• 한국항공우주학회지
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• 제43권9호
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• pp.822-829
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• 2015

본 논문에서는 압전재료를 이용하여 중소형 무인기 브레이크 시스템에 적용 가능한 압전유압펌프를 설계 및 제작하고, 제작된 압전유압펌프의 성능검증 실험을 수행하였다. 중소형 무인기급 목표 항공기를 선정하여 브레이크 시스템의 요구조건을 분석하였으며, 이를 바탕으로 압전유압펌프의 성능 요구조건을 선정하였다. 요구조건을 만족하는 압전유압펌프의 형상설계를 수행하였으며, 고속 동작 조건에서도 유체의 역류를 효과적으로 차단시킬 수 있는 체크밸브를 비롯한 모든 구성품을 제작하였다. 제작된 압전유압펌프의 성능검증을 위해 실험장치를 구성하여 무부하 토출특성, 부하 시 압력형성 특성실험을 수행하였다. 실험결과, 무부하 최대 토출유량은 80 Hz에서 120.04 cc/min이고, 부하 시 최대 토출압력은 140 Hz에서 783.17 psi이고, 압력형성 반응속도는 약 30 ms 이내임을 확인하였다. 이는 설계 제작된 압전유압펌프가 펌프성능 요구조건을 충족하고 있다고 판단된다.

• 세라미스트
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• 제8권2호
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• pp.61-65
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• 2005

지금까지 간략하게 압전세라믹스 재료의 응용부품 개발에 필수적인 분석사항 및 부품설계에 활용할 수 있는 시뮬레이션 기법에 대하여 소개하고, 응용 사례에 대하여 소개하였다. 여기서 언급한 바와 같이, 다양하게 응용되고 있는 압전재료 응용부품 개발에 활용할 수 있는 전자공학 및 기계공학의 시뮬레이션 기법으로는 "등가회로 법" 및 "유한요소법"등 이다. 이들 시뮬레이션 기법을 활용할 경우, 보다 우수한 특성을 갖는 응용부품의 개발이 가능하고, 개발기간도 단축할 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션 기법을 다양한 세라믹스 응용부품 개발에 활용하는 방법으로는 재료 전공자가 시뮬레이션 기법을 직접 배워서 하는 방법과 관련분야의 전문가의 협조를 받아 활용하는 방법이 있다. 어느 방법이든 관련 된 전공에 대한 의사소통 및 상호이해가 선행된 상태에서 세라믹스 재료기술과 기계-음향공학, 전기-전자공학, 고주파공학 등 관련 응용기술이 결합하게 되면, 우수한 특성을 갖는 세라믹스 응용부품 및 신제품 개발이 가능하게 되어 세라믹스 재료산업과 관련 부품산업이 상호시너지 효과를 발휘하여 성장하고, 대외 경쟁력도 함께 향상될 것으로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 춘계학술대회 논문집 디스플레이 광소자분야
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• pp.96-99
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• 2003

본 논문에서는 수치 해석 방법을 이용하여 $In_{x}Ga_{1-x}N/GaN$ (x=0.06~0.1) 양자우물 구조의 에너지 준위를 계산하였다. InGaN 벌크 샘플(bulk sample)의 PL(photoluminescence) 데이터로부터 bowing factor를 결정한 후 InGaN의 유효 에너지 밴드갭을 계산하였고, InGaN/GaN 양자우물 구조의 전도대와 가전자대의 오프셋(offset)을 0.67/0.33으로 정하였다. 다음으로, 양자화 효과에 의한 에너지 변위와 압전장(piezoelectric field)을 제외한 양축 압축 변형(biaxial compressive strain)에 의한 에너지 변위를 고려하여 기저준위 전자와 heavy hole(le-1hh)간의 천이 에너지를 계산하였다. 계산된 천이 에너지는 PL로 측정한 천이 에너지에 비해 약 9~15 meV 크게 관찰되었는데, 이것은 InGaN/GaN 양자우물 계면에 발생하는 압전장 때문인 것으로 생각된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제37권10호
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• pp.1021-1024
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• 2000

PMN-PT계 완화형 강유전체에서 MnO$_2$첨가가 압전물성에 미치는 영향을 -40~10$0^{\circ}C$의 온도범위에 걸쳐 조사하였다. 각각의 시편들은 -4$0^{\circ}C$에서 1.0kV/mm의 전계를 10분간 가하여 분극처리를 한 후 승온하면서 공진 반공진법에 의해 압전물성을 측정하였다. 0.9MN-0.1PT계의 경우 MnO$_2$를 첨가하였을 때 $K_{p}$ 는 거의 유지되면서도 Q$_{m}$ 값이 큰 폭으로 상승하였는데, 0.5wt% MnO$_2$첨가의 경우 -4$0^{\circ}C$에서 95로부터 480으로 증가하였다. 일반 강유전체인 PZT계에 대한 MnO$_2$의 첨가효과와 비교할 때 PMN계 완화형 강유전체에서도 동일한 경향성을 보임을 확인하였다.

• 정보저장시스템학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.61-64
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• 2014

Vibration and acoustic noise arise from the Multilayer Ceramic Capacitor (MLCC) because of the piezoelectric effect of dielectric substance which consists of $BaTiO_3$. However, the phenomenon is not analyzed clearly because the MLCC shows different behavior compare with ordinary piezoelectric substance like PZT. Thus, MLCC was tested under the several DC bias conditions and heat treatment effect was also tested and analyzed in this paper. From the test, MLCC shows not only piezoelectric effect but also another physical phenomenon like electrostriction. Also, it was verified that DC bias affect to the piezoelectric constant of MLCC.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권7호
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• pp.867-872
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• 2010

자연계에 존재하지만 사용되지 못 하고 버려지는 에너지를 효과적으로 채집하여 배터리를 충전하거나 전기 장치에 전기 에너지를 공급하는 에너지 하베스팅에 대한 연구를 수행하였다. 압전재료는 물체의 움직임이나 진동으로부터 에너지를 채집하는 주요한 재료로 널리 연구되고 있다. 본 논문에서는 기존의 PZT 압전 특성을 개량하고자 압전-복합재료 발전소자(Piezo-Composite Generating Element, 이하 PCGE)를 도입하여 성능 예측모델을 제안하고 이를 실험적으로 검증하였다. PCGE는 탄소/에폭시, PZT, 유리/에폭시 층으로 구성된다. 제작 과정에서 적층된 PCGE는 오토클레이브 안에서 $177^{\circ}C$의 온도에서 성형되는데, 이때 PCGE 내부에 초기잔류응력이 발생하게 되어 압전재료의 성능이 변화하게 된다. 세 종류의 PCGE를 제작한 후 에너지 채집 실험을 수행하여 제안된 성능 예측모델의 타당성과 기계적 진동을 전기적 에너지로 변환되는 성능을 검증하였다. 실험 결과 이론적인 성능 예측모델이 실험 결과와 잘 일치함을 확인하였다.

• 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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.325-325
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• 2008

스크린 프린팅에 의한 압전 후막은 MEMS 공정을 이용하여 마이크로 펌프, 마이크로 벨브, 마이크로 센서, 마이크로 로봇 등 여러 초소형 기계부품에 응용되고 있으며, Sol-Gel, PLD를 이용해 증착된 막 등에 비해 수십${\mu}m$의 비교적 두꺼운 막을 형성시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 실리콘 기판을 사용하여 스크린 프린팅으로 형성된 압전 후막의 경우, 공정상 바인더를 연소시키는 과정을 거치게 되므로, 밀집된(Dense) 구조를 가지는 막을 만들기가 어렵다. 이로 인해 스크린 프린팅에 의한 후막은 전기적 특성 및 기계적 특성이 떨어지는 경향이 있다. 본 연구에서는 스크린 프린팅에 의한 압전 후막의 밀집된 구조 및 특성을 향상시키기 위해 0.01Pb$(Mg_{1/2}W_{1/2})$O3-0.41Pb$(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.35PbTiO_3-0.23PbZrO_3$의 powder와 Attrition 밀링 처리된 powder를 비율별로 혼합하여 입자의 크기를 변화시켜 막의 충진 밀도를 향상시켰으며, 열처리 효과를 극대화시키기 위해 RTA(Rapidly Thermal Annealing)를 통해 열처리 하였다. Attrition 밀링에 의한 파우더를 각각 비율별로 100%, 50%, 25%로 혼합하여 만든 압전 세라믹 페이스트는 P-type(100)Si Wafer sample 위에 $1{\mu}m$의 하부전극용($1100^{\circ}C$) Ag 전극을 screen print하여 소결했다. 그리고 다시 전극이 형성된 Si wafer 위에 스크린 프린팅하고, 건조 한 후 RTA로 300초 동안 열처리 한 결과 밀집된 구조를 가지는 압전 후막을 제작 수 있었다.

• 소음진동
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• 제6권1호
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• pp.65-70
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• 1996

유체와 접한 판재에 박힌 압전센서의 응답을 복합적인 유한요소 해석기법을 이용하여 모델링 하였다. 판재 구조물은 유체영역에서 전파되는 음향파에 의해서 가진된다. 구조물과 압전소자 주위의 유에부분을 유한요소기법을 써서 모델링였고 임의로 나눈 가상경계에서는 평면과 해를 적용하여 변위를 일치 시켰다. 또한, 이 경계에서 변위의 번분까지도 Penalty factor를 써서 일치 시켰으며 가상경계에서의 투명성을 증가시키기 위해서 유한요소의 각 절점에 회전자유도를 추가시켰다. 압전 센서 응답의 수치 결과가 구하여졌고 이것은 센서의 삽입효과가 적을 뿐만 아니라 구조물의 특성에 민감하다는 것이 밝혀졌다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.311-314
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• 2011

최근 콘크리트 구조물의 안전성강화를 위해 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 보강 공법이 널리 사용되고 있지만 잘 알려진 바와 같이 CFRP 보강재와 콘크리트 표면사이의 부착면 탈락은 보강재 자체의 손상보다 발생할 확률이 높고 이러한 부착면 탈락은 보강의 효과를 무의미하게 만들기 때문에 구조물 전체의 파괴로 직결될 수 있다. 이에 본 연구에서는 CFRP 부착면 탈락손상을 실시간으로 검색하기 위해 압전센서를 사용하는 구조물 건전성 평가 기술을 적용하였다. 이의 검증을 위해 CFRP로 보강된 콘크리트 보를 제작하였고 3단계로 증가하는 부착면 탈락 손상을 발생시켰다. 손상 증가 단계마다 CFRP 표면에 배열된 압전센서로부터 임피던스와 유도초음파 신호를 계측하였고 손상에 따른 신호변화를 정량화하기 위해 손상지수인 RMSD를 계산하였다. 더 구체적인 부착면 탈락 손상위치 탐색을 위해서 두 가지 계측 기법으로부터 구해진 RMSD 값를 중첩시키는 Superposed RMSD 가 제안되었다. 구해진 Superposed RMSD 값을 사용하여 커브 피팅이 수행되었고 도출된 커브의 최고값에 해당하는 위치값을 찾아 실제 손상위치와 비교함으로써 제안된 기법의 가능성을 검증해 보았다.