• 대한기계학회논문집B
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• 제34권6호
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• pp.599-606
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• 2010

본 연구에서는 다양한 작동조건(인가전압, 주파수)에 대하여 박막의 두께와 챔버의 직경이 열공압형 마이크로펌프의 액추에이터 박막의 거동 특성에 미치는 영향을 실험적으로 파악하기 위해 다양한 박막 두께와 챔버직경의 액추에이터를 제작하였다. 액추에이터는 파이렉스 표면에 위치한 마이크로히터, 챔버, 그리고 박막으로 구성된다. 모든 인가전압에 대하여 주파수가 10 Hz 이하로 감소함에 따라 박막 중앙의 최대 변위는 박막의 두께와 챔버의 직경에 관계없이 크게 증가한다. 낮은 주파수 영역에서 챔버로 공급되는 열량이 증가함에 따라 박막 중앙의 변위는 박막의 두께가 얇을수록, 챔버의 직경이 작을수록 증가한다. 10 Hz 이상의 주파수 영역에서 박막 두께, 챔버 직경, 공급 열량과 같은 모든 설계 변수가 박막 중앙의 변위에 미치는 영향은 미미하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.432-437
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• 2016

본 연구는 금속 주름관, 내부 스프링, 금속마개 등으로 구성된 소형 벨로우즈 세트의 거동에 대하여 연구하였다. 벨로우즈는 자동차용 에어컨의 제어를 위한 전자기제어밸브의 핵심 부품으로써 기계적 하중과 외부 압력에 대하여 민감하고 정확하게 작동하여야 한다. 벨로우즈 설계 인자 도출을 위하여, 소형 인장시험기를 이용하여 벨로우즈 내부 스프링의 스프링 상수를 측정하고, 벨로우즈 세트의 하중-변위 선도를 측정하였다. 내부 스프링의 하중-변위 관계는 선형관계를 나타내었다. 벨로우즈 세트의 하중-변위 관계는 변위가 작을 때는 낮은 기울기를 가지고 하중이 증가하다가 이후 선형으로 증가하는 특성을 나타내었다. 실측 결과를 바탕으로 유한요소해석을 수행하여 외부 주름관의 유효 물성을 도출하고 유한요소 모델링을 확보하였다. 원통형의 형상을 고려하여 축대칭 모델을 적용하였으며, 주름관은 쉘 요소를 적용하였다. 확보한 모델을 활용하여 냉매 압력에 따른 벨로우즈의 거동에 대한 연구를 수행하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.168-174
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• 2017

In this work, a piezostack single-stage valve (PSSV) system is proposed and its control performance is experimentally evaluated at high temperature up to $150^{\circ}C$. In order to achieve this goal, a PSSV system is designed and operating principle and mechanical dimensions are discussed. A displacement amplifier and an adjust bolt are used to generate target displacement and to compensate thermal expansion. Then, an experimental apparatus is constructed to evaluate control performance of the PSSV system. The experimental apparatus consists of a heat chamber, a hydraulic circuit, a pneumatic circuit, pneumatic-hydraulic cylinders, thermal insulator, electronic devices, sensors, data acquisition (DAQ) board and a voltage amplifier. The flow rate and displacement control performance of the valve system are evaluated via experiment. The experimental results are evaluated and discussed at different temperatures and frequencies showing the controlled flow rate and spool displacement.

• 센서학회지
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• 제7권6호
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• pp.437-445
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• 1998

Bias 스프링을 이용한 형상기억합금 액츄에이터는 양방향 동작기구로서 이용이 가능하다. 이러한 bias식 형상기억합금 액츄에이터를 설계하기 위해서는 발생력이나 작동변위 등의 설계 사양이 만족되도록 형상기억합금스프링 및 bias 스프링의 구조를 결정하여야 한다. 본 논문에서는 bias식 형상기억합금 액츄에이터의 설계방법으로서, 경험적 가정에 의존하는 기존의 방법과는 달리 주어진 설계 사양만으로부터 직접 설계가 가능한 새로운 방법을 제시하고 이를 실험결과와 비교하였다. 실험값도 설계값과 비교적 잘 일치하여 제시된 설계방법의 타당성 및 유용성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권8호
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• pp.880-888
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• 2007

This article describes the load capability of bending piezoelectric actuators with a thin sandwiched PZT plate in association with the stored elastic energy induced by an increased dome height after a curing process. The stored elastic energy within the actuators is obtained via a flexural mechanical bending test. The load capability is evaluated indirectly in terms of an actuating displacement with a load of mass at simply supported and fixed-free boundary conditions. Additionally, a free displacement under no load of mass is measured for a comparison with an actuating displacement. The results reveal that an actuator with a top layer having a high elastic modulus and a low coefficient of thermal expansion exhibits a better performance than the rest of actuators in terms of free displacement as well as actuating displacement due to the formation of the large stored elastic energy within the actuator system. When actuators are excited at AC voltage, the actuating displacement is rather higher than the free displacement for the same actuating conditions. In addition, the effect of PZT ceramic softening results in a slight reduction in the resonance frequency of each actuator as the applied electric field increases. It is thus suggested that the static and dynamic actuating characteristics of bending piezoelectric composite actuators with a thin sandwiched PZT plate should be simultaneously considered in controlling the performance.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.331-336
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• 2012

This paper proposes a new type of high-frequency directional valve controlled by the piezostack actuator associated with displacement amplifier. As a first step, a dynamic model of directional valve which can operate at 200 Hz with a flow rate of 12 l/min is derived by considering pressure drop and flow force. As a second step, an appropriate piezostack is selected by considering actuation force as well as field-dependent displacement. Subsequently, in order to control spool displacement and flow rate a proportional-derivative (PD) controller is designed based on the $3^{rd}$-order valve system. Control performances such as sinusoidal trajectory tracking of the spool displacement in time domain are evaluated. In addition, the field-dependent flow rate is also presented to verify the required performance of the valve system.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.1020-1026
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• 2012

This paper proposes a new type of high-frequency directional valve controlled by the piezostack actuator associated with displacement amplifier. As a first step, a dynamic model of directional valve which can operate at 200 Hz with a flow rate of 12 litter/min is derived by considering pressure drop and flow force. As a second step, an appropriate piezostack is selected by considering actuation force as well as field-dependent displacement. Subsequently, in order to control spool displacement and flow rate a proportional-derivative(PD) controller is designed based on the 3rd-order valve system. Control performances such as sinusoidal trajectory tracking of the spool displacement in time domain are evaluated. In addition, the field-dependent flow rate is also presented to verify the required performance of the valve system.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집
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• pp.735-738
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• 2005

Electro-Active Paper (EAPap) is attractive as an EAP actuator material due to its merits in terms of lightweight, dry condition, large displacement output, low actuation voltage and low power consumption. This paper presents the performance of EAPap actuators with thickness variation. The EAPap is made with cellulose paper, and is shown to bend in response to an external electric field. Up to the present, we have tested displacement, current and force of EAPap with 20 $\mu$m thickness. The thickness of EAPap is important factor that affects the performance of the actuator. Therefere, three different thickness of EAPap, 20, 30, and 40 $\mu$m are investigated that inference the tip displacement, blocked force, the resonance and the actuator efficiency. There is an optimum thickness of EAPap, which is resulted from the stiffness and the mass. The performance of EAPap with thickness is discussed.

• Composites Research
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• 제19권5호
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• pp.7-11
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• 2006

SWNT(Single-Walled Carbon Nanotubes)와 도전성 고분자 PANi(Polyaniline)로 구성된 복합재료 합성물질을 제조하여 전기적 기계적 특성을 실험적으로 조사하였다. 이러한 재료는 인공근육 등으로 사용될 수 있어서 미소 인공생물체및 로봇의 구동에 응용될 수 있다. 이 작동기는 90% 순도의 SWNT와 화학적 Polymerization을 이용하여 본 연구실에서 개발된 완전히 새로운 방식으로 제조되었다. 4 탐침 측정법(4-probe method)을 사용하여 이 필름형 복합재 작동기의 전기전도도를 측정한 결과 56.15 S/cm의 값을 나타냈으며, 순수 PANi은 17.38 S/cm를 나타내었다. 순수한 도전성 폴리머 보다 3.2배 높은 전도성을 나타내었다. 이 작동기의 재료적 특성은 SEM을 사용하여 분석하였으며, 우수한 특성을 갖고 있었다. 전압이 작용할 때 변형률을 측정하기 위해서 레이저 측정 센서가 부착된 측정장치가 개발되었으며, $NaNO_3$ 용액 속에서 작동되며, 1볼트의 전압이 가해졌다. 초기 길이 12.690 mm에서 12.733 mm로 늘어났으며, 0.34%의 변형률이 계산되었다. 이 값은 호주 Tahhan의 0.23%보다 48% 정도 높은 변형률이다.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.29-39
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• 1989

본 논문에서는 우선 밸브 기구의 동적 특성을 보다 정교하게 묘사하기 위해서 4 자유도 집중 질량 모델을 세우고 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 비교하여 실험을 더 잘 묘사할 수 있도록 모델을 개선하였다. 그리고 수립된 모델을 사용하여 밸브 변위, 속도, 가속도 특성 및 밸브 기구의 작동 오차를 정의하였다. 이 평균 자승 오차를 최소함으로써 중어진 캠 변위는 크게 변화시키지 않으면서 가속도 및 속도를 최소화한 캠을 설계하였다.