• 한국항공우주학회지
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• 제37권8호
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• pp.744-750
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• 2009

본 논문에서는 압전 작동기로 구동되는 무밸브 마이크로 펌프의 펌프 성능을 계산하였다. 선행연구에서 개발된 마이크로 펌프는 4층의 경량 압전 복합재료 작동기, PDMS로 된 챔버와 2개의 디퓨져로 이루어져 있다. 유한요소 해석은 압전 영역, 구조 영역 및 유체 영역을 완전 연성하여 수행되었다. 구조 및 압전 영역의 해석은 ANSYS를 사용하였으며, 유체영역의 해석은 ANSYS CFX를 사용하여 수행하였다. 작동 주파수가 10 Hz와 40 Hz인 경우에 대한 해석을 수행하여 작동 주파수가 유동 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 또한 300 Hz까지의 유동 해석을 통하여 작동 주파수에 따른 유량을 계산하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권2호
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• pp.7-14
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• 2018

본 연구에서는 소형 압전유압펌프가 적용된 브레이크 시스템의 부하압 개선을 위해 체크밸브에 대한 연구를 수행하였다. 가압 과정에서 부하의 정상상태 압력은 챔버압과 부하압이 체크밸브에 작용하는 단면적 비에 영향을 받는다. 체크밸브 유로 덮개는 역류 방지를 위해 유로의 단면적보다 넓게 제작되었기 때문에 단면적 비 조절을 위해 박판 스프링 형 체크밸브에 부가질량을 부착하는 방식을 제안하였다. 부가질량 부착에 의한 부하압 개선 효과를 확인하기 위해 상용코드를 이용하여 소형 압전유압펌프가 적용된 단순 브레이크 시스템의 모델링을 수행하였다. 모델링의 검증을 위해 부가질량이 부착되지 않은 박판 스프링 형 체크밸브를 적용한 펌프의 가압 실험결과와 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 검증된 아메심 모델링에 부가질량을 추가하였고 시뮬레이션을 통해 단면적 비 조절에 의한 고 부하압 형성 효과를 확인하였다. 부가질량 추가에 따른 소형 압전유압펌프 구성품을 새롭게 설계/제작한 후 브레이크 시스템의 가압 성능 실험을 수행하여 부하압 35% 의 성능 개선을 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제19권5호
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• pp.411-417
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• 2007

This study has been conducted to investigate pumping characteristics of diffuser/nozzle based piezoelectric micropumps. The micropumps include a piezo disk (an actuator), a chamber and a set of diffuser and nozzle. Flow in the current micropumps is controlled by a set of diffuser and nozzle, not by a nap valve. The diffuser/nozzle based micropumps are more reliable in operation and are easier in manufacturing than the flap valve based micropumps. The flow rates of the piezoelectric micropumps have been closely analyzed with a numerical calculation. It has been found that the positions of the inlet and outlet of the micropump can influence the performance of the diffuser/nozzle based piezoelectric micropumps. This study may provide fundamental understanding for the design and analysis of the piezoelectric micropumps.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1442-1445
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• 2003

In precision machinery industry, it's required with small size and low noise design to using in constant liquid delivery equipment. To accomplish it's purpose, we designed the check valve with rubber sheet of circle shapes as a possible assembly in pump body. The test equipment for piezoelectric pump was able to test pressure-flow property and output property of piezoelectric pump by variation(magnitude of voltage and frequency) of input power.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.46.1-46.1
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• 2005

• 기계와재료
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• 제12권2호통권44호
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• pp.85-92
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• 2000

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.448-448
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• 2013

최근 생물학적 분석 기구에서 시료를 처리, 분리, 검출, 샘플링 또는 분석하기 위해 사용되는 마이크로펌프(Micropump)에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 전자소자의 성능과 신뢰성의 증진을 위한 전자소자의 열 문제를 해결하기 위해 냉각장치로 마이크로 펌프가 적용되기도 한다. 그 외에도 마이크로펌프는 다양한 분야에 응용이 가능하다. 마이크로펌프는 작동 방식에 따라 압전형, 공압형, 열공압형, 연동형 등의 여러 종류로 분류되고 있다. 그중에서도 최근에는 연동형 마이크로 펌프의 개발이 각광받고 있다. 기존의 연동형 펌프들은 다중 챔버를 가지고 있으며, 각각의 챔버 내에서 Dead volume이 많이 발생할 뿐만 아니라 이상적인 연동운동과는 차이가 많이 나는 문제점을 가지고 있다. 또한 압전방식과 열공압방식은 느린 응답성으로 인해 효율적인 유체 이동이 어렵다. 본 논문에서는 이상적인 연동운동을 구현하기 위하여 기존의 연동형 펌프의 단점을 보완하고, 하나의 챔버에 다중전극 구조를 가지는 정전기력방식의 연동형 펌프를 개발하였다. 정전기력방식으로 펌프를 구동함으로써, 저전력으로 펌프구동이 가능하며, 하나의 챔버에 다중전극을 설치함으로써 이상적인 연동운동을 재현하였다. 그리고 Dead volume을 최소화 하였다. 또한, 빠른 반응속도로 인해 효율적인 유체 이동을 실현시킬 수 있었다. 본 연구에서 제안된 마이크로 펌프의 구성은 크게 챔버, 박막, Inlet/outlet hole으로 구성되었다. 챔버는 Si-wafer에 wet etching 공정으로 제작 하였고 그 위에 알루미늄 박막을 200 nm 증착시켰다. 챔버는 가로 32 mm, 세로 5 mm, 깊이는 $15{\mu}m$, 부피는 $200{\mu}l$으로 제작되었다. 박막은 폴리이미드(polyimide)를 사용하여 $3{\mu}m$의 두께로 제작 되었으며, 폴리이미드 박막 사이에는 200 nm 두께의 4개의 알루미늄 박막 전극을 삽입시켰다. 삽입된 4개의 전극에 개별적인 전기신호를 보냄으로써 연동운동이 가능하다. Inlet/outlet hole은 직경 2 mm의 크기로 제작되었으며, 튜브를 연결하여 유체가 흐를 수 있는 체널을 형성하였다. 제작된 마이크로 펌프의 구동전압은 115 V이며, 인가되는 주파수를 1 Hz~100 KHz까지 변화시켜 유량을 측정하였다. 작동 유체는 공기이며, 유량측정은 튜브 내에 물방울을 삽입하여 시간에 따른 이동거리를 관측하였다. 측정결과 2.2 KHz에서 2.4 mm/min의 가장 높은 유량을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 제안된 연동형 마이크로펌프는 이상적인 연동운동이 가능함으로써 기존의 연동형 방식의 문제점을 보완하였으며, 생명과학, 의학, 화학 등의 분야에서 적용이 가능하리라 기대된다.

• 한국생산제조학회지
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• 제21권3호
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• pp.362-367
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• 2012

Though a micro pump is a crucial element in miniaturized bio-fluidic systems or drug delivery systems, most of the conventional micro pumps still have some limitations to miniaturize their controller system and to obtain the sufficient back pressure which can rise over the inner pressure of human body or experimental animals. In this paper, to overcome these limitation, a new PZT disc and its controller were designed and fabricated to get the sufficient flowrate and the back pressure with guaranteeing embeddability of the controller into pumping body. The amplitudes of the disc deflections were as large as 40 ${\mu}m$ at 200 V - 100 Hz condition. As results of experiments, the flow rate and the back pressure increase when the frequency increases. The obtainable maximum flow rate and back pressure are 5.2 ml/min at 95 Hz and 13.14 kPa at 90 Hz respectively.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.3104-3109
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• 2007

The present study has been carried out to investigate the pumping characteristics for different figures of inlet and outlet in diffuser/nozzle based on piezoelectric micropump. Piezoelectric micropump system consists of several parts like a pumping chamber, diffuser/nozzle, piezoelectric element and tubes. Parts of the micropump connected with diffuser/nozzle and tubes have been analyzed.. The magnified parts have been classified into two different models based on their resistance. These models have been further classified into six models with each one having three different angles at the magnified parts. Each model has been compared and analyzed using the simulation tool, namely, CFD-ACE depending on their flow rates and characteristics.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1087-1090
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• 2005

In precision machinery systems for medical and chemical applications, micropumps with a low pulsation have been demanded and investigated for accurate delivery of a small amount of liquid. This study proposes sheet type check valves instead of ball type check valves for PZT pumps and performs some tests on dynamics characteristics of check valves having different design parameter with variable frequency. The selected materials of check valves is NBR, PP film, Polyimide and Stainless steel(SUS304). In the experiment, dynamic characteristics of stainless steel thin plate have better performance than others.