• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.300-300
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• 2006

일반적으로 PZT계 세라믹스는 높은 결정격자 이방성을 가지고 있으며, 우수한 압전특성을 가지고 있다. 이러한 특성을 보이기 위해서는 높은 온도($1200^{\circ}C$)에서 소결을 해야하기 때문에 PbO의 휘발로 인하여 환경문제가 야기되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 Li, Na같은 액상소결제를 첨가시켜 소결온도를 낮추는 연구를 하고 있다. 본 연구에서는 $Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})O_3$-PZT세라믹스가 갖는 높은 결정격자 이방성을 유지시키고, 저온소결시 압전 및 유전특성을 향상시키기 위해서 $Pb(Mg_{1/2}W_{1/2})O_3$를 치환시켜 attrition milling 시간에 따른 PWM-PMN-PZT세라믹스의 압전특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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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.

• 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 Korean Association for Spatial Structures
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• v.6 no.3 s.21
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• pp.35-41
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• 2006

Various monitoring sensors have been used for the monitoring, damage and vibration prediction of structures. They have been used for sensing damage in a variety of materials and structures such as piezoelectric materials (PZT) and electric strain gauges. But, many experiments of vibration were not performed. The PZT changes physical force if load cell to electrical signal due to deformation of structure. The voltage change of piezoelectric sensors for plates are used for vibration prediction. In this study, a fundamental study for vibration prediction using piezoelectric sensors are discussed in plates.

• Composites Research
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• v.35 no.3
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• pp.134-138
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• 2022

In this study, Ti powder/Polymer concrete composites were processed by adding the PZT powder, one of the piezoelectric materials, to improve the vibration damping effect of Polymer concrete. Ti powder was added at a constant ratio in order to maximize the vibration damping effect using the piezoelectric effect. Three types of composite material specimens were prepared: a specimen without PZT powder, specimens with 2.5 wt% and 5 wt% of PZT powder. The vibration characteristics and compression properties were analyzed for all specimens. As a result, it was confirmed that as the addition ratio of PZT powder increased, the Inertance value at the resonant frequency decreased due to the piezoelectric effect when the vibration generated from Ti powder/polymer concrete was transmitted. Especially, the Inertance value was decreased by about 19.3% compared to the specimen without PZT at the resonant frequency. The change in acceleration with time also significantly decreased as PZT powder was added, confirming the effect of PZT addition. In addition, through the compression strength test, it was found that the degree of deterioration in compression properties due to the addition of PZT up to 5 wt% was insignificant, and it was confirmed that the powder was evenly dispersed in the composites through the cross-sectional analysis of the specimen.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.32 no.3
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• pp.37-44
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• 2004

This paper deals with the performance analysis of LIPCA(Light-weight Piezo-Composite actuator) including the material nun-linearity of the embedded 3203HD PZT wafer. For this analysis, we used a piezo-shell element code based on a nine-node assumed strain shell element formulation. The material non-linearity was implemented in the formulation due to a large observed discrepancy between the measured displacement and the computed actuation displacement based on the linear analysis. An experimentally extracted piezo-strain function of the PZT wafer and incremental formulation were incorporated into the linear finite element code to improve the accuracy of the estimated actuation displacement of the LIPCA. The non-linear piezo-shell program was used to predict the non-linear performance of the LIPCA. The simulated actuation displacement from the non-linear code showed much better agreement with the measured data.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.24 no.5
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• pp.416-421
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• 2011

Nowadays, the increasing demands upon mobile devices such as wireless sensor networks and the recent advent of low power electrical devices such as MEMS make such renewable power sources attractive. A vibration-driven MEMS lead zirconate titanate $Pb(Zr,Ti)O_3$ (PZT) cantilever device is developed for energy harvesting application. This paper presents a piezoelectric based energy harvester which is suitable for power generating from conventional vibration and has in providing energy for low power electron ic devices. The PZT cantilever is used d33 mode to get the electrical power. The PZT cantilever based energy harvester with the dimension of 7 mm${\times}$3 mm${\times}$0.03 mm is fabricated using micromachining technologies. This PZT cantilever has the mechanical resonance frequency with a 900 Hz. With these conditions, we get experimentally the 37 uW output power from this device with the application of 1g acceleration using the 900 Hz vibration. From this study, we show the feasibility of one of energy harvesting candidates using PZT based structure. This PZT energy harvester could be used for various applications such a batteryless micro sensors and micro power generators.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1998.05a
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• pp.81-81
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• 1998

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2001.05a
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• pp.61-61
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• 2001

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1993.11a
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• pp.112-112
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• 1993