• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.306-306
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• 2007

최근, LED 구동 인버터, DC-DC 컨버터, AC-DC 컨버터 및 형광등 ballaster 등의 고전압전원장치등에 압전변압기를 적용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 순수한 $PbTiO_3$는 큐리온도($490^{\circ}C$)가 높고, 기계적강도가 크며, 비유전율(약 200 정도)이 작다. 또한, 두께방향 진동의 전기기계 결합계수 ($K_t$)가 윤곽진동의 전기기계 결합계수($K_p$)보다 크므로 두께방향의 진동모드를 이용한 벌크파 진동자의 경우 윤곽진동방향으로 불요신호(spurious signal)가 적고, 작은 grain size($1\;{\mu}m$정도)로 미세가공이 가능하여 고주파 재료로 이용되고 있다. 압전변압기의 출력 전력을 향상시키기 위해서는 적층으로 제작하여야 하는데 적층 압전변압기 제작시 층간의 내부 전극이 도포된 상태에서 소결하여야 한다. 이때 소걸 온도가 높으면 Pd 함랑이 높은 전극을 사용하여야 하는데 Pd 전극의 가격이 비싸 소자의 경제성이 떨어지게 된다. 따라서 순수한 Ag 전극을 내부전극으로 사용하기 위해서는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소결이 가능하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 $(Pb,Ca,Sr)Ti(Mn,Sb)O_3$ 조성을 이용하여 $900^{\circ}C$ 이하의 저온소결이 가능한 두께방향진동모드 적층 압전변암기를 제작하여 그에 대한 전기적 특성을 조사하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.94-94
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• 2009

전기 에너지를 기계적 에너지 변환하고 또한, 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 압전 세라믹스는 압전 변압기 (piezoelectric transformer), 초음파모터, 센서등과 같은 응용분야에 넓게 사용되고 있다. 특히, 압전 변압기의 설계와 제조방법에 대해서는 이미 상당히 많은 연구가 수행되어 왔다. 특히, 전원장치에 있어서는 현재 주요부품으로 사용되고 있는 권선형 변압기와 같은 전자 변환기의 대체품으로서 누설손실이 없는 압전세라믹스 소재의 특성을 이용한 압전변압기의 개발과 응용연구가 국내외적으로 활발히 진행 중이다. 하지만 지금 까지 널리 사용된 PZT계 압전 세라믹스는 환경문제에 있어서 문제점을 가지고 있다. $1200^{\circ}C$ 이상에서 소결되는 PZT계열의 압전세라믹스 소재를 사용한 전자부품의 60~70%이상이 PbO로 구성되어 있기 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격한 휘발특성을 보이는 PbO로 인한 환경오염문제가 대두되고 있다. 압전변압기, 초음파모터등에 사용될 수 있는 무연계 압전재료 중에 PZT 압전소자의 기능을 대체할 만한 물질로는 높은 큐리온도와 우수한 압전특성을 보이는 $(Na,K)NbO_3$세라믹스가 가장 유력한 것으로 알려져 있다. 즉, 압전변압기용 조성 세라믹스는 높은 에너지 변환효율을 위해서 전기기계 결합계수($k_p$)가 커야 되며, 발열에 의한 온도 상승을 억제하기 위하여 기계적 품질계수($Q_m$)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 높은 전류를 발생하기 위해서는 유전상수가 커, 압전변압기의 출력측 정전용량을 크게 하여야 한다. 본 연구에서는 무연계 압전세라믹스를 개발하고, 이를 이용한 전력밀도(power density)가 높은 무연계 압전변압기를 제작하여 그에 대한 전기적 특성을 조사하였다. 따라서 본 연구에서는 무연 압전변압기용 압전 세라믹스를 개발하기 위해 뛰어난 압전 및 유전특성을 가진 무연$(Na,K)NbO_3$계 세라믹스를 기본조성으로 하였고, KCN을 복합 첨가하여 볼 변화에 따른 미세구조, 압전 및 유전특성을 조사하고. 가장 우수한 조성으로 비납 압전변압기를 제작하여 전기적특성을 조사하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권4호
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• pp.354-360
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• 2002

NDT나 의료용 영장장치에 응용되는 압전복합재는 일반적인 세라믹이나 고분자 압전재료에 비하여 많은 장점을 가진다. 이들 응용분야에서는 전기기계결합계수가 높아야 하고 음향임피던스가 낮아야 한다. 그러나, 압전복합재의 횡방향 단위 크기가 조밀하지 못할 경우 횡방향으로 진행하는 판파에 의한 불필요한 진통이 표면에 발생하게 된다. 횡방향 단위 크기와 세라믹 체적비에 따른 압전 특성을 조사하기 위하여 PMN-PZT 세라믹과 Epofix 에폭시로 에폭시의 폭의 달리하면서 1-3형 압전복합채를 제작하였다. 제작된 1-3형 압전복합재의 두께방향 진동모드의 전기기계결합계 수, 음향임피던스는 각각 $0.36{\sim}0.64,\;9.8{\sim}22.7MRayl$ MRayl로 나타났으며, 횡방향 단위크기가 줄어들수록 횡방향 모드 공진 주파수가 증가하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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• pp.228-229
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• 2006

본 연구에서는 초음파 모터 등의 고출력 액츄에이터에 응용 가능한 $04Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-6Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3$ 조성시스템에 소결온도를 달리하여 압전, 유전특성 및 미세구조에 관해 고찰하였다. 본 조성을 $1200^{\circ}C$ 온도에서 2, 4, 6, 8시간 소결하여 시편을 제조하였으며 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였다. 소결시간 증가에 따라 전기기계결합계수와 기계적품질계수는 증가하였으며, 압전상수는 Zr(Zr+Ti)비 0.390까지 증가하였으나 그 이상 증가함에 따라 감소하였다. 압전특성은 $1200^{\circ}C$에서 4시간 소결한 Zr=0.390인 조성에서 ${\varepsilon}_r$ = 4487, $k_p$ = 0.72. $d_{33}$ = 710, $Q_m$ =109의 우수한 특성을 나타내었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.324-324
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• 2010

최근에는 압전체의 환경오염 문제의 해결 및 가격경쟁력을 갖추기 위해서 비납계 압전체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. (Na,K)$NbO_3$ 계는 페로브스카이트 구조를 가지는 비납계 세라믹스로 현재 가장 많이 연구되고 있는 물질 중의 하나이다. 본 연구에서는 압전성이 우수한 $(Na_{0.44}K_{0.52}Li_{0.04})(Nb_{0.9}Ta_{0.04}Sb_{0.06})O_3$ 조성에 CuO, $Cu_2O$ 등의 Cu 산화물을 첨가하였을 때의 전기기계결합계수, 기계적품질계수, 비유전율, 압전전하상수, 문극-전계 이력곡선 (P-E hysteresis curve) 등을 변화를 평가하고자 하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.257-257
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• 2007

압전 액츄에이터의 효율적 작동을 위해서는 변위량이 크고 이력이 없으며 응답이 빠르고 온도특성이 좋아야 하는 등의 여러 조건들을 만족시켜야 한다. 따라서 본 실험은 압전 효율은 높이고 압전 손실은 낮추기 위하여 Pb$[(Mn_{1/3}Sb_{2/3})_{0.04}\;Zr_x\;Ti_y]O_3$, 세라믹스를 선정하였으며 Zr/Ti의 변화(x=0.47~0.5, y=0.46~0.49)에 따른 각각의 압전 특성 및 강유전 특성을 조사하였다. 일반적인 산화물 합성법을 이용하여 압전 분말을 제조하였고 EMAS standard(6001)에 근거하여 시편을 제조하였다. XRD 관찰결과 모든 조성에서 perovskite구조의 단일상만을 나타내는 소결체를 얻을 수 있었으며 FE-SEM 관찰결과 $1250^{\circ}C$의 소결시편이 $2-3{\mu}m$의 grain size를 갖는 치밀한 미세구조를 나타내었다. 가장 우수한 압전특성을 나타내는 조성은 Zr/Ti의 비가 0.485/0.475 조성이었으며 그때의 전기기계 결합계수(Kp) 값은 62.5%였고, 기계적 품질계수(Qm) 값은 1004였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2000년도 하계학술대회 논문집
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• pp.419-422
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• 2000

This paper was to measure the structure, piezoelectric properties of 0.05Pb($A1_{0.5}$$Nb_{0.5}$)-0.95Pb($Zr_{0.52}$$Ti_{0.48}$)$O_3$ ceramics dopped with additive after creating the specimens with a general method. It is shown that X-ray diffraction pattern variation of lines (200) have tendency to move in simple peak by addition of additive. According to the increase of $Cr_2$$O_3$, tetragonality hardly have variation, according to the increase of $Fe_2$$O_3$, tetragonality decreased on the whole. According to dopping with $Cr_2$$O_3$ and $Fe_2$$O_3$, electromechanical factor(kp) largely increased, in case of sintering at $1200^{\circ}C$ kp was maximum value of 40.04[%] at $Cr_2$$O_3$ 0.3wt%, and maximum value of kp 42.9 [%] at $Fe_2$$O_3$, 0.9wt%. In case of sintering at 120$0^{\circ}C$, mechanical duality factor(Qm) was maximum value of Qm 268.8 at $Cr_2$$O_3$, 0.9 wt%.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.101-101
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• 2009

압전 세라믹스는 진동, 변형, 압력 등의 기계적 에너지를 전기적 에너지로 혹은 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 소자로서의 기능을 가지며 조성의 개선 및 제조 기술의 진보가 계속되어 큰 관심을 받고 있다. 최근 audio의 고급화 및 자동차, 평면 TV, 고성능 통신기기, 디지털방송, 홈시어터 등 스피커의 성능이 크게 부각되면서 대기업에서부터 중소기업에 이르기까지 고성능 스피커의 개발에 박차를 가하고 있다. 압전 세라믹을 이용하여 음압을 변조하는 압전 스피커는 디스크 형상의 압전 프레이트를 단층 또는 다층으로 형성하여 기존의 마그네틱 스피커와는 차별되는 형태를 가진 스피커로서 응용하는 것이다. PSN-PZT계 조성을 개발하여 $d_{33}$, 전기기계결합계수($k_p$), 온도안정성 및 내구성 향상 및 특성향상을 위한 입경 조절 및 공정을 연구하고자 한다. 디스크 형태의 압전 세라믹을 이용하여 2, 3, 4 layer 이상의 멀티레이어 시편을 제작하였고, 여러 시편에서 크기 및 형상, 접합 방법 등에 따른 특성을 최적화하여 스피커의 특성을 향상 시키고자 한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 추계학술대회 논문집 Vol.18
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• pp.171-172
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• 2005

PSNZT계 압전 세라믹스는 압전 특성을 개량하고, 여러 가지 응용 분야의 요구를 만족할 특성을 얻기 위해 Mn을 포함하는 첨가물에 관한 연구를 하였다. Mn을 포함하는 산화물은 기계적 품질계수($Q_m$)를 높이는 강화제로 널리 활용되고 있으며, $Mn^{4+}$를 갖는 $MnO_2$가 가장 많이 사용되고 있다. 산화물에서 Mn 전자가는 여러 상태 인데, 이런 전자가의 변화가 압전 특성에 미치는 영향을 조사하였다. Mn 전자가에 따라서 소결체의 미세구조는 $MnCO_3$와 $Mn_3O_4$경우 입자크기가 10${\mu}m$정도였으며, $Mn_2O_3$와 $MnO_2$의 입자크기는 $1\sim5{\mu}m$정도로 불규칙하였다. 전반적으로 소결체는 밀도가 $7.75g/cm^2$이상이었고, 치밀하였다. $MnCO_3$경우 전기기계 결합계수는 56%이고, $MnO_2$경우 기계적 품질계수는 2000이상이었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.935-938
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• 2002

본 논문은 회전자에 영구자석을 사용한 2극 단상 브러시리스 모타에서의 기동토오크 특성에 관한 연구결과를 소개함에 목적이 있다. 본 논문에서와 같은 구조의 모타에서의 토오크는 전자기력에 의한 기동력과 코깅 토오크에 의한 영향력 두가지로 구분다. 본 논문에서는 기동토오크의 이론적 구조식을 유도하고, 문리 적 운동방정식과 결합하여 기동시 나타나는 특성을 나타내었다. 본 논문의 목적은 보다 보편적인 기동토오크에 의한 회전자의 운동을 구명하고자 함인데, 이 목적을 위하여 일반적 전원으로 사용하는 연속 직류전류가 아니라, 비연속적이고 정현파 형태의 일펄스 반파 전류를 전원으로 사용하였다. 이때 나타나는 임펄스 응답특성은, 전류를 흘렸을 때, 대부분의 경우 모타의 회전자는 전류의 주기와 다른 주기를 가지고 반회전하였다. 모타 회전자의 반전주기는 입력전압, 영구자석의 자화의 강도, 그리고 관성계수 및 마찰 계수와 같은 기계적 상수에 의해 영향을 받는 것을 알수 있는데, 반전주기 속도가 모타의 동기속도와 적절하지 않는 경우, 모타의 회전은 이루어 지지 않거나 심한 흔들림(CHATTERINC)의 현상이 나타남을 발견하였다. 이러한 결과를 바탕으로 모타의 회전자를 동기속도로 구동을 하도록 하기위한 조건을 구하였다.