• 한국항공우주학회지
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• 제31권10호
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• pp.34-39
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• 2003

본 논문에서는 압전작동기 LIPCA를 이용하여 형상가변익을 제작하였고, 제작된 형상가변익의 작동변위에 관하여 연구를 수행하였다. 등가 열 모델링 방법과 MSC/NASTRAN으로 해석을 수행하여 압전작동기의 작동변위를 예측하였고, 이를 바탕으로 형상가변익의 설계와 제작을 수행하였다. 실험을 통해 제작된 형상가변익의 실제 작동변위는 압전세라믹의 재료 비선형성으로 인해 예측된 값보다 크게 나옴을 확인하였다. 압전작동기 LIPCA를 이용한 형상가변익은 작은 크기의 무인비행기나 초소형비행기의 조종면으로 사용될 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권3호
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• pp.37-44
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• 2004

본 논문에서는 압전재의 재료 비선형성을 고려한 경량 압전 복합재 작동기(LIPCA)의 성능 해석을 수행하였다. 성능 해석을 위해 9절점 쉘 요소 정식화에 바탕을 둔 압전 쉘 요소를 이용하였다. LIPCA의 작동 변위를 보다 정확히 예측하기 위하여, 실험을 통해 얻은 압전 변형률 함수와 증분 정식화를 추가하여 기존 선형 유한요소 프로그램을 수정하였다. 이렇게 개발된 재료 비선형 압전 옐 프로그램을 이용하여 LIPCA의 작동변위를 재 계산하였고, 재료 비선형 해석으로 얻은 작동 변위가 선형 해석으로 계산된 작동 변위 보다 측정 변위에 훨씬 근접함을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.126.2-126.2
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• 2005

• 한국항공우주학회지
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• 제30권5호
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• pp.94-100
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• 2002

본 논문은 곡면형 압전 복합재료 작동기 LIPCA의 개발 및 성능 실험에 관한 것이다. LIPCA는 압전 세라믹을 중심으로 상층부는 탄성계수가 크면서 열팽창계수가 낮은 섬유강화 복합재료층이 위치하며, 하층부는 탄성계수가 작으면서 열팽창계수가 큰 섬유강화 복합재료층이 위치한다. 작동기의 성능 검증을 위해 작동지그 및 전압 공급 장치 그리고 비접촉 레이저 센서로 이루어진 실험 시스템을 구성하였다. 성능 실험은 양단 단순지지상태에서 압전 재료의 전극에 $100\sim400V_{pp}$의 교류 전압을 1Hz로 가하였을 경우 작동기 중앙부에서 발생하는 수직방향의 변위를 측정하는 것으로 수행하였다. LIPCA와 THUNDER의 성능 검증 결과 LIPCA-C2는 THUNDER에 비해 34% 경량화 되었으며, 작동변위는 13% 향상되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권6호
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• pp.35-41
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• 2006

본 논문에서는 무밸브 마이크로펌프에 사용되는 압전 다이아프램의 성능을 향상시키는 방법이 연구되었다. 큰 작동 변위와 작동력을 가지는 원형 형태의 경량 압전 복합재료 작동기(LIPCA)를 마이크로 펌프용으로 제작하였다. 유한요소 해석과 실험을 통하여 원형 LIPCA의 성능을 예측하여 최적의 적층 형태를 설계하였다. 최적의 원형 LIPCA를 기반으로 포토리소그라피법과 PDMS 몰딩법을 사용하여 무밸브 마이크로 펌프를 제작하였다. 압전 다이아프램의 작동 변위 및 마이크로 펌프의 유량과 배압을 실험적으로 계측하였고, 반경험식을 사용하여 예측한 유량과 비교하였다. 이상의 연구에서 원형 LIPCA가 마이크로 펌프용으로 사용되는 보통의 압전 작동 다이아프램을 대체할 수 있는 우수한 작동기임을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.36-43
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• 2002

압전적층판의 비선형 열압전탄성 거동에서의 스냅-스루 현상을 뉴튼-랩슨기법에 호길이법을 적용하여 수치적으로 규명하였다. 층별변위장이론과 von Karman 변형률-변위 관계식을 적용하여 열압전탄성 복합적층 평판에 대한 비선형 유한요소정식화를 수행하였다. 다양한 압전 작동모드에 따라 대칭 및 편심된 구조모델에 대하여 정적 및 동적 관점에서 비선형 열압전탄성 거동과 진동특성을 연구하였다. 본 연구에서는 압전 작동기를 사용하여 유연한 열적 구조물들의 성능을 향상시킬 수 있는 가능성과 새로운 현상학적인 발견인 열압전탄성 스냅핑 거동이 좌굴된 압전탄성 복합적층 평판에서 과도한 압전작동력이 작용하는 경우에 발생할 수 있음을 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권2호
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• pp.67-74
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• 2002

본 논문에서는 18절점 가정 변형률 솔리드 요소를 이용하여, 기계적 물리량과 전기적 물리량이 완전히 연성된 정적 문제를 해석할 수 있는 유한요소 정식화 과정을 유도하였다. 요소 결점의 축방향 변위 자유도 외에 전기 자유도를 추가하여 주어진 변위와 하중에 의해 발생하는 유도전압을 계산할 수 있다. 또한 가정 변형률 요소를 사용함으로써 박판형 구조물을 모델할 때 발생할 수 있는 잠김현상을 해소하였다. 유도된 유한요소 정식을 바탕으로 프로그램을 작성하였으며, 몇가지 수치예제에 적용하여 작성된 코드를 검증하였다. 본 요소를 이용하여, 여러 가지 변수가 THUNDER의 작동변위에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통하여, 특정한 재료와 곡률을 갖출 경우 THUNDER의 작동성능이 향상됨을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제30권1호
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• pp.15-20
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• 2017

본 논문에서는 지능 구조물 작동기의 성능 향상을 위해 압전 단결정을 적용한 압전 복합재료 작동기 LIPCA-S2를 설계, 제작하고 성능을 측정하였다. 외팔보 형태로 고정된 LIPCA-S2의 끝단 변위를 예측하기 위하여 공급 전압에 대한 압전 재료 작동층의 변형을 기반으로 곡률 변화 예측 모델을 적용하였으며, 실제 작동기의 성능을 측정하여 두 결과를 비교하였다. 외팔보 상태의 LIPCA-S2의 끝단 처짐에 대한 결과를 비교하였을 때, 예측 결과가 측정 결과에 비하여 4배 정도 크게 예측되었음을 확인하였다. 각 결과의 차이는 LIPCA-S2 내부에 삽입된 압전 단결정에 작용하는 압축 응력에 대하여 압전 단결정 특성이 영향을 미치는 것이라 가정하여, LIPCA-S2를 제작하는 과정에서 발생된 잔류 응력과, 작동층에 전압을 가하며 작동기를 구동했을 때 발생하는 응력 변화를 고전 적층 이론을 통해 계산하였다. 박판 압전 단결정에 평면 방향으로 압축 응력이 변할 때, 압전 변형상수의 변화와 탄성계수의 변화를 측정하였고, 이러한 특성 변화를 고려한 새로운 예측 모델을 활용한 예측 결과는 실제 측정값에 근접함을 알 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2351-2353
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• 2005

본 논문은 포장도로의 표면 상태를 고성능의 레이저 변위 센서를 사용하여 정밀하게 측정하고, GPS(Global Positioning System)를 사용하여 측정 위치 데이터를 획득하는 도로 표면 측정 장비 개발에 관한 논문이다. 본 연구에서는 전체 시스템을 설계하고, 차량 주행을 모사한 실험 모형을 제작하여 실내 실험을 실시하였으며, GPS 단말기로부터 실시간으로 위치 신호를 수신하여 도로면 데이터와 연동할 수 있도록 하였다. 그리고 평가 차량의 전면에 레일(rail)을 장착하여 레이저 변위 센서가 좌우로 왕복운동이 가능하도록 하였으며, 레일을 작동시킨 상태에서 도로면을 측정해 보았다. 실험 모형의 측정 곁과는 차량이 80km/h로 주행할 때 도로 표지 타이닝(tinning)의 폭 오차 3.24%, 깊이 오차 5%였다. 차량이 정지된 상태에서 레일을 작동시켜 요철을 측정하였을 경우 레일 방향에 대한 폭 오차는 0.07%였다.

• Composites Research
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• 제23권2호
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• pp.24-30
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• 2010

니켈-나노분말/에폭시 복합재료의 계면 특성과 소수성을 자체-감지능과 작동기 측정을 위해 평가하였다. 경사형 시편을 사용하여 접촉 저항 및 저항도를 측정하였다. 자기장에서 복합재료의 작동성을 세가지 파형들, 즉, 싸인, 삼각, 그리고 사각파를 사용하여 평가하였다. 균일하지 않은 표면에 존재하는 소수성 영역 때문에 Ni-에폭시 나노복합재료의 어떤 부분은 초소수성보다는 다소 낮은 접촉각인 110도를 가졌다. 동적 접촉각은 정적 접촉각과 경향이 상호 일치함을 보였다. 니켈-나노분말의 고유의 금속성질 때문에 자체 감지를 확인하였으며, 또한 전자기장에 작동 반응을 잘 하였다. 니켈-나노분말/에폭시 복합재료의 최대 및 최적의 성능을 얻기 위해서, 레이져 변위 센서를 사용하여, 파형, 주파수, 그리고 전압의 함수로 작동기의 변위를 평가하였다. 니켈-나노분말/에폭시 복합재료의 작동은 적용된 주파수와 전압의 함수로써 증가하였다. 작동된 복합재료들의 연신율은 전압의 증가에 따라 삼각 혹은 사각파보다 싸인파에서 더욱 빨리 증가하였다.