• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.205-205
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• 2012

Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) 장치는 국내 유일의 초전도 자석을 이용한 핵융합 연구 장치로서 초고온의 플라즈마를 생성하여 차세대 에너지원인 핵융합 에너지를 획득하는 것을 목표로 두고 있다. 플라즈마를 생성부터 유지하기 위해서는 수소 동위원소를 토카막 내부로 공급해 주어야 하는데 이러한 수소동위원소를 "연료"라 부르며, 이 연료를 토카막 내부로 공급해 주는 시스템을 연료주입 시스템(Fueling System)이라고 한다. KSTAR에서는 토카막 내부로 고속의 연료 주입이 필요하고 정밀한 양의 연료를 공급하는 밸브를 사용하여야 하며, 이러한 밸브를 제어 할 수 있는 제어기를 필요로 한다. 위의 사항에 적합한 피에조 밸브(Piezoelectric Valve)는 2 msec 이내의 개폐시간과 500 Torr ${\ell}$/s 이상의 유량을 흘려줄 수 있는 피에조 밸브로 압전소자에 가해지는 전압(0~250 V)에 따라 변위의 양에 비례하여 연료가 진공용기 내로 유입된다. 압전소자의 변위는 최대 140 ${\mu}m$로 최적화되어 있어야 하며, 정전용량(Capacitance)는 30~40 nF이어야 한다. 또한 소자에 힘(Force)를 가해 최대 7 N으로 136 ${\mu}m$의 변위를 가진 소자를 사용해야 한다. 피에조 밸브의 특성으로는 아날로그 신호로 작동이 되어야 하며, 유량신호를 피드백하여 밸브의 구동 전압을 정밀하게 제어 되어야 한다. 피드백 제어를 위해 압력센서는 XCS-190 Series를 사용하여 낮은 유량에서도 민감하게 반응하도록 제작하였으며, 고전압이 유기 되었을 때 제어기를 보호하기 위한 정션박스를 설치하였다. 밸브 제어기는 피에조 밸브의 개방 속도를 높이기 위해 밸브 구동 전압을 순간적으로 높이는 POP 전압을 생성하는 기능과 유량 신호를 피드백해서 밸브 구동 전압을 정밀 제어 하는 기능을 가지고 있다. 제어장치는 아날로그 및 디지털 제어회로의 전원용 +15 V DC와 밸브 구동용 +250 V DC 출력용의 전원 공급 장치(Power supply unit), 펄스 및 트리거 신호를 생성하는 Master Programmer unit), Pop 전압과 피드백의 중요한 기능을 수행하는 Valve controller unit로 제작 되었다. 피에조 밸브와 제어기는 상호 작용하여 동작을 원활히 할 수 있도록 특성 실험을 진행하여야 하며, 진공상태에서 Lack의 유무를 확인하여야 한다. 현재 개발 제작된 밸브의 진공누설시험 및 특성실험을 진행하고 있으며, KSTAR 5차 캠페인에 적용할 계획이다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.2-5
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• 2009

본 논문에서는 오실레이터 센서와 램파 센서를 결합하여 구조물 손상 진단을 위한 통합된 압전 센서 시스템을 제안한다. 구조물 손상으로 인한 공진주파수 변화를 관측할 수 있는 오실레이터 센서는 손상 정도에 민감하게 반응하고 구조가 단순한 장치이지만 측정 범위가 센서 주위로 제한되는 특성을 가진다. 반면에 램파를 이용한 진단 시스템은 원거리에 위치한 구조물의 손상부를 감지하기에 유용하다. 본 논문에서는 오실레이터 센서를 이용한 취약 지점의 국부적인 손상 진단 방식과 램파를 이용한 광역적인 손상 진단 방식을 결합하여 각 시스템의 장점들을 활용할 수 있는 센서 시스템의 적용가능성을 연구하였다. PZT소자를 알루미늄 판에 적용하여, 알루미늄판의 손상 정도에 따른 오실레이터 공진주파수의 변화와 램파 신호의 Time of flight, 그리고 진폭의 변화를 이용하여 구조물 손상형태의 판별 가능성을 제시하고 실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.

• Journal of the Korea Institute of Building Construction
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• v.16 no.5
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• pp.389-395
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• 2016

The evolution of electro-mechanical impedance (EMI) of the piezoelectricity (PZT) sensor was investigated to determine the setting times of cementitious materials in this study. The PZT sensor coated with non-conductive acrylic resin was embedded in cement paste before casting and the EMI signatures were continuously measured. Vicat needle test and semi-adiabatic calorimetry test were also conducted to justify the validity of EMI senssing technique in setting monitoring of cementitious materials. The results show that significant changes in EMI resonant peak magnitude and frequency during setting process were observed, and that the setting times determined by EMI sensing technique were relevant to the setting times measured by Vicat needle test and semi-adiabatic calorimetry test.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.1 no.2
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• pp.85-88
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• 1991

A high sensitive magnetometer using piezoelectric torque sensor was built. The torque produced on the magnetizde sample with small oscillating magnetic field was measured by a piezoelectric sensor. The torque is proportional to the magnetization of the sample. Errors of the measurement for saturation magnetization remain less than 5 % compared to existing standard values.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.364-364
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• 2008

유한요소해석을 통하여 수도계량기용 삽입형 초음파 유량계 압전 트랜스듀서의 설계를 실시하고 이를 평가하였다. 상용 해석프로그램인 PzFlex를 사용하여 센서의 transient 해석을 실시하였다. 이를 통해 각 구성부품의 재질 및 형상 변수를 결정하였다. 이를 기준으로 트랜스듀서를 제작하였으며, 두께모드 중심주파수가 1.2MHz가 되도록 직경 10mm의 압전소자를 이용하였다. 시뮬레이션을 통해 $25^{\circ}$의 방사각으로 음향파가 발생되도록 트랜스듀서를 설계, 제작한 후, 트랜스듀서의 전기적, 기계적 특성을 평가하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.139-139
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• 2003

많은 압전 후막은 여러 감지소자, 통신 및 사무자동화 기기, 전기 및 전자부품, 의료장비 및 국방산업에 까지 널리 응용되어 왔다. 그 중에서도 압전특성이 뛰어난 PZT 후막은 마이크로 펌프, 밸브, 헤드, 모터, 트랜스듀서 뿐 아니라 최근 바이오칩용 센서와 액추에이터로서 널리 연구되고 있다. 또한 마이크로 센서와 액추에이터 의 제작 및 구동을 위한 MEMS 기술의 도입으로 실리콘 베이스의 소자 개발이 집중되고 있다. 스크린 프린팅 방법은수 마이크론에서 수십 마이크론 후막의 실현이 용이하고 비교적 경제적이며 소자신뢰도가 높고 대량생산에 유리하여 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 후막은 벌크에 비해 기공률이 높고, 또 소자응용에 있어서 고온소결 시 MEMS공정을 위한 실리콘 베이스 기판과의 확산 및 반응에 의 한 계면 및 활물질 성능의 저하가 문제가 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 스크린 프린팅과 더불어 졸 코팅 방법의 도입으로 후막의 성형 및 소결 밀도를 높임과 동시에 여러 확산 방지 막의 증착으로 capacitor 형 PZT 후막의 물성 및 전기 적 특성을 향상시키고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.328-328
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• 2010

압전 세라믹스는 엑츄에이터 및 센서 등의 다양한 응용분야로 인하여 많은 연구가 진행되어왔다. 최근 친환경 무연 압전계인 Bi층상구조 (BNT) 및 알칼리 니오븀산화물계 (KNN)에 대한 연구가 집중되고 있다. 한편, 소형화 및 고성능의 압전소자에 대한 요구 증가로 고가의 내부전극인 Ag, Ag-Pd합금으로 이루어진 적층압전소자에 대한 연구개발이 진행되어 왔다. 본 연구에서는 Ni이나 Cu를 내부전극으로 사용하는 적층압전소자의 개발가능성을 타진하고자 Ni의 산화를 억제할 수 있는 환원분위기 소결시에 압전소재의 상변화 및 내환원성 정도를 조사하였다. 압전소재인 BNT 및 KNN를 공기중에서 합성한 후, 환원분위기의 영향을 조사하고자 샘플을 디스크 형태로 성형하여 $1000{\sim}1200^{\circ}C$에서 2 시간 동안 공기, 중성 (N2) 와 환원 분위기 (3 % H2 - 97 %의 N2) 에서 소결한 후 미세구조와 전기적 특성을 SEM, EDS, XRD, impedance analyzer로 조사였다. 환원분위기에서 소결된 BNT 샘플은 페롭스카이트 상이 관찰되지 않았으며, SEM/EDS 분석결과 시편의 표면에 Bi의 석출이 관찰되었다. KNN의 경우에는 공기중에서 소결 시편뿐만 아니라 환원분위기에서 소결된 시편에서도 페롭스카이트 구조를 보였으며, EDS분석결과 K 및 Na의 휘발이 비교적 적었다.

• Journal of Digital Convergence
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• v.14 no.5
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• pp.325-331
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• 2016

In driving at evening or night, we are not able to recognize the speed bump and so stop suddenly. It could result in accidents. And also, we have a restriction of street light installation in farm road because it could be harmful to the crops and driver could not recognize the walking people. It needs to develop the speed bump with light and streetlight to be non harmful to the crops. So, we develop both the speed bump and streetlight with LED which could be non harmful to the crops and be increased recognition of walking people in farm road. For LED lighting power, we use the solar cells, and piezoelectric elements. It has automatic on/off according to power saving rates without illumination sensor. Minimization of circuit elements and design of minimum resisters and low power LED was used for power saving in assuring 3-days.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.22 no.5
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• pp.477-485
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• 2010

Various monitoring sensors are used to predict and detect structural damage. Smart sensors, such as glass-fiber sensors, PZT, and MEMS, among others, have replaced traditional sensors. They are now being used in many areas. This study aims to predict the damage by measuring the PZT voltage attached on the specimen by the applied impact load. In the experiment to detect damages in beam connection, simple $H-400{\times}200{\times}8{\times}13$ beams were spliced with bolts. The results of FFT between PZT sensor and accelrometer were compared to measure the sensitivity of the PZT sensor. The damage to the beam was presumed by loosening the bolt, and then the damage measurement was accompanied. Secondly, a steel $PL600{\times}65{\times}5.8$ plate beam was fabricated for the purpose of experimenting on damage measurement. Impact loading test on three different locations was carried out. Damage width varied between 6~42mm on both sides by cutting, using a steel saw. The ratio of frequencies before and after the damage was computed to quantify the damage level by using FFT, and the change in mode pattern with the increased damage was investigated to measure the damage.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.1
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• pp.37-43
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• 2015

Structural health monitoring (SHM) techniques based on the use of active-sensing piezoelectric (PZT) materials have received considerable attention. The validation of the PZT functionality during SHM operation is critical to successfully implementing a reliable SHM system. In this study, we investigated several parameters that affect the admittance-based sensor diagnostic process. We experimentally identified the temperature dependency of the active-sensor diagnostic process. We found that the admittance-based sensor diagnostic process can differentiate the adhesion conditions of bonding materials that are used to install a PZT on a structure, which is important when designing a sensor diagnostic process for an SHM system.