• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.22 no.5
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• pp.411-420
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• 2010

In general, moving vehicles generate continuous and repetitive strain of energy on bridges. The strain energy can convert to electric energy due to its piezoelectric element. However, some factors should be considered in order to reasonably assess the feasibility such as load distribution applied on bridges and the relationship of strains generated according to loads. This study was carried out to estimate the generated voltage when piezoelectric elements were installed to a bridge. A steel-concrete composite specimen was fabricated and loads were applied, considering vehicle load-effects. As a result, the voltage generated in the element was evaluated and compared with the analysis equation of the piezoelectric effect.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.211-211
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• 2008

태양열, 바람, 지열, 진동 등의 우리주변에서 쉽게 얻을 수 있는 에너지를 모아서 필요로 하는 전자기기의 에너지원으로 사용하는 개념의 에너지하비스팅에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기계적인 변경으로 전압이 발생하는 압전체는 오래전 알려져 있었지만 발생전압이 낮아 에너지발전용으로 적용이 힘들었다. 하지만 전자기기의 소형화와 함께 필요로 하는 전력도 수 ${\mu}W$로 낮아짐으로 압전체를 이용한 에너지하비스팅이 주목 받고 있다. 전선으로 연결하여 전원을 공급하기 힘든 위치에 있는 전자기기는 주기적으로 배터리를 교환해 주어야한다. 이는 시간적, 금전적, 인적자원의 낭비이며 반영구적으로 전원을 공급할 장치개발이 필요하다. 구조물은 수~ 수십 Hz로 진동을 하며 이 진동으로 압전체에 변형을 주어 전압을 발생시킨다. 변형이 클 때 발생전압도 크게 되므로 압전체를 칸틸레버형태로 제작했다. 더 큰 전압발생을 위해 메탈을 사이에 두고 양면에 압전체를 둔 바이몰프 형태로 캔틸레버를 제작했다. 이때 진동의 충격을 완화시켜 압전체에 인가되도록 하고 구조물의 고유진동수모다 큰 진동수로 압전체가 진동하도록 하기위해 스프링을 사용하여 제작하였다. 이 스프링 지지구조 및 가진 조건에 따른 발전특성을 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.110-110
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• 2004

하나 또는 다수개의 압전액츄에이터(piezoelectric actuator)로 구성된 시스템에서 구동 효율을 높이는데 직접적인 영향을 미치는 고정밀과 빠른 응답 특성을 구현(implementation)하기 위하여, 입력전압에 대하여 출력전압이 선형적으로 추종하고 주파수 가변(variable)이 독립적이며 순차적으로 제어가 가능한 위상가변(phase shifting)형 압전액츄에이터 구동장치의 설계가 필요하다. 구동신호론 증폭하고 가변하는 고전압 증폭 구동장치는 압전액츄에이터 구동에 직접 영향을 주게 되므로, 이의 특성인 고주파에서의 위상지연 보상, 높은 회전비(slew rate)로 고전압에서 정현파의 찌그럼짐을 방지, 전압이득의 가변 및 안정화, 입력 및 출력 임피던스의 개선과 주파스 대역폭(band width)의 확장 등은 매우 중요하다.(중략)

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.51-51
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• 2008

최근 센서, 전자기술의 발달은 소형 센서 기기의 구동에 필요한 파워를 줄여 주변의 진동이나 온도차등에서의 작은 에너지로도 센서 등의 소형 전자기기의 구동을 가능하게 했다. 이에 따라 전자기기의 구동에너지로써 에너지 하베스팅이 많은 관심을 받고 있다. 압전 효과를 이용하여 주변의 진동에너지를 전기에너지로 변화 시키는 압전에너지 하베스터는 온도차이나 태양광, 바람등과는 달리 날씨나 구동조건에 큰 영항을 받지 않는 장점과 그 크기가 비교적 소형이라는 장점이 있어 많은 연구가 진행되고 있다. 에너지 하베스터에서 생산된 에너지를 사용하기 위해서는 생산된 에너지를 저장장치에 저장해야 한다. 저장장치에 저장하기 위해서는 일정 이상의 전압과 많은 양의 전류가 있는 것이 효과적이다. 하지만 압전 세라믹의 출력 특성은 전압이 크고, 출력 전류가 작은 특성을 지지고 있어 충전 속도가 느리다는 문제점이 있다. 압전세라믹에서 발생되는 에너지는 세라믹의 두께와 세라믹의 전극면적에 비례하는데 각각 세라믹의 두께는 출력 전압에 영향을 주며, 세라믹의 전극면적은 발생하는 전하량에 영항을 준다. 이러한 압전체의 특징을 이용하여 본 연구에서는 압전체의 출력특성의 향상을 위하여 $10\times35mm^2$ 크기의 적층 세라믹을 제작하여 압전에너지 하베스터를 제작하였다. 적층 압전세라믹을 이용한 에너지 하베스터에서 3.5m/$s^2$ 24.6 ${\mu}m$의 진동에서 발생전압 2.14 V 에 발생전류 252 ${\mu}A$의 특성을 얻을 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.7
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• pp.805-812
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• 2011

In this study, a cantilevered energy harvester comprising piezoelectric fiber and epoxy composites was designed and analyzed electro-mechanically. In order to maximize the power of the cantilevered energy harvester, its exciting frequency was tuned to the first natural frequency of the beam. An efficient analysis method for predicting the output voltage of the beam was developed by using the finite element method coupled with piezoelectric behavior. By using this method, the effects of geometric parameters and various piezoelectric materials on power generation were investigated and the electric characteristics were evaluated. Design optimization of the beam geometries was performed for a base model. The optimum MFC design generated a maximum electric output of 40.1 V at a first natural frequency of 24.5 Hz.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.17 no.2
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• pp.28-33
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• 2003

The piezoelectric transformer converters electrical energy into mechanical energy, It is high efficiency and small size transformer for high output voltage. The piezoelectric transformer operates the resonance frequency and the output voltage waveform is close to sine wave. Therefore, it is suitable for driving the LCD backlight in the notebook computer. In this paper, we discussed about the inverter which os driving piezoelectric transformer by generating sine wave through LC resonance after converting input DC voltage to the gate signal of FET. As the result of experiments, it was showed that the resonance frequency and voltage gain of the piezoelectric transformer was proportional to the load variation, and voltage gain was independent of the input voltage variation.

• 전기의세계
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• v.28 no.2
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• pp.23-28
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• 1979

압전 세라믹 소자는 강유전성 세라믹에 높은 직류전압을 가한 후에 나타나는 압전효과를 이용하는 것으로 전압을 제거한 후에도 압전효과가 존재하는 것이 강유 전체의 특징이다. 압전효과를 나타내는 것은 천연으로 존재하는 수정이 있고, 인조품으로서는 BaTiO$_{3}$가 2차 대전후 W.P Mason에 의해 연구되어 압전재료로서 사용되었지만 BaTiO$_{3}$는 공진주파수의 온도안정성이 문제가 된다. 그후 B.Jaffe et al.은 P$_{b}$(Z$_{r}$, T$_{i}$)O$_{3}$등 몇가지 복합 Perovskite 산화물 중에서 P$_{b}$(Z$_{r}$, T$_{i}$)O$_{3}$의 $P^{2+}$$_{b}$ 이온을 다른 이온으로 치환하면 큐리 온도가 변하고 실온에서의 유전율도 크게 변화한다는 것이 밝혀졌다. 여기서 논하고저 하는 것은 압전소자의 제법과 성질 또 이의 특성을 좁은 범위 내에서 소개코저 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.826-829
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• 2004

휴대폰이나 PDA등의 카메라 렌즈구동용으로 탑재 가능한 소형 압전 초음파 리니어 모터를 개발하였다. 선형 동작을 위한 구동력은 압전 세라믹과 1개 또는 2개의 세라믹으로 이루어진 uni- 또는 bimorph 형태의 압전 엑츄에이터에서 얻을 수 있다. 즉 초음파 영역의 펄스형태의 전압을 인가함으로써 정 또는 역의선형 운동과 인가하는 전압의 주기에 따라 정밀한 위치조절이 가능하고 제조공정이 용이하고 구조가 간단한 것을 특징으로 하는 모터이다. 본 연구에서는 소형 압전 초음파 리니어 모터의 원리와 동작특성을 고찰하였다.

• 전기의세계
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• v.34 no.4
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• pp.213-219
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• 1985

2중층 압전변압기를 공진주파수로 동작시키면 부하저항이 클수록 전압비가 커지고 부하저항의 변동에 대하여도 안정되며, 특히 무부하시의 전압비는 전기기계결합계수의 제곱과 기계적 품질계수의 곱에 비례하고, 또 그 크기나 형상에는 관계없으므로 설계시 제약이 적은 장점이 있다. 한편 이 변압기의 공진주파수는 압전진동자의 직력공지주파수에 크게 의존하고, 진동자의 고정용량, 전기기계결합계수, 절연판의 정전용량 등에 의해서도 영향을 받으며, 부하저항이 큰 경우의 공진주파수는 부하저항의 변동에 대하여 안정됨을 알 수 있다. 따라서 이러한 2중층 압전변압기를 이용하여 높은 전압비를 얻으려면, 변압기를 전기기계 결합계수와 기계적 품질계수가 큰 압접진동자로 제작하고, 또 그 변압기를 저항이 큰 부하에서 공진주파수로 동작시키는 것이 바람직하다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.5 no.3
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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.