• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.477-485
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• 2010

다양한 모니터링 센서는 구조물의 손상측정과 예측에 많이 사용되고 있다. 광섬유센서, 압전소자(PZT) 센서, MEMS(Micro Electro Mechanical System)센서 등의 스마트 센서는 기존 센서를 대체하여 많은 분야에서 사용되고 있다. 본 논문에서는 PZT센서를 실험체에 부착한 후 충격하중을 가하여 PZT센서의 출력 전압의 특성을 이용하여 실험체의 손상을 예측하고자 하였다. PZT센서를 이용한 보 이음부의 손상실험에서는 $H-400{\times}200{\times}8{\times}13$ 철골을 이용하여 단순보를 제작하고 중앙에 볼트 이음을 하였으며, PZT센서의 민감도 측정을 위해 기존 가속도계의 가속도값과 PZT센서의 전압값의 FFT 결과를 비교하였다. 또한 이음부의 볼트풀림을 이용하여 단순보의 손상을 가정하고 손상계측실험도 병행하였다. 철골 플레이트 보의 손상계측 실험에서는 $PL600{\times}65{\times}5.8$로 단순보 실험체를 제작하여 세 곳에 손상을 주어 충격하중 실험을 하였다. 손상의 정도는 쇠톱을 이용하여 보 단면의 양쪽에 6~42 mm로 절단하였다. FFT를 사용하여 손상의 유무에 따른 고유진동수의 비(${\omega}_c/{\omega}$)를 구하여 손상을 파악하였고 모드에 따른 손상의 위치와 정도를 파악하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1996년도 영남지부 학술발표회 논문집 Acoustic Society of Korean Youngnam Chapter Symposium Proceedings
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• pp.35-41
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• 1996

본 연구에서는 PZT를 이용한 Bimorph Cantilever형 진동센서의 동특성을 모달해석하고 이를 압전세라믹의 센서방정식과 연계하여 센서출력의 정밀해를 구하였다. 그리고 이론식에 대한 시간응답 특성 및 주파수응답 특성을 알아보고 각각의 특성을 만족시키기 위한 센서의 최적설계 기법을 컴퓨터 Simulation을 통하여 알아보았다. 그리고 PZT를 이용한 Bimorph Cantilever형 진동센서를 직접 제작하고 그 실험적 데이터를 수식적 데이터와 비교하여 이론식의 타당성을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제17권4호
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• pp.61-67
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• 2004

Micromechanical 시험법과 음향방출을 이용하여 단일 basalt 섬유 강화 에폭시 복합재료의 비파괴 손상감지능을 평가하였다. 음향방출 센서로는 PZT 및 고분자 PVDF와 P(VDF-TrFE)를 사용하였고 단섬유 강화 시험법에서 각 센서 종류에 따른 손상감지능을 상호 비교하였다. 고분자 센서는 시편 표면에 부착시키거나 내부에 함침시켜 사용하였지만 PZT 센서는 표면에 부착하여 사용하였다. 고분자 센서를 시편 표면에 부착시킨 경우와 함침시킨 경우 감지능은 비슷하였지만 부착의 경우 debonding 신호가 많아 함침 시키는 방법이 손상감지에 더 효과적이었다. 손상 감지능은 PZT센서가 가장 높았고, 함침 및 부착 모두에서 PVDF와 P(VDF-TrFE) 센서의 손상감지능은 거의 비슷하였다.

• 센서학회지
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• 제10권3호
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• pp.173-179
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• 2001

현재 사용되어지는 반도체형 압력센서에는 압저항형과 용량형이 있다. 특히 반도체 마이크로 압력센서는 크기도 작고 신호처리회로를 동일칩 위에 집적화 할 수 있어 많은 관심을 모아왔다. 그러나 이러한 형태의 센서들은 제조공정이 복잡해서 생산성이 낮다. 기존의 센서들이 가지는 단점들을 극복하기 위해 새로운 형태의 FET형 압력센서(PSFET : pressure sensitive field effect transistor)를 제안하고 그 동작특성을 조사하였다. 압력 감지 물질은 PZT(Pb(Zr,Ti)$O_3$)를 사용하였다. RF 마그네트론 스퍼터링법을 사용하여 MOSFET의 게이트 절연막 위에 PZT 압전 박막을 증착하였다. PZT의 안정적 상태인 perovskite 구조를 형성하기 위하여 PbO 분위기에서 열처리하는 기법을 도입하였다. 제작된 PSFET의 감도는 0.38 mV/mmHg이다.

• 센서학회지
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• 제19권3호
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• pp.202-208
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• 2010

This study examined the dependency of crystalline orientation and electric properties of sol-gel PZT film on hydrolysis, a $PbTiO_3$ seed layer and a concentration of sol-gel solution. The PZT thin films were prepared by using 2-Methoxyethanol-based sol-gel method and spin-coating on Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrates. The 1-${\mu}m$-thick PZT films were coated and then fired in a furnace by direct insert method. The highly (111) oriented PZT film of pure perovskite structure could be obtained. We could control the degree of orientation by various parameters such as hydrolysis, a $PbTiO_3$ seed layer and a concentration of sol-gel solution. The highest measured remanent polarization, dielectric constant and piezoelectric coefficient are $24.16\;{\mu}C/cm^2$, 2808, and 159 pC/N, respectively.

• 센서학회지
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• 제8권1호
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• pp.1-9
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• 1999

하나의 PZT 압전세라믹스 소자를 이용하여 종파와 청파를 동시에 송 수신할 수 있는 이중 모우드 초음파 센서에 관하여 이론적으로 고찰하고 실제로 제작하였다. 제작된 초음파 센서가 이중 모우드로 동작할 수 있는 최적조건을 찾기 위해 압전매질에서 파동의 전파방정식을 이론적으로 해석하고 이것으로부터 Euler의 회전 규칙으로 압전소자를 회전하여 절단 가능한 모든 면에 대해서 종파와 횡파의 동시 발생 기구를 조사하였다. 이론적인 해석결과를 확인하기 위하여 제작된 PZT 압전 세라믹스 소자를 종파와 횡파를 효율적으로 송 수신할 수 있는 회전각으로 절단하여 초음파 센서를 제작하고 주파수 변화에 따른 임피던스 변화를 측정하였다. 또한 여기서 제작된 초음파 센서를 스테인레스 스틸(STS303)로 제작된 지연선(delay line)으로 실험한 결과 하나의 초음파 센서로 종파와 횡파를 우수하게 송 수신할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.72-78
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• 2010

CFRP보강공법은 구조물에 내하력을 증가시키기 위해 사용되고 있으며 실제 교량에 적용빈도가 높고 연구 활용성에 대한 기대가 큰 공법이다. CFRP로 보강된 콘크리트 구조물은 외부에 에폭시 등으로 접착된 CFRP로 인하여 휨파괴 및 전단파괴 외에 부착파괴가 추가적으로 발생하게 되며 이러한 부착파괴가 전체거동을 지배하게 되는 경우가 대부분이며, 취성파괴를 유발하게 된다. 따라서 이러한 CFRP 부착파괴에 대한 모니터링은 매우 중요한 의미를 갖는다. 본 논문에서는 국부적인 손상 파악에 유리한 PZT센서를 이용한 임피던스 기반 손상검색 방법을 사용하여 콘크리트 균열과 CFRP 부착파괴 모니터링에 대한 적용가능성을 검증해 보았다.

• 센서학회지
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• 제28권1호
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• pp.58-63
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• 2019

This research aims at designing a diaphragm made of SUS316L stainless steel for ultra high pressure sensors and evaluating its performance with a PZT driven deformation tester instead of high pressure chamber testing up to 100 MPa. Finite element method analysis indicates that the optimum thickness of a flat diaphragm is 1.5 mm not only to secure safety of sensors up to 100 MPa but also to enhance displacement measuring sensitivity. For this thickness, the maximum displacement at the center of the diaphragm is $5.3{\mu}m$. The PZT actuator must offer a force of 1,669 N to create a pressure of 100 MPa at the diaphragm surface in order to obtain a displacement of $5.3{\mu}m$. The performance evaluation by the PZT driven tester demonstrates nearly the same results as the same results as the sensors tested in the ultra high pressure chamber.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.37-43
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• 2015

압전소자(Piezoelectric transducer, PZT)는 구조물의 안정성 평가를 목적으로 하는 구조 건전성 모니터링 기법(Structural Health Monitoring, SHM)의 센서(sensor) 및 구동기(actuator)로 많이 활용되고 있다. 사용되는 센서 및 구동기의 성능을 사전에 파악하고, 잔존수명 및 결함을 탐지하는 센서 자가 진단법은 안정적인 SHM의 결과를 얻기 위해 매우 중요한 절차이다. 본 연구에서는 Admittance 값을 기반으로 한 센서 자가 진단절차를 통하여 압전체 센서의 결함을 탐지하였으며, 센서 진단과정에 영향을 줄 수 있는 접합층 및 온도 등의 영향인자에 대해 실험적 분석을 실시하였다. 분석 결과 Admittance와 온도 및 접착제의 상관관계를 파악할 수 있었으며, admittance를 기반으로 한 센서 자가 진단 절차를 통해 센서의 접착상태와 접착제의 성능평가가 가능함을 검증하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.125-128
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• 2003

Low-velocity impact damage is a major concern in the design of structures made of composite materials, because impact damage is hidden inside and cannot be detected by visual inspection. The piezoelectric thin film sensor can be used to detect variations in structural and material properties for structural health monitoring. In this paper, the PVDF and PZT sensors were used for monitoring impact damage initiation in Gr/Ep composite panel to illustrate this potential benefit. A series of impact test at various impact energy by changing impact mass and height is performed on the instrumented drop weight impact tester. The wavelet transform(WT) is used to decompose the piezoelectric sensor signals in this study. Test results show that the particular waveform of sensor signals implying the damage initiation and development are detected above the damage initiation impact energy. And it is found that both PZT and PVDF sensors can be used to detect the impact damage.