• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.3
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• pp.220-225
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• 2008

In this research, the P(VDF-TrFE) copolymer thin films were prepared by the physical vapor deposition and studied to their piezoelectric properties. In the case of a specimen produced by varying the deposition temperature from $260^{\circ}C$ to $300^{\circ}C$, its piezoelectric coefficient($d_{33}$) increased from 32.3pC/N to 36.28pC/N, and piezoelectric voltage coefficient($g_{33}$) from $793{\times}10^{-3}V{\cdot}m/N$ to $910.5{\times}10^{-3}V{\cdot}m/N$. On the basis of these experimental results, we concluded that the P(VDF-TrFE) copolymer thin film prepared at $300^{\circ}C$ showed the optimum piezoelectric properties. At the deposition temperature of $320^{\circ}C$, its piezoelectric coefficient(d33) decreased 25.3 pC/N and piezoelectric voltage coefficient($g_{33}$) $680{\times}10^{-3}V{\cdot}m/N$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.205-205
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• 2012

Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) 장치는 국내 유일의 초전도 자석을 이용한 핵융합 연구 장치로서 초고온의 플라즈마를 생성하여 차세대 에너지원인 핵융합 에너지를 획득하는 것을 목표로 두고 있다. 플라즈마를 생성부터 유지하기 위해서는 수소 동위원소를 토카막 내부로 공급해 주어야 하는데 이러한 수소동위원소를 "연료"라 부르며, 이 연료를 토카막 내부로 공급해 주는 시스템을 연료주입 시스템(Fueling System)이라고 한다. KSTAR에서는 토카막 내부로 고속의 연료 주입이 필요하고 정밀한 양의 연료를 공급하는 밸브를 사용하여야 하며, 이러한 밸브를 제어 할 수 있는 제어기를 필요로 한다. 위의 사항에 적합한 피에조 밸브(Piezoelectric Valve)는 2 msec 이내의 개폐시간과 500 Torr ${\ell}$/s 이상의 유량을 흘려줄 수 있는 피에조 밸브로 압전소자에 가해지는 전압(0~250 V)에 따라 변위의 양에 비례하여 연료가 진공용기 내로 유입된다. 압전소자의 변위는 최대 140 ${\mu}m$로 최적화되어 있어야 하며, 정전용량(Capacitance)는 30~40 nF이어야 한다. 또한 소자에 힘(Force)를 가해 최대 7 N으로 136 ${\mu}m$의 변위를 가진 소자를 사용해야 한다. 피에조 밸브의 특성으로는 아날로그 신호로 작동이 되어야 하며, 유량신호를 피드백하여 밸브의 구동 전압을 정밀하게 제어 되어야 한다. 피드백 제어를 위해 압력센서는 XCS-190 Series를 사용하여 낮은 유량에서도 민감하게 반응하도록 제작하였으며, 고전압이 유기 되었을 때 제어기를 보호하기 위한 정션박스를 설치하였다. 밸브 제어기는 피에조 밸브의 개방 속도를 높이기 위해 밸브 구동 전압을 순간적으로 높이는 POP 전압을 생성하는 기능과 유량 신호를 피드백해서 밸브 구동 전압을 정밀 제어 하는 기능을 가지고 있다. 제어장치는 아날로그 및 디지털 제어회로의 전원용 +15 V DC와 밸브 구동용 +250 V DC 출력용의 전원 공급 장치(Power supply unit), 펄스 및 트리거 신호를 생성하는 Master Programmer unit), Pop 전압과 피드백의 중요한 기능을 수행하는 Valve controller unit로 제작 되었다. 피에조 밸브와 제어기는 상호 작용하여 동작을 원활히 할 수 있도록 특성 실험을 진행하여야 하며, 진공상태에서 Lack의 유무를 확인하여야 한다. 현재 개발 제작된 밸브의 진공누설시험 및 특성실험을 진행하고 있으며, KSTAR 5차 캠페인에 적용할 계획이다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2004.07c
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• pp.2093-2095
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• 2004

본 논문은 압전소자를 구동장치로 사용한 마이크로 펌프의 제작과 실험에 관한 논문이다. 마이크로 펌프의 상부기판은 polydimethyl siloxane(PDMS)을 소재로 미세유로에 상시 닫힌 밸브가 일체화된 구조로 제작되었고, 하부기판은 polymethyl methacrylate(PMMA)를 소재로 3개의 압전 디스크가 구동기로 부착되었다. 최종적으로 상, 하부 기판은 액상 PUMS로 접합하여 제작했다. 구동기의 입력신호는 6상으로 구형파를 인가하여 연동구동하며 주파수와 전압을 가변하면서 유량을 측정하였다. 구동 주파수가 0.167 Hz이고 전압이 20 V일 때, 마이크로펌프의 1회 토출량은 104 nl이고, 유량은 1.04${\mu}{\el}$/min이다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.471-474
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• 2009

현대 사회는 유비쿼터스와 함께 Intelligent Bridge와 녹색 뉴딜개념의 Energy Birdge 같은 신개념의 교량연구에 주력하고 있다. 따라서 교량 안전관리는 무선 센서노드로 데이터를 송신하고 있으나 센서 전력에 수명제한 베터리와 기후제한 태양열로 공급 문제가 있다. 이에 본 논문에서는 외력에 의해 bending vibration이 일어나면서 판 양면에 양 음의 전하가 띄어 전압, 전류가 발생하는 압전소자를 이용 하였다. 이 압전소자에 발생하는 정현파로 인한 축전 문제와 발전된 전력이 다른 압전소자에게 흘러 전력생산량의 감소 문제는 Bridge Diode를 사용한 R-C회로도를 구성하여 보완하였다. 이 설계를 통하여 차량 하중(외력)의 크기에 변수를 두어 전압발생 차이를 측정하고 일정시간 외력 통해 Capacitor 축전된 양을 검토하였다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.2 no.1
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• pp.14-24
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• 1989

본 연구에서는 1-3형 PZT/Epoxy 압전복합재료를 제조하고 이에 대한 D-E 곡선, 펄스응답특성 및 유중발생전압특성 등을 조사하였다. 압전복합재료의 음향임피던스는 PZT체적비가 증가함에 따라 비례적으로 증가하였다. 그리고 펄스응답특성은 단일상 PZT의 특성에 비하여 아주 양호하게 나타났으며 PZT 체적비가 40% 이상에서는 펄스응답특성이 거의 일정하게 되었다. 유중에서의 발생전압은 PZT체적비, 시편두께 그리고 유중압력이 증가함에 따란 비례적으로 증가하였다. 이들의 결과는 초음파 트랜스듀서 제작에 좋은 자료가 될 것으로 생각한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.149-150
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• 2015

압전 마이크로머신 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric micro-machined ultrasonic transducers)는 DC 바이어스 전압을 인가해야 구동되는 특성을 가지고 있다. 따라서 초음파 트랜스 듀서를 구동하기 위한 전력증폭기는 DC 바이어스 전압이 요구되므로 기존의 전력증폭기에 비해 효율이 매우 낮아지게 된다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 압전 마이크로머신 초음파 트랜스듀서를 구동하기 위한 고효율 전력증폭기를 제안한다. 전력증폭기는 AMP부와 전원부로 나뉘며, AMP부는 Class B Amp를 사용하여 높은 증폭 선형성을 갖는다. 전원부는 Amp를 구동하기위한 DC-DC converter가 에너지 회수 동작을 하므로 전력증폭기의 효율을 높일 수 있다. 본 연구에서는 압전 마이크로머신 초음파 트랜스듀서를 구동하기 위한 전력증폭기 회로를 제시하고 시뮬레이션과 실험을 통해 동작 특성을 검증한다.

• 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.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.5 no.1
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• pp.3-10
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• 1986

원통형 압전세라믹을 이용하여 2종류의 하이드로폰을 제작한 결과를 제시하고 있다.한 종류는 방사선 방향으로 단일 분극화된 압전소자의 양 끝을 금속캡으로 밀폐하여 제작되었고, 다른 종류는 신 호대 잡음비를 높이기 위해 원통형 소자의 전극을 4부분으로 나누어 교번 분극화하여 유기된 전압이 합 해지도록 제작하였다. 특성을 측정한 결과, 4- 교번 분극화된 하이드로폰이 단일 분극화된 경우보다 40Hz~1000Hz 주파수 범위에서 전기적 잡음 등가음 압이 평균 10dB정도 낮아지게 되어 그 성능이 향상 되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.156-156
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• 2009

우리 주변에서 쉽게 얻을 수 있는 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환해서 전자기기의 전원으로 사용하고자 하는 에너지 하비스팅의 연구가 활발히 진행중이다. 본 연구에서는 일정장소에 설치된 압전발판을 사람이 보행시 밟았을 때 압전체가 변형되어 전기에너지를 발생시키는 자가발전 압전발판을 제작하였다. 발생된 전기에너지를 육안으로 확인하기 위해 발판 주변에 LED를 설치하여 점등되도록 하였다. 최대의 전기에너지가 발생되도록 압전발판을 제작하고자 디스크형태의 압전체를 아크릴판에 휨이 발하는 지점에서 일정거리를 두어 부착하고 인위적으로 일정 변위가 발생하도록 가진을 하였을 때 발생하는 전압을 비교하였다. 또한 압전체에 동판이 부착된 형태로 동판 두께에 따른 발전특성도 비교하였다. 이를 바탕으로 최대의 발전특성을 나타내는 형태로 제작하여 다수의 압전소자를 밀집시키고 그 위에 판을 대어서 보행시 밟은 부분 외의 압전체에도 하중이 인가되도록 제작하였다. 인도, 도로, 교량 등에 압전발판을 다수 설치하여 전기에너지를 축적하여 센서등의 전원으로 응용성을 검증하였다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.15 no.11
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• pp.2457-2464
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• 2011

In this paper, a vibration energy harvesting circuit using a piezoelectric device is designed. MPPT(Maximum Power Point Tracking) control function is implemented using the electric power-voltage characteristic of a piezoelectric device to deliver the maximum power to load. The designed MPPT control circuit traces the maximum power point by periodically sampling the open circuit voltage of a full-wave rectifier circuit connected to the piezoelectric device output and delivers the maximum available power to load. The proposed vibration energy harvesting circuit is designed with $0.18{\mu}m$ CMOS process. Simulation results show that the maximum power efficiency of the designed circuit is 91%, and the chip area except pads is $700{\mu}m{\times}730{\mu}m$.