• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.385-394
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• 2021

본 논문에서는 다층 평면 손실 구조에 대한 반사 전력 및 전송 전력을 계산하기 위해 전자파 전송 행렬식을 새롭게 제안하였다. 적용된 인체 다리는 피부, 지방, 근육 및 뼈의 4층 평면 구조로 모델링하였으며 각 층의 손실을 고려하기 위하여 복소 유전 상수는 4극 Cole-Cole 모델 매개변수를 사용하여 계산하였다. 피부면에 전자파가 입사할 때 0.1 ~ 20.0GHz의 주파수 대역에서 총 반사 및 투과 전력과 인체 손실을 계산하였다. 그리고 다양한 근육 두께에 대해 최외곽 뼈에서 반사되어 피부에서 재방사되는 전력도 계산하였다. 그 결과 근육 두께 3.0mm, 주파수 4.6GHz일 때 반사손실은 -6.13dB로 평균값보다 3.42dB 낮게 나타났다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.763-770
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• 2021

본 논문에서는 ISM 대역에서 동작하는 BAN(Body Area Network) 신호의 영향을 배제하기 위해서 4.567 GHz에서 작동하는 온 바디 마이크로스트립 패치 안테나의 설계 및 최적화 과정을 제시하였다. 하지 해면골 골다공증 감시를 위한 이 안테나는 향상된 반사손실 및 대역폭을 가지면서, 경박단소하도록 설계하였다. 적용된 하지 주변 구조는 5층 유전체 평면으로 구조화 하였으며, 손실을 고려한 각층의 복소유전상수는 다중 Cole-Cole 모델 매개변수를 사용하여 계산하였으나, 정상 및 골다공증 해면골은 단극형 모델을 사용하였다. 팬텀상 동축급전 안테나의 반사손실은 4.567 GHz에서 -67.26 dB이고, 골다공증 경우 동일 주파수에서 반사손실차 𝚫S₁₁=35.88 dB이고, 공진 주파수 차는 약 7 MHz이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.83-83
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• 2009

우수한 압전성을 가지는 PZT는 인체에 유해한 다량의 PbO을 함유하여 심각한 환경문제를 야기함은 물론 제조 공정 중 PbO 휘발 억제 시설 구비에 따른 경제적 부담 등 문제점이 지적되었다. 따라서 환경오염 및 가격경쟁력을 갖추기 위해 현재 무연 조성 세라믹스에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 최근 비납계 압전 세라믹의 연구는 비스무스 레이어형과 페로브스카이트 형 비납계 세라믹스의 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 $(Na,K)NbO_3$ 계는 페로브스카이트 구조를 가지는 비납계 세라믹으로 현재 많은 연구가 진행되고 있다. 이 물질은 PZT계와 유사하게 상전이(morphotropic phase boundary:MPB)영역을 가지고 있 으며 이 영역에서 높은 압전 특성을 보여주고 있다. 최근 $Na_{0.5}K_{0.5}NbO_3$에 $LiTaO_3$를 치환하여 우수한 압전 특성을 지니는 조성이 개발되고 있지만, 보통 소성법으로 제조된 세라믹스는 PZT계 세라믹스와 비교하여 특성이 떨어진다. 본 연구에서는 압전성이 우수한 $(Na_{0.44}K_{0.52}Li_{0.44})(Nb_{0.90}Sb_{0.06}Ta_{0.04})O_3$ 조성에 도너 도핑과 억셉터 도핑을 한 다음 전기기계결합계수, 압전상수, 유전상수의 변화를 평가하고, hardener 와 softener 특성이 본조성에서 나타나는지를 관찰하였다. 실험방법은 보통 소성법을 사용하였으며, 분쇄와 혼합은 직경 3 mm zirconia ball을 사용하여 볼밀 하였다. $850^{\circ}C$ 에서 5h 하소 후 $1100{\sim}1200^{\circ}C$ 에서 소결하고, 두께 1 mm로 연마한 다음 silver paste를 $650^{\circ}C$ 에서 소부하여 전극을 형성하였다. 제작된 시편은 $90^{\circ}C$의 실리콘유에서 3~4 kV/mm의 전계를 가해 20분간 분극 처리를 수행하였다. 제작된 시편의 압전전하 상수 값은 d33-meter(APC-8000)를 이용하여 측정하였고, 유전율, 전기기계결합계수 및 기계적품질계수 등은 임피던스 분석기 (impedance/gain phase analyzer)를 이용하여 특성을 측정 하였다. 또한 전압-분극 특성의 평가에는 강유전특성 측정기(ferroelectric tester: Precision-LC, Radiant Technologies, USA)를 이용하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.101-107
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• 2012

MICS 및 ISM 대역의 무선기기 설계 시에 인체 팬텀을 이용한 성능검증이 필수적으로 요구되고 있으나, 인체팬텀에 관한 연구 대부분이 휴대폰에 의한 생체 영향에 국한되어 있는 실정이다. 본 논문에서는 FCC에서 제안하고 있는 MICS 대역과 ISM 대역의 인체 팬텀에 대한 전기적 상수를 이용하여 준고체형 팬텀들을 제작하였다. 제작된 준 고체형 팬텀들은 각 대역에서 FCC에서 제시한 전기적 상수(MICS 대역에서 $\varepsilon_r=56.7$, $\sigma=0.94$, ISM 대역에서 $\varepsilon_r=52.7$, $\sigma=1.95$)들을 만족하였다. 또한, 제작된 준 고체형 팬텀의 재료들은 쉽게 구매 가능한 재료들로 구성되었으며, 팬텀 재료의 다양성을 위해서 각 대역에서 polyethylene과 TX-151을 이용한 방법과 글리세린을 이용한 두 가지 방법을 제시하였다. 제작된 준 고체형 팬텀은 평탄한 형태이며, 유전율 측정기로 제작후 1일 (24 시간)이 경과한 후 팬텀의 전기적 특성을 측정하였다.

• 폴리머
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• 제32권1호
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• pp.90-93
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• 2008

암 치료의 보조요법의 하나로 제시될 수 있는 전자파를 이용한 온열치료법의 기초연구를 수행하였다. 폴리에틸렌, 탈이온수, 그리고 염화나트륨 등으로 구성되는 젤리형의 인체 뇌 팬텀을 제작하고 이들 팬텀 재료의 다양한 구성비에 따른 팬텀의 전기적 특성을 유전율상수와 전도도를 측정하여 평가하였다. 그 결과, 염화나트륨의 양이 증가함에 따라 팬텀의 도전율이 증가하는 것을 제외하고는 팬텀 재조에 사용한 재료의 함량이 증가할수록 팬텀의 전기적 특성 값들은 대체로 감소함을 확인하였다. 또한 시간 경과에 따른 무게비로 측정한 팬텀의 장기안정성은 6개월이 경과한 시점까지도 양호하게 유지됨을 알 수 있었다. 이러한 연구 결과는 향후 각종 인체장기에 대응하는 자성유체가 혼입된 젤리팬텀의 전자기적 특성과 온도 상승을 관찰함으로써 암 치료에 있어서의 새로운 방법론을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제38권6호
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• pp.623-627
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• 2014

최근에 인체 중심의 무선통신 기술에 대한 관심이 증가하면서 입을 수 있는 안테나에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 GPS 주파수를 수신할 수 있는 입을 수 있는 안테나를 제안하였다. 두께 0.7mm의 염소가죽을 유전체 기판으로 사용하고, 두께 0.08mm의 구리 폴리에스터 천을 방사체 및 접지판으로 사용하여 안테나를 제작하였다. 원형 편파 특성을 얻기 위해 정사각형의 패치에 대각선 방향에 놓인 모서리를 짤라서 방사체를 만들었고, 도전성 천과 가죽을 에폭시를 사용하여 접착하였다. 먼저 염소가죽의 유전율을 구하기 위해 크기가 다른 3개의 정사각형 패치 안테나를 만들고, 실험 및 시뮬레이션을 통해 염소가죽의 유전상수를 구하였다. 이것을 바탕으로 GPS 대역에서 동작하는 안테나를 설계하고, 제작하여 실험을 통해 안테나의 성능을 검증하였다. 옷의 어깨 부분에 설치하여, 사람이 입고 측정하여 특성의 변화를 실험하였고, 상용 세라믹 GPS 안테나와 수신 감도 특성을 비교하여 제작된 안테나가 비슷한 수준의 감도를 갖고 있음을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.18-18
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• 2010

전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고 또한, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있는 압전 세라믹스는 압전 변압기 (piezoelectric transformer), 초음파 모터, 센서 등과 같은 응용분야에 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 전원장치에 있어서 현재 주요 전자제품에 사용되고 있는 권선형 변압기와 같은 전자 변환기의 대체품으로 압전 세라믹스 소재의 특성을 이용한 압전변압기의 개발과 응용연구는 국내외적으로 활발히 연구되어왔다. 압전변압기는 권선형 변압기와 비교 하였을 때 누설자속이 없어 노이즈 발생이 없고, 공진주파수만을 이용하므로 출력의 파형이 정현파에 가까워 고조파 잡음이 없으며, 불연성의 특징을 가지고 있다. 추가적으로 압전 변압기는 소형화, 슬림화, 경량화가 가능하며 90%이상의 높은 효율을 얻을 수 있다. 또한, 단판형 압전변압기의 출력한계를 개선하기 위해 높은 승압비와 고출력을 갖는 적층타입의 압전변압기가 제안되었다. 압전변압기용 조성 세라믹스는 높은 에너지 변환효율을 위해서 전기기계결합계수 ($k_p$)가 커야 하며, 발열에 의한 온도 상승을 억제하기 위하여 기계적 품질계수(Qm)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 높은 전류를 발생하기 위해서는 유전상수가 커 압전변압기의 출력측 정전용량을 크게 하여야한다. 이러한 압전변압기의 제작 조건을 위해 우수한 압전 및 유전특성을 갖는 PZT계 세라믹스가 주로 사용 되어져 왔다. 그러나, PZT계 세라믹스의 우수한 압전 및 유전특성에도 불구하고 $1000^{\circ}C$에서 급격히 휘발하는 PbO의 성질 때문에 환경적으로나 인체의 건강문제로 인해 전세계적으로 그 사용량을 제한하고 있다. 또한 적층 압전변압기의 구조적 특성상 내부전극과 함께 소결하여야 하는데, 이때 소결온도가 높으면 값비싼 Pd합량이 높은 전극을 사용하여야 한다. Pd함량이 10%미만인 Ag/Pd 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 저온소결이 가능한 세라믹스 제조가 필수적이라 할 수 있다. 소결온도를 낮추는 방법으로는 다른 물질들을 치환하여 소결온도를 낮추는 방법과 미세분말을 만들어 그레인사이즈를 미세화 하는 방법들이 있다. 많은 미세 분말 제조 방법 중에서 Attrition mill은 일반적인 ball mill에 비해 분말의 입도를 미세하게 할 수 있어 증가된 분말의 비표면적에 의하여 반응을 촉진시킴으로써 저온소결이 가능한 세라믹스를 만들 수 있다. 따라서 본 연구에서는 소결온도가 낮으면서도 유전 및 압전특성이 우수한 조성을 사용하여 적층 압전변압기를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.587-594
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• 2023

본 논문은 인체 다리의 골절 회복 모니터링을 위한 쌍 T-형 결함이 있는 온 바디 마이크로스트립 패치 안테나의 설계 및 최적화 과정을 제시하였다. 이 안테나는 T-형 결함의 크기를 조절하여 향상된 반사손실 및 대역폭을 가지면서, 경박단소하도록 설계되었다. 적용된 다리 주변 구조는 5층 유전체 평면으로 구조화 하였으며, 각층의 복소유전상수는 4극 Cole-Cole 모델 매개변수를 사용하여 계산하였다. 골절이 없는 정상인 경우 온 바디 안테나의 반사손실은 4.0196GHz에서 -66.71dB이고, 갤러스 층의 길이 10.0mm, 폭 1.0mm, 높이 2.0mm 인 경우 반사손실 차 ΔS₁₁ 는 37.95dB이다. 반사손실 변화에 대한 갤러스 층 높이를 예측할 수 있도록 3차 다항식 모델을 제시하였으며, 이 다항식의 RSS = 1.4751, R² = 0.9988246, P-value = 0.0001841로서 매우 높은 예측 적합성을 가진다.