• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.280-280
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• 2007

Lead oxide-based ferroelectrics are the most widely used materials for piezoelectric actuators, sensors and transducers due to their excellent piezoelectric properties. Considering lead toxicity, there is great interest in developing lead-free piezoelectric materials, which are biocompatible and environmentally friendlier. Recently alkali oxide materials, including sodium - potassium niobate (NKN), have been given attention in view of their ultrasonic application and also as promising candidates for piezoelectric lead-free system. However, it is difficult to sinter such NKN-based materials via conventional sintering process. In this reason, many researchers have investigated hot press, hot isostatic press or spark-plasma sintering of NKN-based ceramics. In this study, as candidates for lead-free piezoelectric materials, dense (Na,K,Li)(Nb,Sb)$O_3$ systems were developed by conventional sintering process. The microstructures and piezoelectric properties of the (Na,K,Li)(Nb,Sb)$O_3$ systems were investigated as a function of variable compositions. The excellent piezoelectric and electromechanical properties indicate that this system is potentially good candidate as lead-free material for a wide range of electro-mechanical transducer applications.

• Advances in materials Research
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• 제11권2호
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• pp.121-146
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• 2022

In the recent years, the use of agricultural waste in green cement mortar and concrete production has attracted considerable attention because of potential saving in the large areas of landfills and potential enhancement on the performance of mortar. In this research, microparticles of palm oil fuel ash (POFA) obtained from a multistage thermal and mechanical treatment processes of raw POFA originating from palm oil mill was utilized as a pozzolanic material to produce high-performance cement mortar (HPCM). POFA was used as a partial replacement material to ordinary Portland cement (OPC) at replacement levels of 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40% by volume. Sand with particle size smaller than 300 ㎛ was used to enhance the performance of the HPCM. The HPCM mixes were tested for workability, compressive strength, ultrasonic pulse velocity (UPV), porosity and absorption. The results portray that the incorporation of micro POFA in HPCMs led to a slight reduction in the compressive strength. At 40% replacement level, the compressive strength was 87.4 MPa at 28 days which is suitable for many high strength applications. Although adding POFA to the cement mixtures harmed the absorption and porosity, those properties were very low at 3.4% and 11.5% respectively at a 40% POFA replacement ratio and after 28 days of curing. The HPCM mixtures containing POFA exhibited greater increase in strength and UPV as well as greater reduction in absorption and porosity than the control OPC mortar from 7 to 28 days of curing age, as a result of the pozzolanic reaction of POFA. Micro POFA with finely graded sand resulted in a dense and high strength cement mortar due to the pozzolanic reaction and increased packing effect. Therefore, it is demonstrated that the POFA could be used with high replacement ratios as a pozzolanic material to produce HPCM.

• Advances in materials Research
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• 제11권2호
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• pp.147-164
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• 2022

This study aims to investigate the influence of scoria aggregate (SA) and silica fume (SF) as a replacement of conventional aggregate and ordinary Portland cement (OPC), respectively. Three types of concrete were prepared namely normal weight concrete (NWC) using limestone aggregate (LSA) and OPC (control specimen), lightweight concrete (LWC) using SA and OPC, and LWC using SA and partial SF (SLWC). The representative workability and compressive strength properties of the developed concrete were evaluated, and the results were correlated with non-destructive ultrasonic pulse velocity and Schmidt hammer tests. The LWC and SLWC yielded compressive strength of around 30 MPa and 33 MPa (i.e., 78-86% of control specimens), respectively. The findings indicate that scoria can be beneficially utilized in the development of structural lightweight concrete. Present renewable sources of aggregate will preserve the natural resources for next generation. The newly produced eco-friendly construction material is intended to break price barriers in all markets and draw attraction of incorporating scoria based light weight construction in Saudi Arabia and GCC countries. Findings of the SWOT analysis indicate that high logistics costs for distributing the aggregates across different regions in Saudi Arabia and clients' resistant to change are among the major obstacles to the commercialized production and utilization of lightweight concrete as green construction material. The findings further revealed that huge scoria deposits in Saudi Arabia, and the potential decrease in density self-weight of structural elements are the major drivers and enablers for promoting the adoption of lightweight concrete as alternative green construction material in the construction sector.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제47권4호
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• pp.35.1-35.9
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• 2022

Although the success rates of microsurgery and micro-resurgery are very high, the influence of a recurrent perforation combined with radicular cyst remains unclear. A 21-year-old white female patient had a history of root perforation in a previously treated right maxillary lateral incisor. Analysis using cone-beam computed tomography (CBCT) revealed an extensive and well-defined periapical radiolucency, involving the buccal and palatal bone plate. The perforation was sealed with bioceramic material (Biodentine) in the pre-surgical phase. In the surgical phase, guided tissue regeneration (GTR) was performed by combining xenograft (lyophilized bovine bone) and autologous platelet-rich fibrin applied to the bone defect. The root-end preparation was done using an ultrasonic tip. The retrograde filling was performed using a bioceramic material (Biodentine). Histopathological analysis confirmed a radicular cyst. The patient returned to her referring practitioner to continue the restorative procedures. CBCT analysis after 1-year recall revealed another perforation in the same place as the first intervention, ultimately treated by micro-resurgery using the same protocol with GTR, and a bioceramic material (MTA Angelus). The 2-year recall showed healing and bone neoformation. In conclusion, endodontic micro-resurgery with GTR showed long-term favorable results when a radicular cyst and a recurrent perforation compromised the success.

• 보존과학회지
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• 제32권3호
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• pp.425-436
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• 2016

약현성당(사적 제252호)은 1892년에 건립된 현존하는 최초의 서양식 벽돌조 건축물로 한국 근대건축사에 매우 중요한 사료이다. 성당의 제대 후벽에 있는 스테인드글라스는 1974년 처음으로 도입된 이남규의 슬랩글라스(달드베르)로서 1998년 화재로 그을림 및 누수현상이 나타나자 다음해 보수된 바 있다. 색유리의 발색원소 분석 결과, 황색, 적색 및 연두색은 아연(Zn), 칼륨(K), 카드뮴(Cd)으로 확인되었고 셀레늄(Se)이 적색 착색제로 사용되었다. 또한 진녹색 계열의 발색성분은 망간(Mn)과 크롬(Cr), 청색계열은 납(Pb)과 황(S)이 검출되었다. 사이 줄눈의 재료학적 분석결과, 돌로마이트($CaMg(CO_3)_2$)와 방해석($CaCO_3$)으로 동정되었고 판상, 능면상, 주상, 방형 등의 결정질 입자가 확인되었다. 한편 초음파 속도는 스테인드글라스에서 평균 4,130 m/s를 보이며 중앙창 십자가와 우창 하단부에서 저속도대가 나타났으며, 줄눈은 평균 2,053 m/s의 속도범위에서 좌창 상부와 중앙창 가운데에서 가장 낮은 물성을 보였다. 약현성당의 색유리와 사이 줄눈은 육안관찰시 우창에서 집중적인 표면풍화가 나타나는 것과는 달리 물성진단을 통해 좌창 및 중앙창을 중심으로 상당한 물리적 손상이 확인되었다. 앞으로 유리의 조성과 물성의 상관관계에 대한 연구를 통해 꾸준히 보존관리가 필요하다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.174-174
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• 2008

초음파를 이용하여 액체 연료를 분사하면 균일한 입경과 미립화가 우수하며 에너지 절약과 공해방지등을 할 수 있다. 또한 유속과 유량에 관계없이 이용할 수 있어 반도체 분야의 웨이퍼와 평판 표시기상에 사진 석판용 화학물질의 균일도포 컴퓨터 하드 디스크의 광택제 도포등에 사용할 수 있다. 이처럼 초저의 유출 용량을 요구하는 모든 공정 및 액체연료의 분사가 요구되는 모든 산업에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만 현제까지 주로 사용되고 있는 초음파노즐의 액츄에이터는 단판액츄에이터형로 높은 교류전압을 인가해주어야 하는 단점을 가지고 있다. 이 단점을 해결하기 위해 적층액츄에이터형을 사용하여 초음파 노즐 구동하면 낮은 교류 입력전압에서도 단판액츄에이터형 초음파 노즐과 같은 특성을 가질 수 있다. 또한 초음파 노즐의 구동시 기계적인 진동을 이용하므로 많은 열을 발생시켜 노즐의 온도가 상승하여 세라믹 액츄에이터에도 그 영향을 미치게 되어 열적 열화 현상이 일어날 수 있기에 높은 큐리온도를 가지는 액츄에이터가 필요하다. 본 실험에서는 $Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.02}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.12}(Zr_{0.50}Ti_{0.50})_{0.86}O_3$ 조성을 사용하여 $900^{\circ}C$의 저온에서 액상 소결하여 적층혈액츄에이터를 제작하였으며 압전 및 유전 특성을 조사하였다. 제작된 초음파노즐을 구동하기 위해서는 약 36kHz의 30V이상의 교류입력전압 할 수 있는 구동회로가 필요로 한다. 압전액츄에이터의 구동을 위해서는 정확한 정현파 입력이 필요 없다. 압전액츄에이터의 특성상 유사 정현파 입력 만으로도 임피던스 매칭이 이루어지기 때문에 설계가 쉽고 간편한 Push-Pull 방식을 이용한 PWM인버터를 사용하였고 인버터의 출력 주파수를 34~38kHz까지 가변 할 수 있게 설계하였다. 제작된 적층액츄에이터형 초음파 노즐을 PWM인버터로 실제 액체 연료인 경유를 분사하였을 때의 액츄에이터의 온도 변화에 따른 공진주파수와 온도 의존성, 전기적 특성을 조사하고 미립화 분사되는 경유의 미립자 크기 및 최대 분사량을 조사 하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.206-206
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• 2008

압전소자를 이용한 초음파 모터는 전자기적 원리로 동작하는 기존의 모터에 비해 구조가 간단하고 소형, 경량화가 가능하며 저속에서 큰 토크가 가능하고 ${\mu}m$단위 까지 정밀제어가 가능하다는 장점 등으로 인해 그 응용분야가 점차 확대되고 있다. 초음파 모터의 원리는 수평과 수직방향에서 변위가 타원형 운동을 형성하는 것이다. 따라서 선택한 타원운동의 방식에 의해서 모터의 형상이 달라진다. 초음파 모터는 액츄에이터를 사용하여 만들기 때문에 액츄에이터의 특성은 모터의 타원변위나 토크에 영향을 미친다. 단판형 액츄에이터에 비하여 적층 액츄에이터는 입력 임피던스를 낮추어 낮은 구동전압에서 구동이 가능하며 큰 변위와 토크를 발생하기 때문에 진동자의 수명 향상과 구동전압을 낮추기에 적합하다. 적층 액츄에이터는 변위량이나 응력 등을 개선하기 위해서 전기기계 결합계수(kp) 및 압전 d상수가 큰 재료가 요구되며, 고전압에서 장시간 구동 시 마찰에 의한 열손실을 감소시키기 위해 높은 기계적 품질계수(Qm)를 가져야한다. 적층 시 내부전극으로 사용하는 Pd, Pt가 함유된 전극은 가격이 비싸 제조비용을 상승시킨다. 상대적으로 값싼 Ag전극을 사용하면 비용절감을 할 수 있지만 융점이 낮아서 저온소결이 불가피하다. 따라서, 특성이 우수한 적층 액츄에이터를 제조하기 위해서 저손실, 저온소결 할 수 있는 액츄에이터 재료가 필요한 실정이다. L1-B4 혈 선혈 초음파 모터는 L1모드와 B4모드의 공진 주파수가 일치하여야 큰 변위를 얻을 수 있는데 이전의 논문에서 Atila를 이용한 시뮬레이션 결과를 분석한 봐 있다. 적층 액츄에이터의 층수를 5,7,9,11,13,15층으로 하여 L1-B4모드에서의 공진주파수를 비교한 결과 13 층일 때 두 모드가 비슷한 공진주파수를 보였고, 티원변위궤적도 다른 층수에 비해 크게 나타났다. 본 연구에서는 시뮬레이션 결과 가장 좋은 특성을 보인 13층 액츄에이터로 선형 초음파 모터를 제작하였다. 또한, 액츄에이터는 압전 및 유전특성이 우수한 저온소결 PZW-PMN-PZT세라믹을 이용하여 제작하였고, 내부전극으로 Ag전극을 사용하였다. 제작된 13 층 선형초음파모터를 가지고 프리로드 및 전압에 따른 속도를 조사하였고, 시뮬레이션 결과와 비교해 보았다.

• 보존과학회지
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• 제27권4호
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• pp.357-369
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• 2011

봉암사 정진대사원오탑(보물 제171호)은 고려시대의 부도탑으로 장석 반정을 갖는 우백질화강암으로 구성되어 있다. 주요 조암광물은 조립과 세립의 석영, 장석, 운모 등이며, 부재는 암편탈락, 결실, 박리 및 박락 등의 물리적 풍화가 진행되어 있다. 이 탑의 전면에 걸쳐 적외선열화상분석을 실시한 결과, 균열이 발생한 부분을 중심으로 내부 박리 및 박락도 심한 것으로 나타났다. 표면 변색 부위에 대해 P-XRF 측정 결과, 암흑색, 황갈색 및 회백색 변색이 발생된 지점을 중심으로 Fe, S, Ca, Mn의 농도가 높게 나타났다. 또한 적색 안료의 피복흔적이 있는 부분은 Fe의 함량이 신선한 부분보다 5배 높게 측정되었으며, 적철석을 원료로 하는 안료를 사용한 것으로 해석된다. 부재의 초음파속도는 1,350~1,400 m/s로 모든 방위에서 유사한 값을 나타냈으나 박리, 박락 및 균열이 발생한 부분은 1,000m/s 이하의 값을 보였다. 따라서 풍화가 심해 물성이 약해진 부위와 균열대는 강화처리 및 재접합이 필요하며, 접합 부위가 넓은 암편은 강화처리를 선행해야 할 것으로 판단된다.

• 보존과학회지
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• 제25권2호
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• pp.179-196
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• 2009

논산 개태사지석불입상(보물 제219호)은 담회색을 띠고 부분적으로 장석 반정을 함유하고 있는 중립 내지 조립질의 화강섬록암으로 구성되어 있다. 구성암석의 전암대자율은 평균 12.06(${\times}10^{-3}$ SI unit)으로 개태사지 배후의 천호산 ($0.19{\times}10^{-3}$ SI unit) 노두와는 많은 차이를 보이고 있어 석재의 외부 유입 가능성이 제기된다. 이 석불입상은 우협시불의 박리(35.2%), 본존불의 시멘트 보수물질(21.1%) 및 먼지(25.0%)가 주요한 손상현상으로 밝혀졌다. 초음파 속도는 본존불 2850.2m/s, 좌협시불 2648.4m/s, 우협시불 2644.5m/s로 측정되었다. 이를 통해 산정한 일축압축강도는 우협시불이, 부위별로는 대좌에서 상대적으로 낮은 강도를 나타내어 손상도 평가 결과와 일치하였다. 석불입상이 봉안된 보호각 내부의 연평균 기온은 $13.7^{\circ}C$, 상대습도는 79.0%로, 계절에 따른 보호각 내부의 환경 변화는 근본적으로 외부의 변화를 따르나 미기후 변동이 심하지 않아 비교적 안정된 실내 환경이 유지되고 있다. 석불입상의 대좌 표면에서는 봄과 여름철에 결로가 발생하는 것으로 확인되었으며, 겨울철에는 동결파괴가 우려된다. 이는 훼손도 평가와 초음파 탐사 결과에서 나타난 대좌의 풍화 및 강도 저하의 근본적인 요인일 가능성이 매우 크다. 따라서 봄과 여름철에 집중 강우 시 실내의 제습과 한겨울에 기온 강하를 저감시킬 수 있는 조치가 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.72-80
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• 2018

본 연구는 기계주입 방식으로 간단히 재충전 할 수 있는 TPS 공법을 사용하여 실제 건설현장에 적용한 후 콘크리트 균열에 미치는 영향을 알아보고자 하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, 초음파 속도의 경우 TPS 공법을 사용하였을 시 주사기 공법에 비해 평균 약 36 mm/sec로 초음파가 빠른 속도로 통과하는 것을 알 수 있었고, 주입깊이의 경우 주사기 공법에서는 부분 충전되는 것을 확인하였으나 TPS 공법의 경우 강한 주입 압력으로 모든 배합에서 보수재가 100% 충전되는 우수한 경향을 나타내었다. 또한, 압축강도의 경우는 TPS 공법 사용 시 평균 16.8 % 증가하는 것으로 나타나 구조적으로 우수한 것으로 나타났다. 이상을 종합하면 주사기 공법에 비해 TPS 공법을 사용하였을 시 균열부위에 주입재가 밀실하게 충전되어 강도 증진으로 인한 품질 향상 및 확인창 설치로 인한 균열보수제의 거동이 확인 가능하다. 또한, TPS 공법 시공구간 532 m에 대하여 약 5일의 공사 기간이 단축됨에 따라 시공성이 우수하여 콘크리트 구조물에 균열 보수공법으로 사용성이 확대될 것으로 기대된다.