• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.10-10
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• 2009

Transparent BNO thin films were grown on Al-doped ZnO (AZO)/Ag/AZO/polyethersulfon (PES) (abbreviated as AAAP) transparent electrodes at a low temperature by the NCD technique. The BNO films grown on the crystallized AZO/Ag/AZO (AAA) electrodes exhibit an amorphous phase with a root mean square (rms) roughness of approximately 2 nm in the range of deposition temperature. The capacitors (Pt/BNO/AAAP) with BNO films grown at $100^{\circ}C$ show a dielectric constant of 24 and dissipation factor of 8% at 100 kHz, a leakage current density of about $8{\times}10^{-6}A/cm^2$ at an applied voltage of 1.0V. The optical transmittances of the BNO/AAAP exhibited above 80% at wavelength of 550nm at all of deposition temperature. The mechanical stability of the BNO/AAA as well as AAA electrode with the PES substrates through the bending was ensured for flexible electronic device applications. The transparent BNO capacitors grown on AAAP are powerful candidate for integration with the transparent solar cells.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.191-191
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• 2008

강유전성 세라믹스 재료로써는 PZT계열의 세라믹재료가 널리 쓰이고 있다. 이는 우수한 유전 및 압전특성을 가지고 있으나, PbO을 다량 함유하고 있어 $1000^{\circ}C$이상에서 PbO가 급격하게 휘발되는 성질 때문에 조성의 변동이 생겨 재현성이 어려우며 이를 방지하기 위하여 PbO를 과잉 첨가시키기 때문에 PbO휘발로 인한 강한 독성이 인체에 유해하고, 비환경 친화적인 물질로 최근에는 환경문제가 대두됨에 따라 대체 또는 보완 할 수 있는 방안에 검토되고 있다. 본 연구는 그 해결책의 한 방안으로 압전특성이 우수한 $(Pb_{0.94}Sr_{0.06})[(Ni_{1/2}W_{1/2})_{0.02}(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.07}(Zr_{0.51}Ti_{0.49})_{0.91}]O_3$계 조성을 설계하고 Glass frit(0~1.1 wt%)를 소량 첨가하여 액상 소결 특성을 부여하고 $1000^{\circ}C$ 이하의 저온에서 소결하여 유전 및 압전 특성을 평가하였다. 실험방법은 일반적인 세라믹스 제조공정으로 24시간 ball milling하고 $850^{\circ}C$에서 2시간 하소 후 Glass frit를 소결조제로 소랑 첨가하여 $1000^{\circ}C$ 이하 온도에서 소결을 진행하여 각 소결온도에 따른 유전 및 압전 특성을 평가하였다. 최종 소결된 시편의 밀도와 수축율을 분석하여 최적의 소결온도를 확립하였으며 XRD분석을 통해 perovskite구조를 확인하고 미세구조확인을 위해 SEM으로 관찰하였다. 압전 특성을 평가하였다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.25 no.12
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• pp.943-948
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• 2012

A new water energy harvester module, which is composed of piezoelectric bimorph cantilevers, harvesting circuit and a shaft with 16 impellers at a center axis, was fabricated for energy harvesting application. High energy density $Pb(Zr_{0.54}Ti_{0.46})O_3$ + 0.2 wt% $Cr_2O_3$ + 1.0 wt% $Nb_2O_5$ (PZT-CN) thick film obtained by tape casting method was used for the bimorph cantilever. The PZT-CN bimorph cantilever with a proof mass of 49 g exhibited extremely high output power of 22.5 mW (24 $mW//cm^3$) at resonance frequency of 11 Hz. In addition, the fabricated water energy harvester has a cylindrical structure with 48 bimorph cantilevers clamped at inner surface. A significantly high output power of 433 mW was obtained at a rotation speed of 120 rpm with a resistive load of $500{\Omega}$ for the water energy harvester.

• Progress in Superconductivity and Cryogenics
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• v.14 no.2
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• pp.24-27
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• 2012

The superconducting coil system is one of the most important components in Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR), which has been operated since 2008. $Nb_3Sn$ and NbTi superconductors are being used for cable-in-conduit conductors (CICCs) of the KSTAR toroidal field (TF) and poloidal field (PF) coils. The CICCs are cooled by forced-flow supercritical helium about 4.5 K. The temperature, pressure and mass flow rate of the supercritical helium in the CICCs are interacting with each other during the operation of the coils. The complicate behaviors of the supercritical helium have an effect on the operation and the efficiency of the helium refrigeration system (HRS) by means of, for instance, pressure drop. The hydraulic characteristics of the supercritical helium have been monitored while the TF coils have stably achieved the full current of 35 kA. In other hands, the PF coils have been operated with various pulsed or bipolar mode, so the drastic changes happen in view of hydraulics. The heat load including AC loss on the coils has been analyzed according to the measurement. These activities are important to estimate the temperature margin in various PF operation conditions. In this paper, the latest hydraulic behaviors of PF coils during KSTAR operation are presented.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.306-306
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• 2008

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액추에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근에는 이러한 압전 소자를 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 걷기 운동 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수 가 있어서, 기존 이차전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 우수한 압전특성으로 전자세라믹스 분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$ 이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시 되고 있다. 또한 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제성이 떨어지는 단점을 갖게 된다. 순수 Ag 전극을 사용하거나 Ag의 비율이 높은 내부전극을 사용하기 위해서는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소결되고 우수한 전기적 특성을 보이는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}(Zr_{0.35}/Ti_{0.4})O_3$ 계의 조성을 설계하고, 소걸온도를 낮추기 위해서 2 단계 하소법을 이용하였다. 또한 $MnCO_3$, $SiO_2$, $Pb_3O_4$ 등을 소량 첨가하여 액상 소결 특성을 부여하여 소결 온도를 감소시키려는 시도도 하였다. 분말을 볼 밀링 (ball milling)을 통해 24시간 동안 혼합하고, 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 다시 72시간 동안 볼 밀링 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 직경 15mm의 디스크 형태로 성형한 후, 850~$975^{\circ}C$ 범위에서 온도를 변화시키면서 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰 하였다. 전기적 특성을 평가하기 위하여 두께를 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 $650^{\circ}C$에서 열처리한 후, 분극처리 하였다. 압전특성은 $d_{33}$-meter로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 압전 특성 (전기기계결합계수 및 기계적품질계수)을 측정 하였다. 또한 강유전체 특성 평가 장치 (Precision-LC)를 이용하여 분극-전계 특성을 평가하였다. 이상의 연구를 통하여 소결 온도가 $900^{\circ}C$인 경우에서도 양호한 압전 특성을 확보 할 수 있었다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.25 no.6
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• pp.420-425
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• 2012

Lead-free piezoelectric ceramic/epoxy composites with '0-3' connectivity were prepared by cold-pressing with a temperature controlled curing method. A ceramic powder with a composition of $(Na_{0.51}K_{0.47}Li_{0.02})(Nb_{0.8}Ta_{0.2})O_3$ was synthesized by a conventional solid state reaction route. The dielectric and piezoelectric properties of ceramic/epoxy composites were characterized as a function of the volume fraction (${\phi}$) of piezoelectric ceramics, which was varied from 70 to 95 vol%. The results indicated that the piezoelectric properties of composites were significantly affected by the volume fraction of ceramics. In terms of the piezoelectric properties, specimens showed the best performance at ${\phi}$= 85 vol%, resulting in the piezoelectric constant $d_{33}$ of 39 pC/N and the figure of merit as a piezoelectric energy harvester ($d_{33}{\cdot}g_{33}$) of 1.24 $pm^2/N$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.295-295
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• 2007

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변화하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액츄에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근 이러한 에너지 변화 소자는 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, 항공우주, 자동차, 의료, 건축, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 동작 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수가 있어서, 기존 이차전지, 연료전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 압전특성으로 전자세라믹스분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시되고 있다. 또한, 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부 전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제적인 문제가 발생하게 된다. 따라서 순수 Ag 전극을 사용하거나, Ag의 비율이 높은 내부 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 소결되는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)\;[(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}Zr_{0.35}Ti_{0.4}]O_3$계의 조성을 설계하여, 소결온도를 낮추기 위해서 2단계 하소법을 이용하였다. 분말을 ball milling을 통해 24시간 동안 혼합하였다. 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 72시간 동안 ball milling 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 ${\Phi}21$ disk 형태로 성형한 후, $800{\sim}950^{\circ}C$ 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰하였다. 전기적 특성을 확인하기 위하여 두께 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 열처리한 후, 분극 처리하였다. 압전특성은 $d_{33}$ 미터로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 주파수 및 impedance 특성을 측정하였다. 그 결과 $900^{\circ}C$에서 우수한 압전 특성 및 전기적 특성을 확보 할 수 있었다.

• Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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• v.36 no.2
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• pp.117-125
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• 2000

The waveform and spectrum analysis of Tursiops truncatus(bottlenose dolphin) sonar signals were carried out on the basis of data collected during the dolphin show at the aquarium of Cheju Pacificland from October 1998 to February 1999. When greeting to audience, the pulse width, peak frequency and spectrum level from the five dolphins'sonar signals were 3.0ms, 4.54kHz and 125.6dB, respectively. At the time of warm-up just before the show, their figures were 5.0㎳, 5.24kHz and 127.0dB, respectively. During the performance of dolphins, with singing, peak frequency ranged 3.28∼5.78kHz and spectrum level ranged 137.0∼142.0dB. With playing ring, pulse width, peak frequency and spectrum level were 7.0㎳, 2.54kHz and 135.9dB, and when playing the ball, the values were 9.0㎳, 2.78kHz and 135.2dB, respectively. The values determined from the five dolphins during jump-up out of water were : pulse width 2.0㎳, peak frequency 4.50kHz and spectrum level 126.8dB. When they responded to trainer's instructions, the values were 2.25㎳, 248kHz and 148.7dB, respectively, and greeting to audience, the peak frequency and spectrum level were 5.84kHz and 122.5dB. During swimming under water, peak frequency and spectrum level were determined to be 10.10kHz and 126.8dB. It was found that there exited close consistencies in pulse width, frequency distribution and spectrum level between whistle sounds and dolphin's sonar signals. Accordingly, the dolphins can be easily trained by using whistle sound based on the results obtained from the waveform and spectrum of the dolphin's sonar signals.