과 경계조건을 이용하여 고유치 제로 정식화하고, 3차원 유한요소법을 적용하여 초고주파 대역에서 동작하는 압전박막공진기의 공진모드 및 공진특성을 공진기의 입력 임피던스를 통하여 해석하였다. 이를 통하여 1차원 해석에서는 불가능하였던 공진기의 전극형상과 상, 하부 전극의 비대칭 구조에 따른 공진특성과 스퓨리어스특성을 추출하였다. 본 논문에서 제안한 방법으로 계산된 공진주파수를 Mason 등기모델 해석결과 및 실제 제작한 ZnO 압전박막공진기의 공진 특성과 비교한 결과 정확하게 일치함을 확인하였다. 또한 두께진동모드로 동작하기 위한 최적의 길이와 두께의 비가 20 : 1이고 최소한의 길이와 두께의 비가 5:1 이상임을 알 수 있었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제21권3호
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• pp.287-303
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• 2018

Applications of energy harvesting from mechanical vibrations is becoming popular but the full potential of such applications is yet to be explored. This paper addresses this issue by considering an application of energy harvesting for the dual objective of serving as an indicator of structural health monitoring (SHM) and extent of control. Variation of harvested energy from an undamaged baseline is employed for this purpose and the concept is illustrated by implementing it for active vibrations of a pipe structure. Theoretical and experimental analyses are carried out to determine the energy harvesting potential from undamaged and damaged conditions. The use of energy harvesting as indicator for control is subsequently investigated, considering the effect of the introduction of a tuned mass damper (TMD). It is found that energy harvesting can be used for the detection and monitoring of the location and magnitude of damage occurring within a pipe structure. Additionally, the harvested energy acts as an indicator of the extent of reduction of vibration of pipes when a TMD is attached. This paper extends the range of applications of energy harvesting devices for the monitoring of built infrastructure and illustrates the vast potential of energy harvesters as smart sensors.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제1권2호
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• pp.209-220
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• 1997

직접위성방송(DBS)은 해상에까지 광범위한 방송서비스를 제공할 수 있는 매우 유용한 매체이다. 그러나 해상에서의 DBS 수신장치는 선박의 운항이나 동요의 상태에 관계없이 안테나가 위성을 계속 추적해야 하는 복잡한 제어장치를 필요로 한다. 본 연구는 한반도 연 근해를 항해하는 선박에서 Koreasat의 DBS를 수신할 수 있는 장치의 개발이 목표였으며, 특히 소형선박에 쉽게 탑재하고 사용할 수 있도록 다른 항법장비와 연계됨이 없이 장치의 독립적인 운용형태로 설계하였고 소형, 경량, 저가격화에 중점을 두었다. 그러므로 한반도 연·근해에서 koreasat의 탐색과 추적조건을 분석하고 이에 적합한 Az/El 2축 마운트를 설계하여 제작하였으며, 스텝트랙(step track) 방식에 의한 추적과 각속도 센서를 이용한 마운트의 동요보정 기능을 연구하였다. 실험을 위하여 장치를 탑재할 수 있는 선박운동 시뮬레이터를 제작하여 목표치의 동요를 구현하고, 추적과 동요보정에 따른 수신상태를 측정, 분석하면서 실험적으로 최적의 알고리즘을 구현하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.269-274
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• 2016

본 연구는 호퍼와 같은 공정에서 필연적으로 발생하는 스케일 또는 막힘 현상을 방지하기 위해 적용할 수 있는 저주파 전자해머 구동 시스템의 개발에 관한 것이다. 전자기계식 hammering 구동 방식은 진동과 충격량을 동시에 발생시키는 방식으로, 본 논문에서는 전자해머의 특성을 고찰하기 위하여 전자해머에 장착된 직/병렬 스프링 상수 해석을 하였고 발생에너지는 E코어에 부착된 스프링 상수가 모두 같을 경우에 계산된 등가 스프링 상수와 E코어와 I코어 사이의 동작 변위의 곱으로 계산할 수 있음을 보였다. 또한 전자해머의 충격량을 최대화하기 위하여 맥동파 구동 알고리즘을 적용하였으며, 이 알고리즘은 논리 AND 연산과 마이크로 콘트롤러(atmega128)의 타이머 인터럽트와 PWM 기능을 사용하여 구현하였다. 전자해머의 구동회로는 IGBT로 구성된 H-브리지 방식으로 설계하였고, 가속도계 측정법으로 개발한 전자 해머 시스템의 성능을 검증하였다. 실험 결과 제안한 시스템이 기계적 에너지를 양호하게 발생시킬 수 있으며, 호퍼와 같은 공정에 적용할 수 있음을 보였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.515-518
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• 2011

In this work, we designed and fabricated a multilayer thin film Pb(Zr,Ti)$O_3$ cantilever with a Si proof mass for low frequency vibration energy harvesting applications. A mathematical model of a mu lti-layer composite beam was derived and applied in a parametric analysis of the piezoelectric cantilever. Finally, the dimensions of the cantilever were determined for the resonant frequency of the cantilever. W e fabricated a device with beam dimensions of about 4,930 ${\mu}M$ ${\times}$ 450 ${\mu}M$ ${\times}$ 12 ${\mu}M$, and an integrated Si proof mass with dimensions of about 1,410 ${\mu}M$ ${\times}$ 450 ${\mu}M$ ${\times}$ 450 ${\mu}M$. The resonant frequency, maximum peak voltage, and highest average power of the cantilever device were 84.5 Hz, 88 mV, and 0.166 ${\mu}Wat$ 1.0 g and 23.7 ${\Omega}$, respectively. The dimensions of the cantilever were determined for the resonance frequency of the cantilever.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권1호
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• pp.113-129
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• 2019

A four-variable shear deformation refined plate theory has been proposed for dynamic characteristics of smart plates made of porous magneto-electro-elastic functionally graded (MEE-FG) materials with various boundary conditions by using an analytical method. Magneto-electro-elastic properties of FGM plate are supposed to vary through the thickness direction and are estimated through the modified power-law rule in which the porosities with even and uneven type are approximated. Pores possibly occur inside functionally graded materials (FGMs) due the result of technical problems that lead to creation of micro-voids in these materials. The variation of pores along the thickness direction influences the mechanical properties. The governing differential equations and boundary conditions of embedded porous FGM plate under magneto-electrical field are derived through Hamilton's principle based on a four-variable tangential-exponential refined theory which avoids the use of shear correction factors. An analytical solution procedure is used to achieve the natural frequencies of embedded porous FG plate supposed to magneto-electrical field with various boundary condition. A parametric study is led to carry out the effects of material graduation exponent, coefficient of porosity, magnetic potential, electric voltage, elastic foundation parameters, various boundary conditions and plate side-to-thickness ratio on natural frequencies of the porous MEE-FG plate. It is concluded that these parameters play significant roles on the dynamic behavior of porous MEE-FG plates. Presented numerical results can serve as benchmarks for future analyses of MEE-FG plates with porosity phases.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.117-126
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• 2019

Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) sensors have been widely used in Structural Health Monitoring due to their convenience and lower costs in comparison to conventional sensors. Triggered measurements are relevant in events such as earthquakes because unlike continuous measurements, they only record the structural response once an event happens. This is more cost effective and it makes the data more manageable because only the required measurements from the event are recorded. The most common method of triggering is amplitude triggering. However, lower input amplitudes (less than 0.1g) cannot be triggered by using this method. In this paper, sound triggering was introduced to allow triggered measurements for lower input amplitude values. The performance of the sound triggering and amplitude triggering were compared by a series of shaking-table tests. It was seen that sound-triggering method has a wider frequency (0.5~10Hz) and amplitude (0.01~1.0g) range of measurements. In addition, the sound triggering method performs better than the amplitude triggering method at lower amplitudes. The performance of the amplitude triggering, in terms of the triggering being simultaneous improves at higher input amplitudes.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.89-99
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• 2009

소구경말뚝공법은 시공시 진동이나 소음이 기존의 말뚝공법에 비해 적기 때문에 도심지에서도 원활한 시공이 가능하며, 지반의 교란이 적기 때문에 구조물 보강에도 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 지반의 지내력만으로 상부구조물의 하중을 지지하기 어렵다고 여겨지는 현장을 선정하여 기존 말뚝공법대신 소구경말뚝공법을 적용하였고, 소구경말뚝으로 보강된 지반의 변형계수를 구하여 직접 설계에 반영하였다. 그리고, 재하시험을 이용하여 현 지반의 허용지지력이 설계지지력 조건에 대해 만족하는지의 여부와 시험결과에 의해 산정한 변형계수에 의한 지반의 수치해석을 통한 기초의 안정성검토 결과를 통해 지지력 및 침하량을 관리하는 해석법을 제안하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.147-154
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• 2024

본 연구는 기존 풍력 터빈의 한계와 문제점을 극복하기 위해 블레이드리스 풍력 발전을 위한 선형 발전기의 모델링 및 해석에 중점을 두고 있다. 블레이드리스 풍력 발전 시스템은 블레이드 풍력 발전 터빈에 비해 설치 및 유지관리에 필요한 토지 요구량이 낮다는 장점이 있다. 그러나 블레이드리스 풍력 발전을 위한 발전기에 관한 종합적인 연구는 아직까지 부족한 실정이다. 특히, 발전기의 토플로지에 관한 질문의 답변이 만족스럽지 않다. 연구의 목표는 원통형 블레이드리스 풍력발전기의 수평 및 수직 구조에 대해 비교 분석하는 것이다. 제안된 토플로지는 자기력을 이용해 2차원 등가 자기회로 네트워크 방식으로 해석한 후 유한요소법으로 비교 평가하였다. 최종적으로, 본 연구의 결과는 풍력 발전 시스템을 위한 새로운 발전기 구조에 대한 상세한 정보와 블레이드리스 풍력 발전 특성에 대한 통찰을 제공할 것이다.