Perovskite $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-Pb(Zr,Ti)O_3[PNN-PZT]$ ceramics were synthesized by conventional ceramic processing technique. In order to modify piezoelectric properties for sensor application in this system, NiO addition was considered to provide $Ni^{+2}$ as an acceptor, which was known to occupy with B site in the structure. The effect of NiO addition up to $8\;mol\%$ on the following piezoelectric properties as well as sintering properties was investigated. When NiO added more than $1\;mol\%$, average grain size was decreased and second phase was found to form. Moreover, the second phase caused decrease in relative dielectric constant $(\varepsilon_{33}T/\varepsilon0)$, electro-mechanical coupling factor $(k_p)$, and piezoelectric charge constant $(d_{33})$, while increasing mechanical quality factor $(Q_m)$. When $1\;mol\%$ NiO was added, density, dielectric properties and piezoelectric properties were abruptly increased.
For use in ultrasonic actuators, we investigated the structural and piezoelectric properties of $(1\;-\;x)Pb(Zr_{0.515}Ti_{0.485})O_3$ - $xPb(Sb_{1/2}Nb_{1/2})O_3$ + 0.5 wt% $MnO_2$ [(1 - x)PZT - xPSN + $MnO_2$] ceramics with a variation of x (x = 0.02, 0.04, 0.06, 0.08). All the ceramics, which were sintered at $1250^{\circ}C$ for 2 h, showed a typical perovskite structure, implying that they were well synthesized. A homogeneous micro structure was also developed for the specimens, and their average grain size was slightly decreased to $1.3{\mu}m$ by increasing x to 0.8. Moreover, a second phase with a pyrochlore structure appeared when x was above 0.06, which resulted in the deterioration of their piezoelectric properties. However, the 0.96PZT-0.04PSN+$MnO_2$ ceramics, which corresponds with a morphotropic phase boundary (MPB) composition in the (1 - x)PZT - xPSN + $MnO_2$ system, exhibited good piezoelectric properties: a piezoelectric constant ($d_{33}$) of 325 pC/N, an electromechanical coupling factor ($k_p$) of 70.8%, and a mechanical quality factor ($Q_m$) of 1779. The specimens with a relatively high curie temperature ($T_c$) of $305^{\circ}C$ also showed a significantly high dielectric constant (${\varepsilon}_r$) value of 1109. Therefore, the 0.96PZT - 0.04PSN + $MnO_2$ ceramics are suitable for use in ultrasonic vibrators.
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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제5C권3호
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pp.102-110
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2005
Piezoelectric transformers(PT) are expected to be small, thin and highly efficient, and which are attractive as a transformer with high power density for step down voltage. For these reasons, we have attempted to develop a step-down PT for the miniaturized adaptor. We propose a PT, operating in thickness extensional vibration mode for step-down voltage. This PT consists of a multi-layered construction in the thickness direction. In order to develop the step-down PT of 10 W class and turn ratio of 0.1 with high efficiency and miniaturization, the piezoelectric ceramics and PT designs are estimated with a variety of characteristics. The basic composition of piezoelectric ceramics consists of ternary yPb(Zr$_{x}$Ti$_{1-x}$)O$_{3}$-(1-y)Pb(Mn$_{1/3}$Nb1$_{1/3}$Sb$_{1/3}$)O$_{3}$. In the piezoelectric characteristics evaluations, at y=0.95 and x=0.505, the electromechanical coupling factor(K$_{p}$) is 58$\%$, piezoelectric strain constant(d$_{33}$) is 270 pC/N, mechanical quality factor(Qr$_{m}$) is 1520, permittivity($\varepsilon$/ 0) is 1500, and Curie temperature is 350 $^{\circ}C$. At y = 0.90 and x = 0.500, kp is 56$\%$, d33 is 250 pC/N, Q$_{m}$ is 1820, $\varepsilon$$_{33}$$^{T}$/$\varepsilon$$_{0}$ is 1120, and Curie temperature is 290 $^{\circ}C$. It shows the excellent properties at morphotropic phase boundary regions. PZT-PMNS ceramic may be available for high power piezoelectric devices such as PTs. The design of step-down PTs for adaptor proposes a multi-layer structure to overcome some structural defects of conventional PTs. In order to design PTs and analyze their performances, the finite element analysis and equivalent circuit analysis method are applied. The maximum peak of gain G as a first mode for thickness extensional vibration occurs near 0.85 MHz at load resistance of 10 .The peak of second mode at 1.7 MHz is 0.12 and the efficiency is 92$\%$.
본 논문에서는 나노 임프린트 기술을 이용한 폴리머 링 광공진기를 제안하고 구현하였다. 공진기 역할을 하는 링 도파로에서의 전파손실과 링 및 버스 도파로 간의 광파워 결합계수를 빔전파방법을 도입하여 계산하였으며, 또한 전달 매트릭스 방법을 도입하여 이들이 소자에 미치는 영향을 분석하고 소자를 설계하였다. 특히, smoothing buffor layer를 갖는 임프린트용 스탬프를 도입하여 다음과 같은 성과를 얻을 수 있었다. 먼저 식각공정으로 얻어진 스탬프 상의 도파로 패턴의 측면 거칠기를 링 도파로의 산란손실을 개선함으로써 Q값을 획기적으로 향상시켰다. 또한, 결합영역에서 버스와 링 도파로 간의 간격을 기존 lithography 공정에서는 불가능하였던 $0.2{\mu}m$정도까지 효과적으로 줄이고 제어함으로써 링과 도파로 간의 광파워 결합을 정밀하게 조절할 수 있게 되었다. 제작된 소자의 성능을 살펴보면, 링 반경이 $200{\mu}m$인 경우에 대해 1550 nm 파장 대역에서 Q값은 ~103800이고, 소멸비는 ~11 dB, free spectral range는 1.16 nm였다.
목적 : 사람에 비하여 크기가 현저히 작은 동물의 자기공명영상 촬영을 위하여 상용으로 인체에 적용하는 Head 코일보다 원통 반지름이 작은 Low-Pass Type Birdcage 코일을 제작함으로써 보다 큰 신호대잡음비 (Signal-to-Noise Ratio. SNR)를 얻고자 하였다. 방법 : 자기공명영상을 얻기 위해 Spin Echo 펄스시퀀스와 Fast Spin Echo 펄스시퀀스를 사용하였다. T1 강조영상을 얻기 위한 Spin Echo 펄스시퀀스의 매개변수는 TR/TE=300/17 ㎳, Matrix=256$\times$256, Field Of View (FOV)=150 mm, Slice Thickness=2 mm 이었다. T2 강조영상을 얻기 위한 Fast Spin Echo 펄스시퀀스의 매개변수는 TR/TE=3000/96 ㎳, Matrix=256$\times$256, Field Of View (FOV)=150 mm, Slice Thickness=2 mm 이었다. 원통의 지름이 13 cm인 Birdcage 코일은 12개의 elements로 구성되어 있으며 길이는 22 cm로 제작되었다. 결과 : 코일 원통의 반지름의 크기에 따른 SNR을 비교하기 위하여 인체용 Knee 코일과 동물용으로 제작된 코일을 이용하여 각각의 팬톰 영상을 획득하였다. 팬톰 영상으로부터 측정된 SNR의 값을 통해 반지름이 작은 동물용 코일의 SNR이 더 크다는 걸 확인할 수 있었다. 토의 및 결론 : 본 연구를 통하여 같은 형태의 Birdcage 코일일 경우 원통의 반지름에 따라 SNR이 다르며, 특히 반지름이 작을 때 SNR이 더 크다는 것을 알 수 있었다. 따라서 코일의 크기에 비해 촬영하고자 하는 대상물의 부피가 작은 경우 대상물의 부피에 맞추어 코일을 제작하면 SNR이 보다 뛰어난 영상을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
빠르고 손쉽게 먹을 수 있으면서 청소년의 입맛을 자극하는 편의식의 섭취증가와 이에 따른 영양 불균형이 우려되는 상황에서 본 연구에서는 고등학교 남녀 청소년의 편의점 편의식 빈도에 따라 식습관, 생활습관 및 청소년영양지수 (NQ-A)를 평가하여 청소년의 편의식의 이용과 식사의 질과의 관련성을 규명하였다. 연구대상은 인천지역의 고등학교에 재학중인 고등학생 474명 (남자 225명, 여자 249명)이었고, 2018년 6월에 조사를 실시하였다. 대상자의 평균 연령은 16.7세였으며, 대상자의 편의점 이용 빈도에 따라 '주1회미만군', '주1~2회군', '주3회이상군'의 세 군으로 분류였고, 남학생의 경우 주1회미만군은 32.4%, 주1 ~ 2회군 35.6%, 주3회이상군 32.0%였으며, 여학생의 경우 주1회미만군은 35.6%, 주1~2회군 44.6%, 주3회이상군 16.9%이었다. 남녀 대상자 모두에서 편의점 이용 빈도에 따른 세 군의 학년분포, 어머니의 직업 유무, 가족원수, 과외학습 상태, 식사에 소요되는 시간은 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 남녀 모두에서 세 군간의 용돈 분포는 유의적인 차이를 보이면서 편의점 이용 빈도가 높은 대상자들의 용돈이 높게 나타났다 (p < 0.05, p < 0.01). 남학생의 경우 편의점 편의점 이용빈도가 증가할수록 과자 또는 달거나 기름진 빵, 라면, 길거리 음식의 섭취빈도가 증가하고, 콩/두부의 섭취 빈도와 영양표시 확인률이 감소하는 관련성이 나타났다. 여학생의 경우는 편의점 편의점 이용빈도가 증가할수록 음료, 라면, 야식, 길거리 음식의 섭취 빈도가 증가하는 관련성이 제시되었다. 청소년영양지수를 이용한 실사의 질 평가에서 남녀학생 모두 편의점 이용빈도가 증가할수록 실사의 질이 낮아졌고 영역별 평가에서는 균형, 다양, 환경, 실천 영역은 편의점 이용빈도에 따른 유의적인 관련성을 보이지 않았으나, 절제 영역이 유의적으로 낮아지는 것으로 나타났다. 이상의 연구결과를 통하여 편의점 이용 빈도가 높은 학생들은 라면 등의 편의식 및 달거나 기름진 간식류, 음료류의 섭취빈도가 높으며 야식이나 길거리 음식 섭취빈도가 높은 식행동 특성을 보였다. 청소년영양지수를 이용한 식사의 질 평가결과에서도 편의점 이용빈도가 높은 남녀 고등학생에서 총 식사의 질과 절제 영역의 점수가 낮은 유의적인 관련성이 제시되었다. 이와 같이 고등학생의 높은 편의점 편의식의 이용은 바람직하지 못한 식행동 및 식사의 질 저하와 연관성이 있으므로 이에 대한 올바른 식습관지도가 필요하다고 사료된다.
목 적:스트레스와 성격적 요인이 수면에 여러가지 다양한 영향을 미친다는 것은 최근까지 많이 연구되어 왔다. 그러나 스트레스와 성격요인 그리고 수면 이 세가지 요소간의 연관성과 서로간의 영향에 대한 연구는 없었던 것이 사실이다. 본 연구는 스트레스와 성격요인이 수면에 어떠한 영향을 주는지, 또한 이들 사이에 어떠한 연관성을 가지는지를 연구하고자 하였다. 방 법:건강한 남녀대학생 174명을 대상으로 스트레스와 수면상태, 성격 특성 등을 평가하기 위하여 스트레스 평가 척도(K-DSI)와 평소 수면평가지(modified PSQI), 성격요인검사(16 PF)를 작성하도록 하였다. 이 밖에 주관적인 우울, 불안의 정도도 조사하였다. 이들의 서로간의 연관성을 밝히기 위한 통계방법으로 기술분석, 피어슨 상관분석, 위계적 다중회귀분석, 경로분석 등을 이용하였으며 SPSS ver. 10.0과 AMOS 4.0을 사용하였다. 결 과:스트레스는 비회복적 수면으로 인한 증상들(기상 시 증상, 주간 증상 등)에 유의한 영향을 주는 것으로 나타났다. 성격요인 중에서는 죄책감 요인(O 요인), 자아강도 요인(C 요인)과 불안감 요인(Q4 요인)이 비회복적 수면으로 인한 증상들과 높은 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 우울과 불안 총점과 스트레스, 성격 사이에는 매우 높은 상관관계가 있는 것으로 나타났으며, 경로분석 상에서는 스트레스와 성격요인이 감정반응을 매개로 하여 수면에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 결 론:본 연구를 통하여 스트레스가 다른 수면의 요소들보다 비회복 수면으로 인한 이차증상들에 크게 영향을 미친다는 것을 알 수 있었으며, 이는 수면의 회복 기능 효과를 감소시키기 때문인 것으로 여겨진다. 또한 자아강도가 약하고 죄책감이 많으며 높은 불안감을 가진 성격이 스트레스에 취약하며, 다양한 성격특성과 그에 따른 대처방식의 차이, 여러가지 스트레스 사건, 그리고 이에 대한 감정반응들이 복합적으로 수면에 영향을 미치는 것으로 생각된다.
본 연구에서는 새롭게 개발된 식생의 BVOCs 배출계수를 기반으로 MEGANv2.1을 구동 후 BVOCs 배출량을 산출하여 질소산화물과의 결합을 통해 대류권 오존농도에 어떠한 영향을 미치는지 분석하고 그에 대한 신뢰성을 검토하고자 한다. BVOCs 대상물질은 이소프렌(Isoprene)과 모노테르펜(Monoterpenes)으로 한정하였고, 모델링 도메인의 공간적 범위는 남한지역을 포함하는 한반도의 남부(위도 : 32.8N~39.3N, 경도 : 123.4E~130.9E)와, 시간은 2008년 5월 1일부터 6월 30일까지를 대상으로 하였다. 식생 BVOCs 배출 모델의 입력자료를 생성하기 위해 토지피복 자료는 MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer)의 MCD12Q1 (Land Cover type 5, PFT)와 환경부의 중분류 토지피복도를 사용하였고, 엽면적지수 자료는 MODIS의 MCD15A2를 사용하였다. 또한, 인위적 활동에 의한 배출량을 산출하기 위해 사용된 모델은 SMOKE-Asia 1.20 버전(Woo et al., 2009)이며, 오존농도를 모의하기 위해 CAMx v6.0 모델을 사용하였다. 연구의 진행은 1) 기존에 우리나라에서 측정된 식생 배출 값들을 조사하여 새로운 식생 배출계수를 BVOCs 배출모델에 적용하고, 2) GIS S/W을 이용하여 식생 배출모델(MEGAN)에 사용되는 입력자료를 생성하고, 3) MEGANv2.1을 구동하여 식생 배출량을 산출하고, 4) 인위적 배출을 산출하는 모델(SMOKE-Asia)을 구동하여 나온 인위적 배출량과 식생 배출량을 결합하여 대기화학 수송 모델(CAMx)의 입력자료로 사용하고, 5) 대기화학 수송 모델에서 구동된 오존농도의 결과 값을 실제 측정 값과 비교하여 식생 배출량 결과의 적정성에 대해 검토하였다. CAMx 모델을 통해 5개의 시나리오(인위적+식생 VOCs 배출 시나리오 4개 : A, B, C, D / 인위적 VOCs 배출 시나리오 1개 : E)에 대해 오존 생성농도를 비교한 결과, 본 연구에서 새롭게 적용한 식생 배출계수와 MODIS PFT를 사용한 시나리오 C에서 오존농도가 가장 높게 모의되었고, 인위적 VOCs 배출만을 고려한 시나리오 E보다 지역별로는 최대 53ppb, 도메인 평균으로는 2ppb 정도 높게 오존농도를 모의하고 있었다. 배출계수와 토지피복지도의 변화로 인한 오존농도의 차이 중에서는 배출계수의 변화로 인한 오존농도의 변화가 더 큰 것으로 확인되었다. 오존농도에 대해 모델링한 결과를 6개 도시지역의 오존 측정망 값과 비교한 결과, 자연적 VOCs 배출량이 상대적으로 작은 대도시와 주변 도시지역에서는 시나리오에 따른 모델과 측정 값과의 결정계수 값의 변화가 작게 나타났고, 자연적 VOCs 배출량이 높은 중소 도시지역에서는 시나리오에 따른 모델과 측정 값과의 결정계수 변화가 높게 나타났다.
[ $CaZrO_3$ ]세라믹스에 대하여 $CaTiO_3$세라믹스의 첨가량 변동에 따른 마이크로파 유전특성을 조사하였다. 또한 중유전율 LTCC 기능성 기판으로 활용하기 위하여 저융점의 유리 프리트를 첨가하여 $CaZrO_3-CaTiO_3$ 세라믹스의 저온 소결 거동과 마이크로파 유전특성을 평가하였다. 저온 소결 조제로 사용된 저응점의 유리 프리트를 $10-20 wt\%$ 범위로 첨가함으로서 $CaZrO_3-CaTiO_3$ 세라믹스의 소결온도를 $1450^{\circ}C$에서 $900^{\circ}C$이하로 낮출 수 있었다. 음의 온도계수를 갖는 $CaZrO_3$ 및 유리프리트에 대하여 양의 온도계수를 갖는 $CaTiO_3$ 세라믹스의 분율을 적정히 제어함으로서 제로의 온도계수를 구현할 수 있었다. $CaZrO_3-CaTiO_3$ 세라믹스에 저온 소결용 유리 프리트를 $15 wt\%$ 첨가하여 $875^{\circ}C$에서 소결한 경우. 유전율(k) 23, 품질계수(Q${\times}$f) 2500, 공진 주파수 온도계수$(T_f) -3 ppm/^{\circ}C$의 매우 양호한 마이크로파 유전특성을 나타내었다.
BaO-Nd$_2$O$_3$-TiO$_2$계 마이크로파 유전체 세라믹스에 결정화유리를 첨가하여 세라믹-결정화유리 복합체 유전재료를 제작하여, 적층 일체형 RF수동소자 모듈 구현을 위한 저온소결 유전재료로서의 응용가능성에 대해 검토하였다. BaO-Nd$_2$O$_3$-TiO$_2$계 유전체 세라믹스에 PbO-TiO$_2$-Al$_2$O$_3$-SiO$_2$ 조성의 결정화 유리를 5∼30 wt% 범위로 첨가하여 소결온도를 130$0^{\circ}C$에서 105$0^{\circ}C$까지 낮출 수 있었으며, 첨가량의 증가에 따라 유리의 연화로 인한 소결밀도의 증가 및 입성장이 뚜렷하게 관찰되었다. 특히, 결정화 유리를 20 wt% 이상 첨가하였을 경우, 105$0^{\circ}C$의 소결온도에서 95% 이상의 상대밀도를 갖는 양호한 소결체를 얻을 수 있었고, 이 때 유전을($\varepsilon$$_{r}$)은 72, 품질계수(Q-f)는 1500이었고, 공진주파수 온도계수($ au$$_{f}$)는 22ppm/$^{\circ}C$을 나타내었다. 이러한 높은 유전율은 유리속의 결정상 PbTiO$_3$의 존재에 기인한 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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