• 한국세라믹학회지
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• 제37권9호
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• pp.871-878
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• 2000

본 연구는 3mol% Pb(Sb$_{1}$2/Nb$_{1}$2/)O$_3$가 첨가된 상경계 영역의 Pb(Zr,Ti)O$_3$(PSN-PZT) 세라믹스에 대하여 RT66A와 광섬유센서를 이용하여, 교류강전계 하에서 압전 및 유전특성을 조사하였다. PSN-PZT 세라믹스의 압전 및 유전 특성에 미치는 non-180$^{\circ}$분역 재배열의 영향을 평가하기 위하여 RT66A와 MTI-2000 Fotonic$^{TM}$ sensor를 이용하여 인가전계와 주파수의 함수로 전계유기변위를 측정하였다. 그 결과, 교류강전계 하에서 전계유기변위는 강전계, 저주파수에서 큰 이력현상을 나타내고, 전계유기변위로부터 결정된 유효압전상수는 주파수가 감소할수록 증가하는 거동을 나타내고 있으며, 이러한 거동은 non-180$^{\circ}$분역 재배열의 영향으로 해석되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권6호
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• pp.623-628
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• 2010

본 논문은 풍력에 의해 구동되는 압전효과 기반의 무구속 휴대용 전원 장치를 제안한다. 기계적 에너지를 효율적으로 변환하는 메커니즘의 한가지로 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 압전효과를 이용하는 방법이 있다. 압전효과는 주기적으로 변하는 응력을 필요로 하지만, 자연 바람은 거의 일정한 속도를 보이거나, 변화하더라도 매우 느리고 불규칙적인 주파수를 갖기 때문에, 효과적으로 전기적 에너지를 얻어내기 힘들다. 본 연구에서는 바람을 프로펠러에 통과시켜, 손쉽게 주기적으로 변하는 응력을 만들어내고, 이를 압전외팔보에 전달하여 효율적으로 에너지를 변환하였다. 본 연구결과는 유비쿼터스 센서네트워크 시스템에 대한 에너지 공급의 실질적인 해결책이 되리라고 기대된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 추계학술대회 논문집 Vol.18
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• pp.27-28
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• 2005

본 연구에서는$Cr_2O_3$ 와 $Nb_2O_5$ 를 첨가한 $Pb(Zr_{0.54}Ti_{0.48})O_3$ 세라믹스에서 $Nb_2O_5$ 첨가량에 따른 소결 및 압전, 유전특성을 조사하였다. $Pb(Zr_{0.54}Ti_{0.48})O_3$ + 0.2 wt% $Cr_2O_3$ + wt% $Nb_2O_5$ ($0.{\sim}2wt.%$)의 첨가량에 따른 압전, 유전특성 및 미세구조에 관해 연구하였다. 본조성에서 $Nb_2O_5$ 첨가량이 증가함에 따라 입경의 크기는 증가하였으며, 0.5 wt% $Nb_2O_5$ 첨가조성에서 $4\sim5\mu m$의 최대 평균입경을 보이다가 그 이상의 첨가 조성에서 급격히 감소하였다. 유전상수와 kp 는 $Nb_2O_5$ 첨가량이 1.0 wt% 조성까지 증가하였다가 그 이상 조성에서 감소하였다. $Nb_2O_5$ 첨가량이 증가함에 따라 삼방정(rhombohedral)구조에서 정방정(tetragonal)구조로 상전이 일어났으며, 본 조성의 상경계 영역인 0.5 wt% 조성에서 $\varepsilon_r$ = 730, $k_p$ = 0.72, $d_{33}$ = 450, $g_{33}$ = 70의 우수한 압전 특성을 나타내었다. 이러한 조성은 접촉센서용 복합압전소재의 실용가능성을 제시하였다.

• 한국음향학회지
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• 제8권1호
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• pp.75-80
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• 1989

단일모드 광섬유를 이용하여 호모다인 검출방식으로 동작하는 Mach-Zehner 광섬유 간섭계를 구성하여 공기중 음압반응을 조사하였다. 광섬유 간섭계 센서가 직각조건에서 동작하도록 하기 위해 기준 광섬유에 원통형 압전신장기를 사용하는 신호안정화 장치를 제작하였다. 이는 온도변화나 주위환경의 영향에 관계없이 광섬유 간섭계 센서의 감도를 최대의 크기로 일정하게 유지시켜 준다.

• 센서학회지
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• 제19권4호
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• pp.313-319
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• 2010

Vibration energy harvesting is an attractive technique for potential powering of low power devices such as wireless sensors and portable electronic applications. Most energy generator developed to date are single vibration frequency based, and while some efforts have been made to broaden the frequency range of energy harvester. In this work, The effect of energy harvesting were investigated at various vibration frequencies, vibration beams, vibration point and test masses. The maximum output voltage of the bimorph piezoelectric cantilever was shifted according to vibration point. Vibration frequency with maximum output voltage decreased with the increasing length of vibration beam and increasing test mass. The sample with vibration beam length 0.5 L generated a peak output voltage of 32 $V_{rms}$ and shows a 45 % increase in voltage output in comparison to the corresponding original bimorph. It was found that a piezoelectric bimorph has a possibility to be as the energy harvesting cantilever, which is successfully tuned over a vibration frequency range to enable a maximum harvesting energy.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2023년도 추계학술발표대회
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• pp.1004-1005
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• 2023

본 연구에서는 PVDF 압전 센서와 IR 체온 센서 등을 활용하여 비접촉, 무(無) 구속 방식으로 요람에 있는 영유아의 바이탈 신호를 상시 측정하여 '영아 돌연사 증후군' 등 위험한 상황에 빠졌을 때 애플리케이션을 통하여 즉각 보호자에게 알리고 대처 방안을 제시하며, 상시 영·유아 모니터링이 불가능한 맞벌이 부모 등에게 자동 상태 경보 서비스를 제공하기 위하여 스마트 요람을 개발하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권5호
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• pp.369-376
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• 2014

항공기 구조물 표면에 발생하는 외부 충격은 크랙과 같은 손상을 발생시킬 수 있으며 이는 차후 큰 결함을 야기하기 때문에 충격과 손상을 탐지하고 위치를 추정하는 것은 구조 안정성 모니터링에 있어 중요한 부분이다. 본 연구에서는 능동, 수동 센싱기법을 조합한 L-형상 압전체 센서 배열을 사용하여 충격과 손상을 탐지할 수 있는 기법을 개발하였다. 수동 센싱기법으로 1개 센서군 당 3개의 센서를 L-형상으로 배치하여 충격 발생 각도를 추정하고 2개의 센서군을 사용하여 충격위치를 탐지하는 방법을 도입하였다. 이 수동 센싱기법을 유도초음파 기반의 능동 센싱기법에 확대 적용하여 동일한 압전소자로 충격 탐지와 더불어 손상을 탐지할 수 있는 방법을 개발하였다. 이 기법은 방향에 따른 파동의 속도 변화와 같은 구조물에 대한 정보 없이도 위치 추정이 가능하여 비등방성 구조 내에서도 정확한 충격 및 손상 위치 정보를 얻을 수 있다. 개발된 기법을 날개 형태 구조물 및 CFRP 판에 적용하여 실험적으로 정확한 충격 및 손상 위치를 추정할 수 있음을 증명하였다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제13권3호
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• pp.206-212
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• 1998

Salmonella spp.의 신속한 검출을 위하여 엷은 박막형태의 수정결정을 사용하는 압전류적(piesoelectric) 항체센서 시스템을 개발하고 증류수, 완충용액, 식염용액 등의 여러 매질 중에서 보여주는 진동 특성을 검토하였다. Salmonella spp. 균 구조항원(Common structural antigen)에 대한 항체를 수정결정에 PEI pre-coating, BSA 가교화, 3-APTES silanizaition, protein A와 DTBP thiolation의 5가지 방법에 의해 고정화한 후 항체 센서의 안정성을 살펴보았다. Salmonella 균을 주입하였을 때 Salmonella 균과 수정 결정에 고정화한 항체와의 결함반응에 의해 수정결정의 질량증가와 이에 따른 진동수 감소가 나타났다. 고정화방법 중 protein A와 DTBP를 이용하여 고정화하는 방법이 센서반응을 가장 안정적이고 재현성 있게 나타내줌을 알 수 있었다. $7.45{\times}10^{7}\;CFU/ml$의 Salmonella 균을 반응 cell 내에 주입하였을 때 protein A를 이용한 고정화의 경우 80Hz, DTBP를 이용한 고정화의 경우 283 Hz의 진동수 감소가 나타났으며, 압전류적 항체센서를 이용할 경우 40분 이내에 Salmonella spp.의 검출이 가능하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.158-158
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• 2009

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액추에이터, 변압기, 초음파모터 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근에는 이러한 압전 소자를 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics 등의 분야에 적용하기 위하여 소형화 및 경량화를 구현하고자 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 압전 특성이 우수한 PNN-PMN-PZT 삼원계 세라믹을 이용하여 압전 트랜스포머를 제작하고 전기적 특성을 평가하였다. 압전트랜스포머는 전왜-압전효과를 이용한 소전력용 고전압발생소자로서 종래의 권선형 트랜스포머에 비교해서 소형, 경량이면서 승압비가 높고 구조가 간단하므로 직류 고전압전원에 응용되고 있다. 압전트랜스의 이론적인 고찰은 Rosen 이후로 많은 연구자들에 의해서 보고되었다. 그런데 압전세라믹트랜스는 공진 시 강력한 에너지변환을 하기 때문에 재료의 물리적 특성이 매우 중요함에도 불구하고, 이러한 물리적 특성에 관한 연구는 거의 없었다. 따라서 본 연구에서는 물리적 특성과 전기적 특성의 상호 연관성을 고찰하고자 하였다. 압전트랜스용 재료는 전기기계결합계수($k_p$)와 기계적품질계수(Qm)가 높아야 한다. 전기기계결합계수를 높이기 위해서는 상경계 조성의 Pb(Zr,Ti)$O_3$[PZT]계 세라믹스가 가장 우수하다. 본 연구에서는 기계적 품질계수를 향상시키기 위해서 $Pb(Nn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.06+x}(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.065-x}(Zr_{0.48}Ti_{0.52})_{0.875}0_3$계의 조성을 설계하여 압전특성을 평가하고 미세구조를 분석하였다. 또한 압전트랜스를 제작하여 입출력의 승압비 및 주파수 특성 등도 평가하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.76-76
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• 2009

PZT세라믹스는 높은 압전특성과 우수한 큐리온도($400^{\circ}C$)를 보유하고 있어 오래시간에 걸쳐 주목받고 있다. 현재 압전변압기, 액츄에이터, 센서등의 압전소자는 PZT를 이용하여 제작하고 있지만 PZT는 고온 소결시 PbO의 휘발이 환경오염을 초래하며 인체의 유해하다는 연구결과가 나왔다. 이에 최근에는 PbO가 포함 되지않은 무연(lead-free)계 압전세라믹스가 주목받고 있다. 무연 압전 세라믹스의 종류로는 Bi-layer-structured ceramics, Bi-perovskite type ceramics, NKN base ceramics 가 존재하고 있다. 그 중 $(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3(NKN)$ 세라믹스는 높은 큐리온도와($400^{\circ}C$)와 높은 전기기계 결합계수(약 36%)를 보유하고 있어 많은 연구가 이루어 지고 있다. 하지만 NKN은 PZT에 비하여 치밀성이 낮으며 일반적인 산화물 소결방법으로는 밀도를 높이기가 어려운 단점이 존재한다. 이를 개선하기 위한 방법으로 hot pressing와 spak plasma sintering, RTGG와 같은 방법으로 밀도를 높일수 있지만 비용이 많이 들어 일반적으로 사용이 어렵다. 다른 방법으로 NKN에 첨가물을 넣는 방법을 사용하고 있는데 방법으로 $LiNbO_3$, $LiTiO_3$, $LiSbO_5$를 첨가하여 개선하는 방법이 있다. 본 실험은 첨가물을 넣는 방식으로 비화학양론적 $(Na_{0.5}K_{0.5})_{0.97}(Nb_{0.9}Ta_{0.1})O_3(NKNT)$조성에 CuO를 mol%로 변화주어 유전 및 압전 특성을 조사하였다.