• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
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• pp.821-826
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• 2006

This paper presents a novel type of hybrid dispensing head for IC fabrication and surface mount technology. The proposed mechanism consists of solenoid valve and piezoelectric stack as actuators, and provides positive-displacement and jet dispensing. The positive-displacement dispensing can produce desired adhesive amount without viscosity effect, while the jet dispensing can produce high precision adhesive amount. In order to determine the relationship between required voltage of the piezo actuator and needle displacement, both static and dynamic analysis are undertaken, In addition, finite element analysis is performed in order to find optimal design parameters. Dispensing flow rate and pressure in the chamber are evaluated through fluid dynamic model.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.46.1-46.1
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• 2005

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 추계학술대회 논문집 Vol.15
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• pp.383-386
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• 2002

This paper reports on the fluid flow simulation results of an active microvalve. The mechanical and fluidic analysis are done by finite element method. The designed structure is normally closed microvalve using buckling effect, which is consist of three separate structures; a valve seat die, an actuator die and a small piezoelectric actuator. It is confirmed that the complete laminar flow and the lowest flow leakage are strongly depend on the valve seat geometry. In addition, turbulent flow was occurs in valve outlet according to increase seat dimension, height and inlet pressure. From this, we was deducts the optimum geometry of the valve seat and diaphragm deflection that have an great influence fluid flow in microvalve. Thus, it is expected that our simulation results would be apply for constructing integrated chemical analyzing system or drug delivery system.

• 센서학회지
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• 제15권1호
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• pp.47-52
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• 2006

This paper describes the design, fabrication and characteristics of a buckling microvalve using a MCA (multilayer ceramic actuator). The mechanical and fluidic analysis are done by finite element method. The designed structure is normally closed microvalve using buckling effect, which is consist of three separate structures; a valve seat die, an actuator die and a small piezoelectric actuator. The flow rate of the fabricated MCA valve was 0-8.13 ml/min at the applied pressure of 0-50 kPa. Maximum non-linearity was 2.24 % FS at a duty cycle of 50 %. The maximum pressure was 230 kPa and the leak rate was $3.03{\times}10^{-8}\;Pa{\cdot}m^{3}/cm^{2}$ at a supply voltage of 100 V.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제12권4호
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• pp.71-76
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• 2015

The therapy of injecting a fixed amount of a prescribed drug for a predetermined time is an effective treatment in relieving pain during anticancer treatments. Due to recent medical technology development, cancer is currently classified as a disease that can be managed in the patient's lifetime. If patients were able to use a drug delivery system that was portable, sustainable and had an accurate flow control, they would be able to inject medication whenever they need. In this study we developed a piezoelectric micropump for a drug delivery system by designing a pump chamber, check valve and diaphragm. We also developed a driving circuit that consumes low power and to which we applied a variety of signals. We fabricated a portable drug delivery system with this piezoelectric micropump and driving circuit. In addition, through a performance test, we confirmed that the system can precisely control the drug flow rate.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권5호
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• pp.567-573
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• 2014

최근에, 의학 분야의 MEMS 기술이 발전하면서 다양한 미세 유체 이송 시스템이 연구되고 있다. 본 논문에서는 기존의 펌프와는 다른, 두 개의 분리된 압전 판을 이용해 위장의 연동 운동을 모방한 마이크로 압전 펌프를 제안한다. 본 펌프는 진행파를 이용해 연동 운동을 일으켜 작동된다. 특히, 압전판에서 인가된 입력 전압에 의해 발생된 변위에 의해 동작된다. 이에 두 판 사이에서 진행파가 일어나며 유체는 진행파에 의해 생성된 압력차에 의해 이동된다. 압전 소자, 탄성체, 유체가 복합된 시스템을 이해하기 위해서 유한 요소 해석을 사용하였다. 챔버의 높이, 세라믹 개수 등의 설계 변수들을 변화시켜 유체의 유량을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.205-205
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• 2012

Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) 장치는 국내 유일의 초전도 자석을 이용한 핵융합 연구 장치로서 초고온의 플라즈마를 생성하여 차세대 에너지원인 핵융합 에너지를 획득하는 것을 목표로 두고 있다. 플라즈마를 생성부터 유지하기 위해서는 수소 동위원소를 토카막 내부로 공급해 주어야 하는데 이러한 수소동위원소를 "연료"라 부르며, 이 연료를 토카막 내부로 공급해 주는 시스템을 연료주입 시스템(Fueling System)이라고 한다. KSTAR에서는 토카막 내부로 고속의 연료 주입이 필요하고 정밀한 양의 연료를 공급하는 밸브를 사용하여야 하며, 이러한 밸브를 제어 할 수 있는 제어기를 필요로 한다. 위의 사항에 적합한 피에조 밸브(Piezoelectric Valve)는 2 msec 이내의 개폐시간과 500 Torr ${\ell}$/s 이상의 유량을 흘려줄 수 있는 피에조 밸브로 압전소자에 가해지는 전압(0~250 V)에 따라 변위의 양에 비례하여 연료가 진공용기 내로 유입된다. 압전소자의 변위는 최대 140 ${\mu}m$로 최적화되어 있어야 하며, 정전용량(Capacitance)는 30~40 nF이어야 한다. 또한 소자에 힘(Force)를 가해 최대 7 N으로 136 ${\mu}m$의 변위를 가진 소자를 사용해야 한다. 피에조 밸브의 특성으로는 아날로그 신호로 작동이 되어야 하며, 유량신호를 피드백하여 밸브의 구동 전압을 정밀하게 제어 되어야 한다. 피드백 제어를 위해 압력센서는 XCS-190 Series를 사용하여 낮은 유량에서도 민감하게 반응하도록 제작하였으며, 고전압이 유기 되었을 때 제어기를 보호하기 위한 정션박스를 설치하였다. 밸브 제어기는 피에조 밸브의 개방 속도를 높이기 위해 밸브 구동 전압을 순간적으로 높이는 POP 전압을 생성하는 기능과 유량 신호를 피드백해서 밸브 구동 전압을 정밀 제어 하는 기능을 가지고 있다. 제어장치는 아날로그 및 디지털 제어회로의 전원용 +15 V DC와 밸브 구동용 +250 V DC 출력용의 전원 공급 장치(Power supply unit), 펄스 및 트리거 신호를 생성하는 Master Programmer unit), Pop 전압과 피드백의 중요한 기능을 수행하는 Valve controller unit로 제작 되었다. 피에조 밸브와 제어기는 상호 작용하여 동작을 원활히 할 수 있도록 특성 실험을 진행하여야 하며, 진공상태에서 Lack의 유무를 확인하여야 한다. 현재 개발 제작된 밸브의 진공누설시험 및 특성실험을 진행하고 있으며, KSTAR 5차 캠페인에 적용할 계획이다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권3호
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• pp.8-15
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• 2017

본 논문에서는 압전유압펌프가 적용된 브레이크 등가 유압회로를 구성하고, 유압회로의 가감압 특성 실험 및 부하압 제어에 대한 연구를 수행하였다. 유압회로의 가감압 특성을 파악하기 위해 펌프 입력 전압에 따른 부하압 형성 실험을 수행하였고, 솔레노이드 밸브 특성이 감압에 미치는 효과를 파악하는 실험을 수행하였다. 가압 특성 실험을 통해 유압회로의 부하압 상승에 필요한 과도응답시간은 압력상승 구배를 조절하는 전압제어를 적용하여 개선할 수 있음을 확인하였고, 감압시는 솔레노이드 밸브 특성을 활용한 밸브 개폐시간 제어와 전압제어를 통해 과도응답시간 개선이 가능함을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 제어기법을 적용하여 부하압 제어실험을 수행한 결과, 가압의 경우 10ms 이내로, 감압의 경우 30ms 이내로 과도응답시간을 개선할 수 있었다. 본 연구에서 제안된 부하압 제어기법은 압전유압펌프가 적용된 유압 브레이크 회로의 부하압을 제어하는데 매우 유용할 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권9호
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• pp.822-829
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• 2015

본 논문에서는 압전재료를 이용하여 중소형 무인기 브레이크 시스템에 적용 가능한 압전유압펌프를 설계 및 제작하고, 제작된 압전유압펌프의 성능검증 실험을 수행하였다. 중소형 무인기급 목표 항공기를 선정하여 브레이크 시스템의 요구조건을 분석하였으며, 이를 바탕으로 압전유압펌프의 성능 요구조건을 선정하였다. 요구조건을 만족하는 압전유압펌프의 형상설계를 수행하였으며, 고속 동작 조건에서도 유체의 역류를 효과적으로 차단시킬 수 있는 체크밸브를 비롯한 모든 구성품을 제작하였다. 제작된 압전유압펌프의 성능검증을 위해 실험장치를 구성하여 무부하 토출특성, 부하 시 압력형성 특성실험을 수행하였다. 실험결과, 무부하 최대 토출유량은 80 Hz에서 120.04 cc/min이고, 부하 시 최대 토출압력은 140 Hz에서 783.17 psi이고, 압력형성 반응속도는 약 30 ms 이내임을 확인하였다. 이는 설계 제작된 압전유압펌프가 펌프성능 요구조건을 충족하고 있다고 판단된다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제16권4호
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• pp.520-528
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• 2015

The piezoelectric-hydraulic actuator is a hybrid device that consists of a hydraulic pump driven by a piezo-stack coupled to a conventional hydraulic cylinder. The actuator is of compact size, but can produce a moderate energy output. Such hybrid actuators are currently being researched and developed in many industrialized countries due to the requirement for high performance and compact flight systems. In a previous study, we designed and manufactured a unidirectional hybrid actuator. However, the blocking force was not as high as expected. Therefore, in this study, we redesigned the pump chamber and hydraulic cylinder and also improved the system by removing the air bubbles. Two different types of piezo-stacks were used. In order to achieve bidirectional capabilities in the actuator, commercial solenoid valves were used to control the direction of the output cylinder. Experimental testing of the actuator in unidirectional and bidirectional modes was performed to examine performance issues related to driving frequency, bias pressure, reed valve thickness, etc. The results showed that the maximum blocking force was measured as 970.2N when the frequency was 185Hz.