• 대한기계학회논문집A
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• 제30권5호
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• pp.576-584
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• 2006

The actuating performance test of plate-type piezoelectric composite actuators having different lay-up sequences was experimentally carried out at simply supported and fixed-free boundary conditions. The actuating displacement of manufactured plate-type piezoelectric composite actuator (PCA) was measured using a non-contact laser displacement measurement system. Our results revealed that the actuating displacement with increasing applied electric field at a drive frequency of 1Hz increased non-linearly at the simply supported boundary condition whereas it almost linearly increased at the fixed-free boundary condition. On the other hand, the actuating displacement of piezoelectric composite actuator depended on the applied electric field in a drive frequency range from 1Hz to 10Hz, but its behavior was different in higher drive frequencies beyond 15Hz due to the occurrence of resonance. On the basis of the above experimental results, the bending characteristics of PCAs revealed different behavior depending on applied electric fields, drive frequencies as well as boundary conditions. Therefore, by investigating drive frequencies together with applied electric fields, actuating performance can be easily controlled and PCAs which were fabricated for this study will be sufficiently applied to pumping devices.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권3호
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• pp.22-30
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• 2006

본 논문은 초소형 비행체 날개 주위의 공기흐름 조절을 위한 IPMC 작동기로 구동되는 ZNMF 펌프의 체계적인 설계 및 해석 기법을 소개한다. IPMC는 낮은 인가전압에서 큰 굽힘 변위를 발생시키며, 공기 중에서도 작동이 가능하고, 작은 크기로 손쉽게 제작할 수 있기 때문에 소형 펌프의 작동 막으로 매우 적합한 재료이다. 본 연구에서는 수치해석 기법을 이용하여 최대 작동 체적을 발생시키는 IPMC 작동 막의 최적 형상을 찾고, 이러한 최적형상에 기초하여 슬롯을 갖는 ZNMF 펌프를 설계하였다. 이후 초소형 비행체의 비행속도, 펌프 작동 막의 구동 주파수(~ 40 Hz), 슬롯을 통과하는 공기의 속도 등을 이용하여 무차원화 된 진동수와 모멘텀 계수를 구하였고, 설계된 ZNMF 펌프가 초소형 비행체 날개의 공기흐름 조절에 적용이 가능함을 보였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.641-644
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• 2005

The aim of this research is to evaluate the relationship between the total effective moment $(M^E)$ and Bemoulli-Euler bending moment (M) when the ply orientations of UD CFRP in Piezoelectric Zirconate Titanate Composite Actuator (PZTCA) are changed. The obtained results as follows. Firstly, as the performance test results by the CFRP ply orientation, the performance of [0] and [90] were stable. However, while the performance of [+45] was suddenly decreased after 5 hours. Secondly, the change of $M^E$ by the CFRP ply orientation was evaluated. As the CFRP ply orientation was increased from [0] to [+60], the $M^E$ were gradually decreased. However, they became a little bit increased from [+60] to [90]. Finally, after the change of M by the CFRP ply orientation was evaluated, it was found that $M^E=2.2M$ was valid for just [0] and that there was a relationship between $M^E$ and M according to the ply orientation.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권8호
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• pp.870-879
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• 2007

In this study, various damage modes in bending unimorph piezoelectric composite actuators with a thin sandwiched PZT plate during bending fracture tests have been evaluated by monitoring acoustic emission (AE) signals in terms of waveform and peak frequency as well as AE parameters. Three kinds of actuator specimens consisting of woven fabric fiber skin layers and a PZT ceramic core layer are loaded with a roller and an AE activity from the specimen is monitored during the entire loading using an AE transducer mounted on the specimen. AE characteristics from a monolithic PZT ceramic with a thickness of $250{\mu}m$ are examined first in order to distinguish different AE signals from various possible damage modes in piezoelectric composite actuators. Post-failure observations and stress analyses in the respective layers of the specimens are conducted to identify particular features in the acoustic emission signal that correspond to specific types of damage modes. As a result, the signal classification based on waveform and peak frequency analyses successfully describes the failure process of the bending piezoelectric composite actuator exhibiting diverse failure mechanisms. Furthermore, it is elucidated that when the PZT ceramic embedded actuators are loaded mechanical bending loads, the failure process of actuator specimens with different lay-up configurations is almost same irrespective of their lay-up configurations.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권2호
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• pp.120-127
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• 2006

The fatigue behavior of LIPCA was so sensitive to the manufacturing condition, the environmental factors and the change of the test apparatus. Therefore, we could be considering not only the relationship between the stroke range $({\Delta}h)$ and actuating frequency but also the relationship between the stroke range $({\Delta}h)$ and the total effective moment $(M^E)$. Thus, this study proposed the calculation method of the applying $M^E$ when the $({\Delta}h)$ of LIPCA was increased from 1.mm to 20mm. To estimate the relationship between the total effective moment $(M^E)$ and the Bernoulli-Euler bending moment (M) was reviewed. And the residual stress distribution of LIPCA and THUNDER using the CLT was evaluated. In conclusions, converting the $({\Delta}h)$ of LIPCA to the radius of curvature (p) and calculating the $(M^E)$, it was found that the p by the $M^E$ changed similarly as the $({\Delta}h)$. It was found that the $M^E$ was 2.2 times as the M. While CFRP and PZT of LIPCA, which had the superior compressive characteristic, had the compressive residual stress, GFRP was subject to the tensile residual stress. Since this reversed configuration between the compressive residuals stress and the tensile one was made, the requirement of the stroke range $({\Delta}h)$ increase was satisfied.

• Composites Research
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• 제23권3호
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• pp.31-36
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• 2010

서로 다른 CNF(탄소 나노섬유) 함유량을 가진 신 재료인 CNF/폴리피롤(PPy) 복합재료 필름들이 세계 최초로 화학적 전해 중합법으로 제조 되었다. 기존의 물리적 혼합법으로 제조된 필름과 비교하면 재료의 유연성이 매우 증가하였다. 복합재료와의 비교를 위해서 순수 폴리피롤 필름 역시 전해중합 방법으로 제조되었다. 전자주사현미경(SEM)으로 재료 샘플의 전극면, 용액면, 단면을 각각 촬영하여 그 재료 특성을 분석하였다. 각 복합재료 샘플의 전기전도성은 4점 탐침법으로 측정 되었다. 각 필름의 전도성은 두께가 0.013cm인 순수 PPy 필름은 79.33S/cm, 두께가 0.018cm이고 CNF 함유량 5% CNF/PPy 필름은 93S/cm, 두께가 0.017cm이고 CNF 함유량 10% CNF/PPy 필름은 126S/cm으로 측정되었다. CNF의 함유량이 증가할수록 PPy의 전도성이 크게 증가하는 것으로 확인되었으며, CNF/PPy 복합재료의 좋은 전도성은 소형의 굽힘 작동기로 사용될 수 있는 가능성을 높인다. 이를 입증하기 위해서 공기 중에서 작동 가능한 PPy 굽힘 센서를 설계하여 유한요소법으로 해석하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.210-215
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• 2008

This paper presents an experimental study on a bending actuator with a shape memory alloy wire. In this study, we introduced design process and experimental result of the bending actuator. The bending actuator consists of a SMA wire, springs, and a glass/epoxy strip. In the bending actuator, springs were used to restore the SMA wire to its initial shape right after actuation. To obtain properties of the SMA wire, DSC test was performed and the behavior of the SMA wire under different loadings was observed. Finally, the proposed bending actuator shows reasonable actuation behavior with relatively lower power consumption, fast response and effective efficiency.

• Composites Research
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• 제20권3호
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• pp.50-54
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• 2007

본 연구에서는 IPMC의 기본적인 기계적 특성을 알아보았다. 기전폴리머의 한 종류인 IPMC는 굽힘형 작동, 가벼움, 저전력 소모, 유연성 등의 많은 장점을 가진 재료이다. 따라서 IPMC는 생체모방형 작동기와 센서로서 많은 가능성을 가지고 있다. 이런 가능성을 바탕으로 IPMC를 실제로 응용하기 위하여 IPMC의 변형, 구동력, 주파수 응답 등 기본적인 기계적 특성을 연구하였다. 우선 이온교환폴리머의 한 종류인 네피온 용액을 사용하여 여러 가지 두께의 네피온 막을 만들고, 무전해 도금을 통해 IPMC를 제작하였다. 이렇게 제작된 IPMC의 규격, 인가 전압에 따른 변형, 구동력, 주파수 응답 특성에 관한 실험을 수행하고, 실험 결과를 통해 IPMC 성능의 실험식과 등가 강성 모델을 수립하였다.

• 전자공학회논문지 IE
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• 제43권4호
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• pp.28-36
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• 2006

본 연구에서는, 팔의 4가지 운동을 구별할 수 있는 계측 시스템과, 구별된 팔의 운동 위치를 추정할 수 있는 제어 알고리즘에 관하여 기술한다. 먼저 4가지(굽히기와 펴기, 내전과 외전) 운동을 구별하기 위해 굽혀진 정도를 측정할 수 있는 전기 저항 형태의 굽힘 센서를 사용한다. 이 센서를 왼팔의 상완 이두근과 오구완근에 1개씩 부착한다. 부착된 두 개의 센서로부터 출력되는 신호는 증폭기와 필터 등으로 구성된 계측 시스템을 통과한다. 이 시스템에서는 상완이두근에 부착된 센서 신호는 굽히기와 펴기 운동 중에서만 On/OFF 작동을 하도록 하고, 오구완근에 부착된 센서 신호는 모든 운동에 작동하도록 설계하였다. 이렇게 출력된 신호들로부터 4가지 운동은 구별하여 출력하고, 출력된 신호들로부터 팔의 운동 위치를 측정한다. 마지막으로, 제안된 알고리즘의 효용성을 입증하기 위해 RC 서보 모터와 포텐션미터로 구성된 2자유도의 인공팔을 제작하여 실험한다. 실험을 통해 인공 팔의 위치는 모터의 회전 관성, 센서의 노이즈 등으로 실제 팔의 위치와 차이가 발생하였다 이 오차를 감소하기 위해 오차값과 오차의 변화값에 근거한 퍼지 PID 제어기를 사용하였고, 이로써 오차가 5도 이내로 감소되었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.110-119
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• 1993

본 논문은 자동변속기를 탑재한 차량에서 에어콘(air condition)을 작동시키고, 공 회전시 기어의 변속을 "D"단에 두었을 때 실내에서 발생하는 이상음의 원인규명 및 해결 방 법에 관한 연구 결과를 논하고자 한다. 이 이상한 소음의 원인을 규명하기 위하여 실린더 내부의 연소압력, 메인 베어링캡(main bearing cap)의 진동, 엔진 마운팅 보스의 진동 및 차 량의 실내소음을 동시에 측정하여 분석하였으며 이 결과에 의하면 이상음의 원인은 크랭크 샤프트(crank shaft)의 굽힘진동이 파워플랜트(power plant)를 가진하여 진동을 증가시키고, 이 진동이 마운팅 보스를 통하여 차량의 차체에 전달되며, 차체의 진동에 의해서 발생하는 고체 전달음(structure-borne noise)이었다. 또한 이상음의 주기는 주파수 성분은 200-400Hz 이었다. 이 이상음은 크랭크 샤프트의 댐퍼 풀리의 질량을 저감하여 크랭크 샤프트의 동특 성을 개선함으로서 해결가능하고, 혹은 점화시기를 지연하여 연소 압력을 낮춤으로서 해결 가능하다.