• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.32-35
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• 2011

전기역학적 임피던스(electromechanical impedance)를 이용한 구조물 건전성 모니터링(structural health monitoring; SHM) 기술은 구조물의 주요 부재에 압전센서를 부착하여 이로부터 획득한 임피던스 신호의 변화를 관찰함으로써 구조물의 국부적 상태를 실시간으로 진단하는 것이다. 임피던스는 손상뿐만 아니라 외부 온도에도 민감하게 반응하기 때문에 구조물 진단 결과에 상당한 오차를 유발할 수 있으므로 이에 대한 보상을 수행해야 한다. 따라서 본 논문에서는 온도변화가 임피던스 기반 진단 결과에 미치는 영향을 PZT 센서를 사용하여 실험적으로 연구하였다. 리액턴스(reactance)의 주성분 분석(Principal Component Analysis; PCA)을 통해 도출된 첫번째 주성분과 저항(resistance)으로부터 계산된 손상지수 사이의 관계를 분석함으로써, 온도변화에 의해 구별되지 않았던 손상을 보다 확연하게 구별 할 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.349-349
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• 2013

질화물 기반 물질은 발광다이오드의 효율 향상과 함께 널리 연구되는 물질의 하나이다. 그러나, 고유의 물성적 특성으로 인한 압전전기장 효과는 넓은 가시광영역에서 궁극적 효율 달성을 위한 장애가 되고 있다. 이를 극복하기 위한 방법 중 하나는 나노 구조이며, 특히 비극성면을 통한 나노구조의 구현은 압전전기장 효과를 제거할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 현재까지 이를 위한 질화물 나노로드의 구현은 보통의 경우 발생하는 반극성면의 발현으로 인해 기술적 어려움이 많았다. 이를 위해 제시되는 방법 중 하나인 반복적 성장 기법을 통한 본 그룹의 성공적 나노로드의 구현과 함께, nucleation 조건의 변화에 따른 성장 과정을 분석하여 미래의 고효율 3차원 나노구조 발광 소자를 위한 단서를 제공하고자 한다. Fig. 1은 수소(a)와 질소(b)를 850도부터 1,050도까지 성장 온도를 달리하여 성장했을 때의 모양 변화를 나타내며 이를 통한 GaN nanorod 성장 영향에 대하여 논하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.28 no.2
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• pp.133-142
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• 2004

In this article, the constitutive relations of three types of piezoelectric benders, which are a unimorph bender, a bimorph bender and a triple-layer bender, are derived based on the beam theory under the quasi-static equilibrium condition. The relation coefficients are described as the geometry and material properties of the benders. More general constitutive relations involving fixed-free, fixed-roll, and fixed-simply supported boundary conditions under the inconsistent length condition between the piezoelectric layer and the nonpiezoelectric one are discussed. The complicated constitutive relations can be easily calculated and checked by using the symbolic function in ‘Mathematica’. The relation coefficients for the benders are plotted in three dimensional graph using the developed program.

• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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• spring
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• pp.381-384
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• 2002

이종 매질에서 초음파전달은 각 매질의 음향임피던스에 영향을 받는다. 초음파진동자로 사용되는 압전소자와 매질로 가장 많이 사용되는 물은 음향임피던스 차이가 크므로 경계면에서 투과율이 감소한다. 이를 개선하기 위해 압전소자와 물 사이에 음향정합층을 삽입하여 사용한다. 정합층은 1 layer로 사용되는 경우도 있지만, 넓은 대역폭을 요구하는 분야에서는 2 layer가 사용된다. 본 논문에서는 1 layer 정합층를 갖는 초음파 트랜스듀서에 대해 시간영역에서 해석하는 기법을 분석하였으며, 이를 근거로 매질 사이의 물리적 특성을 고려하여 2 layer 정합층을 갖는 초음파트랜스듀서를 해석하였다. 해석결과 2 layer 정합층일 경우 1 layer에 비해 공진주파수에서의 이득은 감소하였으나 대역폭이 증가됨을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.25 no.6
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• pp.92-98
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• 2008

The target of this paper is to study on the usefulness of the SSHI technique as a wireless electrical power supply when it is driven by mechanical vibrations of low frequency. A THUNDER series a piezoelectric material (TH7-R), which has been developed by a NASA engineer is selected for this study. A mechanical motion vibrator supplies piezoelectric material with mechanical energy. An optical fiber sensor and a pulse generating circuit are used to accomplish the parallel-SSHI technique. As a result of this study, energy harvesting using SSHI technique results in a significant increase of the electrical power flow.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.666-669
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• 2010

여러 가지 지하시설물 중 국가 주요 자원의 수송망을 책임지는 주요구조물인 수도관, 가스관등의 배관구조물은 접근이 쉽지 않은 지하공간에 복잡하게 연결되어 있어 그 중요성에 비해 유지, 관리, 보수가 쉽지 않았다. 이러한 배관구조물을 균열, 조인트 풀림 등의 손상으로부터 보다 안전하고 효율적으로 관리하기 위하여 상시적 배관구조물 손상진단기법을 연구하였다. 이를 위해 배관 구조물 시험체에 볼트풀림, notch 등과 같은 손상에 대하여 대표적인 압전센서인 PZT와 MFC를 부착하고 임피던스기법 및 유도 초음파기법을 적용하여 볼트풀림개수, notch 손상개수 증가에 따른 출력신호를 반복 계측하였다. 객관적인 평가를 위해 계측된 신호를 신호처리기법인 웨이블렛 변환을 수행하고, RMSD 및 1-CC의 손상지수를 사용하여 구조물손상을 정량화 시켰으며 이를 토대로 구조물의 건전성의 기준이 되는 임계값을 설정함으로서 임피던스와 유도초음파 두 검색기법을 이용한 상시적 배관구조물 건전성 모니터링의 가능성을 살펴보았다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.658-661
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• 2010

본 논문에서는 교량의 볼트 체결부, 응력집중부 등 손상의 발생이 유력한 위치에 부착된 압전센서-무선 임피던스 센서노드를 통해 구조물의 건전성을 지속적으로 모니터링 하는 시스템을 소개하였다. 임피던스 기반 건전성 모니터링에 있어서 구조물에 발생하는 손상에 따라 민감하게 반응하는 주파수 성분이 달라지기 때문에, 이러한 주파수 영역을 자동으로 결정함과 동시에 손상에 관한 정보를 획득하기 위하여 인공신경망 기법을 적용하였다. 제안된 기법은 기존에 구축되어 있는 데이터베이스를 기반으로 구조물에 발생한 손상의 종류 및 손상의 정도를 판단하는 것을 목적으로 한다. 무선 임피던스 센서노드-인공신경망 기반 손상탐색 통합 시스템은 실제 강교량에서 발생한 볼트풀림, 균열 등 국부적인 손상의 진단을 위하여 적용되었으며, 그 유효성을 입증하였다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.33 no.1
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• pp.14-19
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• 2013

Nonlinearity parameter is an inherent property of materials measuring fundamental acoustic amplitude($A_1$) and second harmonic amplitude($A_2$). However, measurement of $A_1$ and $A_2$ has complex calibration procedure, many researchers prefer to measure relative nonlinearity parameter rather than absolute nonlinearity parameter. But, relative nonlinearity parameter is only detect materials degradation with various degradation samples, it is limited application in determining third order elastic constants of materials. Therefore, in this study, the piezoelectric detection method is adopted to measure absolute nonlinearity parameter due to experimental simplicity compare to capacitive detector. Linearity of measurement system is verified by $A_1^2vsA_2$ plot, and we measured ultrasonic nonlinearity parameters of fused silica and Al2024-T4.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.10d
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• pp.65-67
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• 2006

압전현상을 응용하여 설계, 제작되는 기존의 초음파 모터는 기계적인 구조가 단순하여 설계가 비교적 용이한 장점을 갖추고 있는 반면, 그 해석에 있어서는 전통적일 수치해석적인 방법을 사용하고 trial-and-error에만 의존하는 설계 방식으로 인하여 과학적으로 최적화된 설계가 이루어지지 않음으로써 초음파 모터의 효과적인 설계가 이루어지지 않는 문제점이 존재 하였다. 따라서 본 연구에서는 3차원 유한요소법과 확률론적 최적화 기법인 진화전략 알고리즘을 이용하여 초음파 모터의 설계에 대한 최적화 기법을 제시하고 제시된 최적화 기법을 이용하여 소형 초음파 모터 중 Micro-Positioning Actuator(MPA)의 설계 및 해석을 수행하여 그 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1995.04a
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• pp.246-251
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• 1995

유연구조물의 진동제어를 위해 압전필름 작동기를 사용하였고 이와 연계하 여 샘플링 과정을 고려한 DSMC를 구성하였다. 변수변화 및 외란의 경계치 를 알고 있다는 가정하에 시스템을 이산화시킨 후 제어기를 설계하였다. 일 반적으로 연속시간 시스템의 이산화 과정에서 정합조건의 가정이 보장되지 않기 때문에 제어기 설계시 이를 배제하였다. 이산시간 리아푸노프 이론을 근거로 DSMC의 존재성을 도출하였고, 이것에 기초하여 슬라이딩 모드가 발생되도록 불연속제어기를 설계하였다. 이때, 불연속게인을 상수로 하지 않고 RP의 위치에 따라 계속 새롭게 수정함으로써 슬라이딩 영역을 최소화 하였다. 그리고 기존의 DSMC 기법상에서 발생되는 슬라이딩 영역의 문제를 .betha. 등가제어기를 이용하는 이원화 방법으로 극복하였으며, 컴퓨터 시뮬 레이션을 통하여 제안된 기법의 설계 효율성 및 제어기의 강건성을 입증하였다. 향후, 제안된 기법에 대한 실험적 고찰 및 중요 제어인자에 대한 연구가 계속적으로 수행될 예정이다.