• 비파괴검사학회지
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• 제19권3호
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• pp.207-216
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• 1999

일반적인 하나 또는 두개의 압전소자를 사용하는 트랜스듀서에 비하여 다수의 압전소자를 사용하는 어레이 트랜스듀서는 각 압전소자에 가해지는 펄스의 지연시간을 제어함으로써 초음파 빔을 임의의 지점에 집속시킬 수 있고 기계적 구동없이 임의의 방향으로 조향시켜 실시간 주사를 할 수 있는 장점이 있다. 페이즈드 어레이 트랜스듀서의 설계조건은 압전소자의 수. 압전소자의 크기 그리고 압전소자 사이 간격 등 여러가지가 있으며, 본 연구에서는 그 중에서 압전소자수의 변화에 따른 초음파 빔의 특성을 호이겐스의 원리를 이용한 수평횡파의 시뮬레이션을 통하여 평가하였다. 그 결과 초음파 빔은 조향각이 증가 할수륵 음압이 감소하며, 초음파 빔 특성도 점차적으로 분산됨을 알 수 있었고 또한, 초점거리가 증가할수록 초점에서의 집속효과는 감소하고, 압전소자의 수가 증가되면 집속효과는 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제22권4호
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• pp.329-336
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• 2003

본 연구에서는 혈관 내부 조영용으로 사용될 수 있는 원형 배열 초음파 트랜스듀서를 설계하고 제작하였다. 트랜스듀서는 알루미나 튜브 위에 부착된 32개의 압전 소자와 전면 절연층, 고분자 후면층으로 구성된다. 우선 트랜스듀서의 방사특성 해석을 통해 원주방향으로 무지향성을 가지는 원형 배열 구조를 설계하였다. 압전소자로는 2-2형 압전복합재료를 채택하였다. 설계 결과에 따라 직경 3㎜의 원형 배열 트랜스듀서를 제작하고 그 음향특성을 측정하였으며, 측정 결과는 설계치와 잘 일치하였다. 실험적으로 확인된 무지향성은 본트랜스듀서의 IVUS (Intra-Vascular Ultra-Sound)센서로의 적용가능성을 확인시켜 주는 것이었다.

• 한국음향학회지
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• 제32권3호
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• pp.199-207
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• 2013

본 논문에서는 압전단결정으로 구성된 $64{\times}8$ 채널 1.75D 초음파 트랜스듀서의 설계, 제작 및 평가를 하였다. 우선, 평면 배열된 독립소자에 전기적 연결이 가능한 트랜스듀서의 구조를 선정하고 구조에 맞게 구성소자를 제작하였다. 그리고 유한요소 해석을 통해 트랜스듀서의 세부 구조를 설계하였다. 트랜스듀서의 주요 성능요소로서, 치폭의 너비와 재료를 조절하여 소자간 상호간섭의 영향을 줄이고, 압전단결정 및 정합층의 최적 두께를 설계함으로써 트랜스듀서의 원하는 대역폭을 구현하였다. 설계에 맞게 트랜스듀서 시편을 제작하고 실험적으로 그 특성을 측정한 후, 그 결과를 유한요소 해석 결과와 비교함으로써 개발된 트랜스듀서의 성능을 평가하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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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.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.445-446
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• 2016

초음파 트랜스듀서는 다양한 산업 분야에 응용되고 있다. 초음파 트랜스듀서는 압전 소자에서 발생하는 초음파를 이용하는데, 본 논문은 알루미늄 용탕 처리에 적용하였다. 알루미늄 용탕 처리용 초음파 트랜스듀서는 고주파인 공진주파수를 이용하여 동작하게 된다. 초음파 트랜스듀서는 압전 소자의 온도 및 부하에 따라 공진 주파수가 이동하게 되는 문제점을 가지고 있다. 본 논문은 알루미늄 용탕을 처리할 때 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 LLCC 공진형 컨버터를 이용하여 공진주파수를 추적 및 일정한 전력을 공급하는 제어 방식을 제안한다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1997년도 영남지회 학술발표회 논문집 Acoustic Society of Korean Youngnam Chapter Symposium Proceedings
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• pp.53-56
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• 1997

Tonpilz 압전변환기에 관하여 유한요소법을 사용하여 공기중의 동특성 해석과 수중의 방사임피던스를 해석하였다. 공기중에서 트랜스듀서의 구조를 변화시키면서 입력 어드미턴스 특성과 진동모드를 해석하여 압전변환기를 모델링하였다. 음향 윈도우를 압전변환기 전면에 부착한 후 유한요소법(FEM)에 의하여 매질의 영향을 고려한 입력어드미턴스 특성을 해석하였으며, 또한 방사임피던스 계산 루틴을 추가하여 무한 배플의 경계조건하에서 방사 임피던스를 해석하였다. 공기중과 수중에서의 해석을 통하여 Tonpilz 압전변환기 단일 소자의 구조 변경 및 기계 부재의 추가등에 따라 변동하는 변환기의 특성 및 방사 임피던스를 해석하므로서 평면 배열형 음향 트랜스듀서의 설계에 필요한 파라메터를 구할 수있다.

• 한국음향학회지
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• 제32권5호
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• pp.393-401
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• 2013

본 논문에서는 $48{\times}64$ 채널로 이루어진 압전단결정 2D 배열형 초음파 트랜스듀서의 설계, 제작 및 평가를 하였다. 전기적 연결이 용이한 평면배열 구조를 선정한 후, 그에 맞게 구성소자를 제작하였다. 유한요소 해석을 통하여 트랜스듀서의 세부 구조를 설계하였다. 트랜스듀서의 성능을 향상시키기 위해 치폭의 너비와 재료를 조절하여 소자간 상호간섭을 저감하고, 압전단결정 및 정합층의 최적 두께를 설계하여 목표 주파수 대역폭을 구현하였다. 설계에 따라 트랜스듀서의 시작품을 제작하고 그 특성을 측정한 후, 측정된 결과를 유한요소 해석 결과와 비교하여 개발된 트랜스듀서의 성능을 평가하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2002년도 하계학술발표대회 논문집 제21권 1호
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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.

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.278-286
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• 2022

본 연구에서는 압전세라믹 기반의 상용 Free-Flooded Ring(FFR) 트랜스듀서 대비 소형이면서 저주파 고감도 특성을 확보하기 위해, 높은 압전상수와 전기-기계 결합계수를 가지는 압전단결정 PIN-PMN-PT를 적용한 33-모드 FFR 트랜스듀서를 설계하였다. FFR 트랜스듀서의 광대역 특성을 확보하기 위해 비능동소자를 삽입한 링 구조를 적용하였으며, 3종의 비능동소자 소재 별 특성 해석 결과를 비교하여 최적의 소재를 선정하였다. 링 트랜스듀서의 특성 변화를 최소화하기 위해 오일 충진형 FFR 트랜스듀서로 제작하였으며, 음향시험을 통해 송신감도, 수중 임피던스 및 수평/수직 빔패턴이 해석결과와 잘 일치하는지 확인하였다. 해석 및 시험 결과를 비교한 결과, 송신감도는 공동공진 주파수에서 약 1.3 dB, 구조공진 주파수에서는 약 0.3 dB 차이를 보였다. 또한 상용 트랜스듀서 대비 높은 송신감도를 보유하면서도 직경을 약 17 % 축소하여 제작할 수 있었다. 이를 통해 소형이면서 고출력 특성을 가지는 압전단결정적용 FFR 트랜스듀서의 구현 가능성과 해석을 통한 특성 예측 방법의 유효성을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제10권6호
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• pp.286-294
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• 2001

본 연구에서는 자체 제작한 3-3형 복합압전체 초음파 트랜스듀서와 SOFM(Self Organizing Feature Map) 신경회로망을 이용한 수중 3차원 물체인식특성에 대해 연구하였다. 자체 제작한 3-3형 복합압전체 소자는 수중 초음파 트랜스듀서 재료로서의 요구조건을 비교적 잘 만족하였다. 자체 제작한 3-3형 복합압전체 트랜스듀서와 SOFM 신경회로망을 이용하여 얻어진 4종의 인식물체(정사각기둥, 직사각기둥, 원통, 정삼각기둥)에 대한 전체적인 수중 물체인식률은 학습데이터인 경우에는 100%, 시험데이터는 94.0%를 나타내었다. 이들 결과로부터 자체 제작한 3-3형 복합압전체 초음파 트랜스듀서는 수중 물체인식용 트랜스듀서로서 응용될 수 있음을 알 수 있었다.