• Composites Research
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• 제18권6호
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• pp.26-33
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• 2005

손상이 발생할 경우 복합재료의 기계적 물성치는 급격한 저하를 유발한다 특히, 조류충돌, 우박, 지상 이착륙 상황에서의 타이어 조각이나 돌조각 등과 같은 작은 질량에 의한 고속충격은 구조물과 서브시스템에 심각한 손상을 유발한다. 이런 복합재 적층판에서의 손상은 기존의 전통적인 방법으로 감지하기가 어려우며, 단일 감지 기술만을 이용하여 믿을 만한 손상평가 결과를 얻을 수 없다. 본 논문에서는 고분자 압전필름 센서를 이용하여 복합 적층판에서의 충격에 의한 손상의 개시 시점 및 확장을 탐지하였다. 획득한 센서신호는 시간-주파수 분석법인 웨이블릿 변환과 단시간 푸리에 변환을 적용하였으며, 초음파 C-scan과 전자현미경을 이용하여 시편에서의 손상 확장을 검사하였다 이 연구에서는 다양한 감지기술, 특히 고분자 압전 필름센서를 이용하여 복합재 적층판에서의 고속충격 손상 특성을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.346-346
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• 2007

압전세라믹 재료는 현재 압전 변압기, actuator, transducer, sensor, speaker 등에 광범위하게 이용이 되고 있다. 이 중에서 압전세라믹 소결체를 이용한 스피커의 제조는 가공이 까다롭고, 대형의 크기로 제작 시 소자가 깨지는 등의 많은 제약을 받고 있으며, 저음 특성이 떨어져 응용 범위가 한정되어 있다. 따라서 최근에는 이러한 단점을 극복하기 위하여 세라믹/고분자 복합체를 이용한 필름 스피커를 제작하고자 시도하고 있다. 이러한 세라믹/고분자 0-3형 압전 복합체를 이용할 경우, 제품의 경량화를 실현할 수 있고, 크기나 환경의 영향을 거의 받지 않으므로, 고기능성 스피커로의 응용에 적합할 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 PZT계의 세라믹와 PVDF, PVDF-TrFE, Polyester, acrylic resin 등의 여러 고분자 물질과의 복합체를 제조하여 압전특성을 평가하였다. 본 실험은 먼저 $(Pb_{1-a-b}Ba_aCd_b)(Zr_xTi_{1-x})_{1-c-d}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_c(Zn_{1/3}Nb_{2/3})_dO_3$ (이하 PZT라 표기)의 최적화 조성을 선택하여, $1050^{\circ}C$에서 소결된 분말을 48시간 ball milling방법 로 약 $1{\mu}m$ 크기로 분쇄하였다. 고분자 물질들은 알맞은 용제들을 선택하여 녹였다. 그 다음 소결된 PZT분말과 고분자를 50:50, 60:40, 65:35, 70:30등의 무게 분율로 혼합하고, 분산제, 소포제 등을 첨가하여 3단 roll mill을 이용하여 충분히 분산시켜 페이스트 (Paste)를 제조하였다. 제조된 페이스트를 ITO가 코팅된 PET필름 위에 스크린 프린팅 법을 사용하여 인쇄하여 $120^{\circ}C$에서 5분간 건조하였다. 코팅된 복합체의 두께는 약 $80{\mu}m$ 정도로 측정되었다. Ag 페이스트를 이용한 상부 전극 형성에도 스크린 프린팅 법을 적용하였다. 이를 $120^{\circ}C$에서 4 kV/mm의 DC 전계로 분극 공정을 수행한 후 전기적 특성을 평가하였다. 유전특성을 조사하기 위해서 LCR meter (EDC-1620)를 사용하였고, 시편의 결정구조는 XRD (Rigaku; D/MAX-2500H)을 통해 분석하였으며, 전자현미경(SEM)을 이용하여 미세구조를 분석하였다. 압전 전하상수$(d_{33})$ 값은 APC 8000 모델을 이용하여 측정하였다. PZT의 혼합비가 증가할수록 비유전율 및 압전 전하 상수 등의 전기적 특성이 증가되었다. 또 여러 고분자 물질 중에서 PVDF-TrFE 수지가 가장 우수한 특성을 보였다. 이는 PVDF-TrFE 수지가 압전성을 나타내기 때문인 것으로 판단되었다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제5권3호
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• pp.295-301
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• 1992

본 연구는 고분자 압전 재료인 PVDF 필름을 시료로 사용하고 분극 조건을 변화시켜 가며 분극화 시킨후 압전계수를 측정하였다. 또한 X-선 회절 장치와 DSC 장치를 이용하여 결정구조 변화를 조사하였으며 또한 분극에 의해 생성된 결정의 용융특성도 관찰하였다. 분극되지 않은 시료의 용융 온도는 약 175.deg.C 부근에서 나타났으나 분극된 시료는 분극 전압이 증가함에 따라 184.deg.C부근에서 새로운 용융점이 나타나기 시작하였으며 분극 전압이 증가할수록 새로운 용융점이 점차 뚜렷해졌다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 1부
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• pp.451-453
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• 2010

PVDF(polyvinylidene fluoride) 필름은 압전특성을 가지며 음파에너지를 발생시키는 유연성 고분자필름이다. 이 연구에서는 기존 원통형 연직 배수재에 PVDF 필름의 음파에너지를 적용하여 점토의 미세입자가 배수재의 성능을 저하시키는 막힘현상(clogging)을 방지함으로써 배수재의 성능을 향상시키고, 압밀을 촉진시키고자 하였다.

• Composites Research
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• 제15권5호
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• pp.7-13
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• 2002

압전필름센서는 복합재 구조물의 저속충격응답을 관측하기에 우수한 특성을 지니고 있다. 본 연구에서는 Gr/Ep 복합재 적층판이 손상이 발생할 수 있을 정도의 충격에너지를 받았을 때 압전필름센서 신호를 이용하여 충격거동을 모니터링할 수 있는 가능성에 대하여 고찰하였다. 손상이 발생하지 않는 저에너지 충격조건부터 국부적인 손상을 유발할 수 있는 충격조건까지 압전필름센서가 부착된 Gr/Ep 복합재 적층판에 대하여 16가지의 저속충격시험을 수행하였다. 세 가지 조거의 충격시험에서 기지균열 및 층간분리 등의 국부적인 손상이 발생하였으나, 충격력과, 변위, 변형률, 압전센서 신호와의 관계를 이용한 선형해석 모델을 사용하여 충격하중에 의한 복합재 적층판의 응답을 예측하는 정방향 문제와 압전센서 신호로부터 충격력을 복원하는 역방향 문제에서 시험과 해석 결과는 비교적 잘 일치하는 경향을 보였다. 복원된 충격력으로부터 국부적인 손상이 발생할 정도의 충격까지는 압전필름센서 신호를 이용하여 충격력을 정확히 복원할 수 있음을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제12권5호
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• pp.91-97
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• 2012

근래의 전기 전자 제품은 기능은 향상되는 반면 크기는 소형화되는 추세에 있다. 기존 입체 형태의 음향 신호 재생 장치로서의 엑츄에이터 대신 압전 소자를 이용한 스피커가 개발되기 시작하였다. 압전 소자는 압전 특성을 갖는 물질로서 물체의 외부에서 전압을 가할 때 기계적인 변형을 일으키는 특징(즉 피에조 특징)을 이용한다. 초기의 필름 스피커는 화학적 성질의 한계로 인하여 전도성 고분자 막을 형성하기 힘들다는 한계가 있었고, 도포한 두께를 균일하게 유지하기 힘들었으며, 음향 신호의 출력과 동작 주파수의 한계가 있다는 등의 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 전도 물질과 피에조 물질(필름)의 결합력을 증가시킴으로써 전도체의 저항을 줄이고 주파수 영역을 확장하고자 한다. 피에조 필름의 표면 접착력을 향상시키고, 고분자 전도체 막의 흡착력을 증가시킴으로써 음향시스템의 출력 향상을 위해 코로나 표면처리방식에 의한 표면 특징을 변화시킴으로써 출력개선을 하였다.

• 한국음향학회지
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• 제17권6호
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• pp.23-28
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• 1998

고분자 압전 필름인 PVDF를 이용하여 단일막과 이층막의 초음파 변환기를 제작하 여 임펄스 응답특성을 이론식에서 계산하여 실험적으로 확인하여 보았다. 또한 RF 펄스를 이용하여 초음파 변환기의 다층막에 따른 주파수 특성을 조사하였다. 그 결과 임펄스 응답 특성은 이론식과 잘 일치하였으며, 단일막의 변환기가 이층막에 비하여 지속시간이 짧은 펄 스를 나타내었다. RF펄스에 대한 주파수특성은 이층막의 변환기가 단일막에 비하여 광대역 의 특성을 나타냄을 알 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권2호
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• pp.144-150
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• 2008

본 연구는 PVDF(polyvinylidene flouride) 압전센서를 이용하여 사과의 내부 품질을 평가할 수 있는지를 고찰하기 위하여 수행되었다. 사과 표면에 기계적 충격을 가한 후 반대편에 부착된 PVDF 압전센서를 이용하여 사과를 투과한 음파신호를 수신하였다. 투과 음파신호를 분석하기 위한 음향 파라미터들로서 시간영역에서는 신호의 rise time(RT), ring down count(RC), energy(EN), event duration(ED), peak amplitude(PA)를 이용하였으며 주파수영역에서는 spectral density(SD)를 각각 이용하였다. 사과의 저장 기간이 증가함에 따라 응답신호의 크기는 감소하였으며 중심 주파수도 저주파수로 변화하였다. 분석에 사용된 음향 파라미터들은 사과의 저장 기간과 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 음향 파라미터들과 저장기간에 대하여 다중회귀분석을 수행한 결과 결정계수가 0.97로 매우 높게 나타났다. 따라서 PVDF 압전센서와 음향 파라미터를 이용하여 사과의 저장기간에 따른 내부 품질 평가가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제18권7호
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• pp.161-166
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• 2001

The prototype of a tactile sensor with $4\times 4$ taxels using PVDF was fabricated. The electrode patterns of the thin Cu tape are attached to the 28${\mu}{\textrm}{m}$ thickness PVDF using conductive adhesive and covering the sensor using polyester film for insulation. The structure of the sensor is flexible and the fabrication procedure is easy relatively. Also the output characteristics of the sensor was nearly linear with 8% deviation. The signals of a contact pressure to the tactile sensor are sensed and processed through A/D converter, DSP system and personal computer. The reasonable performance for the detection of contact shape and force distribution was verified through the experiment.

• 폴리머
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• 제28권5호
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• pp.361-366
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• 2004

가해준 하중에 따라 폴리(비닐리덴 플루오라이드) (PVDF) 필름에서 발생하는 전압을 측정하며 분포형 촉각센서로서의 특성을 연구하였다. PVDF 필름에 전기장과 온도를 달리하면서 극화 (poling)의 변화를 주었고 이에 따른 필름의 압전성을 나타내는 $\beta$-결정상의 피크를 FT-IR. DSC와 XRD를 사용하여 확인하였다. 본 연구에서 사용된 온도와 전압의 영역에서는 극화 온도가 증가함에 따라 그리고 극화 전압이 증가함에 따라 $\beta$-결정상은 증가하였으며, 이에 따라 유전상수가 역시 증가하였다. 8$\times$8어레이 (array)로 제작된 촉각센서에 힘을 가하여 극화에 따른 전압 발생량을 측정한 결과, 극화가 많이 된 시편의 경우 높은 전압이 발생하는 것을 확인하였다.