• 전기의세계
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• v.44 no.11
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• pp.16-20
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• 1995

본 연구에서는 소자 designer의 측면에서, 회로 designer가 원하는 AC/DC 특성을 만족시키기 위한 HEMT의 구조 및 물리적 변수를 추출하고, 또한 압전세라믹 Transformer를 실제의 적용 예로 들어서 소자의 전기적 특성을 만족시킬 수 있는 세라믹 소재의 물리적 특성의 선택 방법 및 그 조건을 제시하고, 전기적 특성을 만족시킬 수 있는 압전세라믹 Transformer의 구조를 결정하는 분석차례 및 적용방법을 소개하고자 한다. 아울러 향후에 각 소자의 생산을 위한 preproduction line에서의 효율적인 inverse engineer의 연구 및 그 이용 가능성에 대해 기술하고자 한다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.41 no.3
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• pp.216-220
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• 2004

This paper is concerned with the development of stacked ceramic thin actuation layer IDEAL (InterDigitated Electrode Actuation Layer) using d$_{33}$ actuation mechanism of piezoelectric ceramic. Most of the thin piezoelectric actuators are operated with d$_{31}$ actuation mechanism. Many kinds of piezoelectric ceramic actuators are strived now to improve the actuation performance. One of efforts to improve performance of piezoceramic actuators is the research trying to develop an actuator using the piezoelectric coefficient d$_{33}$ . The piezoelectric coefficient d$_{33}$ is almost twice larger than piezoelectric coefficient d$_{31}$ . Therefore, the induced strain of PZT thin layer with d$_{33}$ 3 actuation mechanism is bigger than that with d$_{31}$ actuation mechanism. The AFC(MIT) and LaRC-MFC$^{TM}$ which is developed by a research team of NASA Langley Research Center used d$_{33}$ actuation mechanism with surface interdigitated electrode to enhance its actuation performance. But their actuation mechanism is not perfect d$_{33}$ actuation mechanism since the interdigitated electrodes are placed at the surface of the actuation layer. In this research, the stacked ceramic thin actuation layer with imbedded interdigitated electrode is designed and manufactured. The actuation strain of stacked ceramic thin actuation layer is measured and compared with the actuation strain of the LaRC-MFC$^{TM}$. The comparison shows that the developed stacked ceramic thin actuation layer can produce 15% more actuation strain than LaRC-MFC$^{TM}$.> TM/.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.826-829
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• 2004

휴대폰이나 PDA등의 카메라 렌즈구동용으로 탑재 가능한 소형 압전 초음파 리니어 모터를 개발하였다. 선형 동작을 위한 구동력은 압전 세라믹과 1개 또는 2개의 세라믹으로 이루어진 uni- 또는 bimorph 형태의 압전 엑츄에이터에서 얻을 수 있다. 즉 초음파 영역의 펄스형태의 전압을 인가함으로써 정 또는 역의선형 운동과 인가하는 전압의 주기에 따라 정밀한 위치조절이 가능하고 제조공정이 용이하고 구조가 간단한 것을 특징으로 하는 모터이다. 본 연구에서는 소형 압전 초음파 리니어 모터의 원리와 동작특성을 고찰하였다.

• International Journal of Highway Engineering
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• v.14 no.2
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• pp.37-44
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• 2012

Natural disasters such as hurricanes, floods frequently occurs in the world. The cause of the natural disasters that occurs due to global warming because of increasing of global greenhouse gas emissions. To prevent the global warming, lots of researchers are studying renewable energy area. In order to protect grobal warming, government is trying to reduce green gas emissions under "Low Carbon Green Growth Policy" and investing climiate-friendly industries such as renewable energy harvesting. Research team is developing a renewable energy system that harvests mechanical energy imparted to road from driving vehicles and generates it into renewable electricity. This paper presents the research results of size effect of the piezoelectric ceramic and connection of piezoelectric ceramics. Power characteristics of piezoelectric ceramic as function of experimental variables were measured and analyzed.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.56-56
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• 2008

최근, 비납 또는 납의 함량을 줄인 압전 세라믹에 대한 관심이 증가하고 있고, 그에 따른 여러 연구가 활발히 이루어지고 있다. 납을 포함하는 세라믹은 높은 소성온도에서 납의 휘발로 인한 특성저하와 환경오염 등이 문제가 된다는 것을 우리는 익히 알고 있다. 그렇기 때문에 PZT계 세라믹스를 대체할 우수한 특성을 가지는 새로운 비납 세리믹스의 조성개발이 시급하다. 비납계 세라믹스 중에서 NKN계를 바탕으로 하는 세라믹스는 가장 기대되는 재료이다. 일반적인 소성에서 순수한 NKN 세라믹은 가장 높은 압전 $d_{33}$상수가 100 pC/N이 넘지 않는다. 그런데 페로브스카이트 구조로된 NKN세라믹스의 A-site에 $Li^{1+}$이온을 치환하면 압전 특성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 압전세라믹에서 분극처리는 필수적인데 분극처리는 압전성을 부여할 뿐 아니라 다른 물성도 변화시킴은 잘 알려져 있다. 그러므로 그에 대한 연구 또한 중요한 의미를 갖는다. 따라서 이번 연구에서는 NKN세라믹스에 $Li_2CO_3$를 소결조제로 첨가하여 시편을 제작하였고, 제작된 시편의 특성을 분극전계에 따라 조사하였다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.17 no.8
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• pp.48-57
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• 1998

본 논문에서는 순수 압전세라믹에 비해 동등이상의 압전특성을 가지면서도 음향임 피던스가 월등히 낮은 1-3형 압전복합체를 이용한 탐촉자의 개발에 관해 연구하였다. 압전 복합재료 탐촉자는 그 자체만으로 측정대상체와의 음향임피던스 차를 최소화하여 별도의 정 합층을 필요로 하지 않는 특징을 가진다. 이를 위하여 본 연구에서는 복합재료에 사용되는 고분자 재료의 물성값 설계와, 압전세라믹과의 적절한 배합구조와 형상의 결정에 설계의 주 안점을 두었다. 그 결과를 바탕으로 압전복합체 초음파 트랜스듀서 시작품을 제작하고 그 성능을 분석하였으며, 이론적인 시뮬레이션 결과와의 비교를 통해 설계이론의 타당성을 검 증하였다. 본 연구에서는 수립되어진 압전복합체 트랜스듀서의 설계 및 제작기법은 향후, 측 정대상체와의 정합을 위해 정합층에 대해 복잡한 설계 및 제작공정을 거쳐야하는 다양한 탐 촉자 개발에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.13 no.11
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• pp.5409-5415
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• 2012

Piezo ceramic actuator is used for various industrial products such as spray, dispenser, and valve control etc. Since the deflection of the piezo ceramic element depends on the applied voltage, it is required a power amplifier with high voltage supply for driving the piezo ceramic actuators. In this paper, we develop a simple H-bridge type power amplifier and a compact flyback type high voltage switching mode power supply for piezo ceramic actuators. It is easy to adjust the amount of energy input to piezo ceramic actuator by pulse-width-modulation with H-bridge type power amplifier.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.94.2-94.2
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• 2012

에너지 하베스터에 적용 가능한 $0.72Pb(Zr_{0.47}Ti_{0.53})O_3-0.28Pb((Ni_{0.55}Zn_{0.45})_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ (PPZNN) 후막세라믹의 구조적 압전 특성을 조사하였다. $850^{\circ}C$에서 하소를 마친 파우더를 72시간 볼 밀링 처리한 후, 테잎 캐스팅 공정을 이용하여 0.3mm의 두께로 PPZNN 압전 세라믹을 제조하였다. $900^{\circ}C$에서 $1200^{\circ}C$까지 다양한 온도에 소결하여 온도가 증가될수록 정방형 구조로 상전이 거동하는 모습을 보였으며, 특히 $1050^{\circ}C$에서 소결된 PPZNN후막 세라믹은 이차상이 없는 고밀도의 미세구조가 관찰되었다. $d_{33}$=440 pC/N 그리고 kp = 0.46의 우수한 압전 특성을 보였으며, 에너지 변환 성능을 나타내는 $d33{\cdot}g33$ 값은 약 $20439{\times}10^{-15}\;m^2/N$ 로 매우 우수하였다. PPZNN후막 세라믹을 유니몰프 켄틸레버 형태로 제작하여 발전 평가하였을 때 저항이 470 $k{\Omega}$에서 969 ${\mu}W$ (4930 ${\mu}W/cm^3$)로 관찰되었다. PPZNN 후막 압전 세라믹은 향후 압전에너지 하베스터 소재로 다양한 응용분야에 사용될 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.85-85
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• 2009

본 연구에서는 압전 세라믹과 고분자를 혼합한 복합체를 제작하고 이러한 재료로부터 발생될 수 있는 미소 전력량을 조사하였다. 압전 세라믹으로는 0.2(PbMg1/3Nb2/3O3)-0.8(PbZr0.475Ti0.525O3)와 고분자는 PVPF-TrFE (6:4)를 사용하였다. 고분자와 압전 세라믹 분율을 1%, 5%, 10%, 30%, 50%로 변화하였으며, 구조는 0-3 복합재료 및 1-3 재료를 제작하였다. 제작한 결과 0.3 복합재료에서는 분율이 10%에서 가장 큰 전력량이 발생되었고, 1-3 복합재료에서는 분율이 30%에서 최대 값을 나타내었다. 이러한 결과들을 간단한 식을 이용하여 분석을 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.307-307
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• 2010

최근 유한연료의 고갈로 인해 세계 유가가 불안정 됨으로서 대체 에너지에 대한 연구가 많이 진행 되고 있다. 특히 압전 소자를 이용한 에너지 하베스팅은 압전 역효과를 이용한 것으로서 주변에서 무의미하게 버려지는 진동이나 바람, 열 에너지를 실 생활에 사용할 수 있는 전기 에너지로 변환할 수 있는 유망한 기술 중 하나이다. 이러한 에너지 하베스팅 기술은 일본과 같은 선진국에서 이미 지하철 및 일반 다리와 같이 진동이 극히 많은 곳에서 응용되고 있다. 이러한 에너지 하베스팅 기술을 응용 하려면 전압출력 계수($g_{33}$)가 높아야 한다. 이것은 압전 d 상수와 유전상수에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있다. 현재가지 응용되는 압전 하베스팅 조성은 Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT)를 기초로한 세라믹이 응용되고 있다. Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT) 세라믹은 Morpohotropic phase boundary(MPB)에서 전기기계 결합계수 (kp) 와 기계적 품질계수 (Qm) 이 각각 0.5와 500으로 우수한 특성을 나타낸다. 또한 큐리온도 (Tc) 도 $400^{\circ}C$로 온도 안정성 또한 높다. 하지만 $1000^{\circ}C$ 이상에서 소결하는 PbO는 소결 중 급격한 휘발로 환경적 오염 뿐 아니라 특성의 저하를 야기시킨다. 그래서 몇몇 나라에서는 그 사용을 제한하고 점차적으로 사용을 줄여 나가고 있는 동시에 PbO가 첨가되어 있지 않은 Lead-Free 세라믹의 연구가 많이 진행되고 있다. Lead-Free 세라믹 중 alkaline niobate를 기초로 한 페로브스카이트 구조의 ($Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3$ (NKN) 은 PbO를 기초로 한 세라믹을 대체할 유망한 후보자 중 하나이다. 하지만 NKN세라믹의 K 성분의 조해성 및 고온에서의 휘발로 인해 일반 적인 소결 방법으로는 고밀도의 세라믹을 얻기 매우 어렵다. 그래서 Hot pressing, Hot forging, RTGG(Reactive Template Grain Growth), SPS(Spark plasma Sintering)와 같은 특별한 소결 법을 이용하거나 $K_8CuNb_4O_{23}$(KCN) 이나 $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$(KCT) 등을 첨가하여 그 소결성을 향상 시키는 방법도 있다. 또한 압전 d상수를 향상 시키기 위해 $Nb_2O_5$나, $La_2CO_3$, $CeO_2$, $Li_2CO_3$ 등을 치환함으로써 압전 d상수를 향상 시켜 전압출력 계수를 높이는 연구 또한 많은 보고가 되어 있다. 특히 $Li_2CO_3$의 첨가는 일반 적인 소결 방법으로도 밀도의 조밀함을 향상 시켜 그에 따른 높은 유전율과 전기기계 결합계수, 압전 d상수를 가져 많은 연구가 되어지고 있다. 그래서 본 연구에서는 일반적인 ($K_{0.5}N_{0.5})_{1-x}Li_x(Nb_{0.96}Sb_{0.04})O_3$ + 0.2mol%$La_2O_3$ + 1.2mol%$K_8CuNb_4O_{23}$ 세라믹에 x(=Li) 치환에 따른 유전 및 압전특성을 조사하였다.