• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.10 no.6 s.52
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• pp.125-132
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• 2006

This paper presents the feasibility of a lateral mode piezoelectric oscillator to detect damages in civil infrastructures. The lateral mode oscillator sensor is composed of an electronic feedback oscillator circuit and a piezoelectric lateral mode vibrator to be attached to a structure of interest. Damage to the structure causes a change in the impedance spectrum of the structure, which results in a corresponding change of a resonant frequency of the structure. The oscillator sensors can instantly detect the frequency change in a very simple manner. Feasibility of the piezoelectric oscillator sensor was verified in this work with a sample aluminum plate where artificial cracks of different lengths and number were imposed in sequence. Validity of the measurement was confirmed through comparison of the experimental data with the results of finite element analyses of a plate with cracks.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.24 no.10
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• pp.1361-1368
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• 2020

The system for counting the number of people has traditionally been implemented in various ways. Existing systems include infrared sensors, lasers, cameras, etc. In the case of such an existing system, there are restrictions on space such as ceilings and sides of walls. In this paper, we propose a method of detecting the footsteps of pedestrians using a piezoelectric mat containing a number of piezoelectric sensors and counting the number of pedestrians passing simultaneously by using the data collected from the piezoelectric mat. When pedestrians pass over piezoelectric mats, the collected sensor data was aggregated using SPI communication and transmitted to PC server using TCP/IP communication. Performance analysis shows that approximately 600 step data can be recognized with 99% accuracy. This is to overcome the shortcomings of other counting systems.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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• v.43 no.4 s.310
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• pp.30-34
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• 2006

To enhance the performance of the piezoelectric transducer for the transit-time type ultrasonic sensors, we investigated and verified the effect of it's size and raw materials using FEM(Finite Element Method) technique. Radiation angle of $25^{\circ}$ could be realized through the control of the matching layer's shape and its raw materials. Based on the results, the flowmeter is fabricated and characterized in real application, which thereby proves good sensitivity of 10 times better than current commercial one.

• Explosives and Blasting
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• v.35 no.3
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• pp.15-20
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• 2017

In order to obtain the dynamic response behavior of the rock subjected to blasting loading, a shock-proof high sensitivity impact sensor which can measure high frequency dynamic force and strain events should be adopted. Because the impact sensors which uses quartz and piezoelectric element are costly, generally the strain measurement-based impact (SMI) sensors are applied to high speed loading devices. In this study, dynamic Brazilian tension tests of granitic rocks was conducted using the Nonex Rock Cracker (NRC) reaction driven-high speed loading device which adopts SMI sensors. The dynamic response of the granite specimens were monitored and the intermediate strain rate dependency of Brazilian tensile strengths was discussed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.626-626
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• 2009

외부의 전기적인 에너지원 없이 기계적인 힘에 의해 구동되는 투명하고, 유연한 에너지 발생 압력센서를 제작하기 위하여 일차원 산화아연 나노선 기반의 압전소자를 제작하였다1). 산화아연 나노선은 유연한 플라스틱 기판에 습식화학 방법을 이용하여 성장시켰다. 이 방법은 간단한 공정과, 저온 성장공정, 대면적 성장, 대량생산이 가능한 방법이다. 산화아연 나노선의 끝 부분과의 접촉을 위한 상부 전극으로는 PdAu 와 ITO가 증착된 유연한 플라스틱 기판을 사용하였다. 90 % 이상의 높은 투과율을 가진 산화아연 나노선과 ITO 상부전극을 이용하여 투명하고 유연한 에너지 발생소자를 제작하였다. 이를 이용하여 외부에서 작용하는 힘,상부전극의 형상 및 일함수와 나노발전소자의 출력과의 상관관계를 조사하였다. 제작된 투명하고 유연한 나노발전소자의 경우 0.9 kgf에서 1A/$cm^2$ 의 전류가 발생한 것을 확인하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2006.11a
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• pp.143-146
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• 2006

본 연구에서는 원전 시설 및 파이프라인의 초음파 비파괴 평가를 위하여 압전 소자를 이용한 초음파 센서를 설계하고 구현하였다. KLM 모델에 의하여 설계된 초음파 센서는 초음파 센서는 임펄스 응답 및 전기음향 측정 시험을 통하여 특성을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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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.

• Journal of KSNVE
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• v.6 no.1
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• pp.65-70
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• 1996

The sensor response of a piezoelectric transducer embedded in a fluid loaded structure is modeled using a hybrid numerical approach. The structure is excited by an obliquely incident acoustic wave. Finite element modeling in the structure and fluid surrounding the transducer region, is used and a plane wave representation is exploited to match the displacement field at the mathematical boundary. On this boundary, continuity of field derivatives is enforced by using a penalty factor and to further achieve transparency at the mathematical boundary, drilling degrees of freedom (d.o.f.) are introduced to ensure continuity of all derivatives. Numerical results are presented for the sensor response and it is found that the sensor at that location is not only non-intrusive but also sensitive to the characteristic of the structure.

• Journal of Korean Association for Spatial Structures
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• v.7 no.6
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• pp.83-90
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• 2007

Today, many studies are progressed about source of vibration oscillator in reinforcement concrete structures. Source of vibration oscillator is load when it is happen from walking inhabitant. It is transmitted to another inhabitant through reinforcement concrete plate, and it is type of elastic wave. Those descriptions are ram wave and primary wave, secondary wave, and the are through the surface and inside plate. Analysis studies of those waves are used to piezoelectric materials. But, they are difficult to 3 axial type of transmitting elastic wave in concrete element. In this study, a fundamental study for source estimations of vibration oscillator using micro accelerometer are discussed.

• Journal of the KSME
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• v.29 no.2
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• pp.175-183
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• 1989

오늘날 널리 연구되고 있고 공학자들에게 많은 관심을 끌고있는 압전 세라믹(ceramic)을 이용 하여 자연계에서 일어나는 각종 진동현상을 측정하고 해석하기 위한 센서(sensor)의 설계, 제작은 이미 선진국에서도 보편화된지 오래이다. 특히 압전형 가속도계(piezo type accelerometer)는 진동의 절대 측정에 가장 유용한 센서로 널리 알려져 있다. (1) 아주 넓은 사용 주파수 범위 (2) 넓은 동적범위(dynamic range)에 걸친 뛰어난 선형성(linearity) (3) 측정된 가속도 신호를 전기적으로 적분하여 속도와 변위에 대한 자료 제공 용이 (4) 높은 정확성 (5) 자발 전(self-generating)이므로 외부 전원 공급이 불필요 (6) 수명과 뛰어난 내구성 (7) 작은 크기와 가벼운 무게 등이다. 현재 기계 구조물 진동 측정에 이용되고 있는 스트레인 게이지 형(strain gage-type)의 가속도계는 감도가 좋고 저주파 진동 측정에는 편리한 반면 충격이나 높은 주파수 전동 측정에는 적합하지 않으며 내부 구조가 다소 복잡하다(2). 반면에 압전형 가 속도계는 압전 소자와 관성 질량의 조합 설계로서 저주파 진동 측정에 적합한 고감도의 가속도 계와, 감도는 떨어지나 아주 높은 주파수 범위의 진동까지 측정이 가능한 가속도계를 손쉽게 설계, 제작할 수 있다. 본 글에서는 선진국에 비해 낙후된 국내의 센서 설계, 제작 기술을 고 양시키고자 최근 한국과학기술원에서 시도된 압전형 가속도계의 개발 연구 사례를 중심으로 설계 및 제작시 고려 사항과 보정 문제를 소개하고자 한다.