• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.205-205
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• 2012

Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) 장치는 국내 유일의 초전도 자석을 이용한 핵융합 연구 장치로서 초고온의 플라즈마를 생성하여 차세대 에너지원인 핵융합 에너지를 획득하는 것을 목표로 두고 있다. 플라즈마를 생성부터 유지하기 위해서는 수소 동위원소를 토카막 내부로 공급해 주어야 하는데 이러한 수소동위원소를 "연료"라 부르며, 이 연료를 토카막 내부로 공급해 주는 시스템을 연료주입 시스템(Fueling System)이라고 한다. KSTAR에서는 토카막 내부로 고속의 연료 주입이 필요하고 정밀한 양의 연료를 공급하는 밸브를 사용하여야 하며, 이러한 밸브를 제어 할 수 있는 제어기를 필요로 한다. 위의 사항에 적합한 피에조 밸브(Piezoelectric Valve)는 2 msec 이내의 개폐시간과 500 Torr ${\ell}$/s 이상의 유량을 흘려줄 수 있는 피에조 밸브로 압전소자에 가해지는 전압(0~250 V)에 따라 변위의 양에 비례하여 연료가 진공용기 내로 유입된다. 압전소자의 변위는 최대 140 ${\mu}m$로 최적화되어 있어야 하며, 정전용량(Capacitance)는 30~40 nF이어야 한다. 또한 소자에 힘(Force)를 가해 최대 7 N으로 136 ${\mu}m$의 변위를 가진 소자를 사용해야 한다. 피에조 밸브의 특성으로는 아날로그 신호로 작동이 되어야 하며, 유량신호를 피드백하여 밸브의 구동 전압을 정밀하게 제어 되어야 한다. 피드백 제어를 위해 압력센서는 XCS-190 Series를 사용하여 낮은 유량에서도 민감하게 반응하도록 제작하였으며, 고전압이 유기 되었을 때 제어기를 보호하기 위한 정션박스를 설치하였다. 밸브 제어기는 피에조 밸브의 개방 속도를 높이기 위해 밸브 구동 전압을 순간적으로 높이는 POP 전압을 생성하는 기능과 유량 신호를 피드백해서 밸브 구동 전압을 정밀 제어 하는 기능을 가지고 있다. 제어장치는 아날로그 및 디지털 제어회로의 전원용 +15 V DC와 밸브 구동용 +250 V DC 출력용의 전원 공급 장치(Power supply unit), 펄스 및 트리거 신호를 생성하는 Master Programmer unit), Pop 전압과 피드백의 중요한 기능을 수행하는 Valve controller unit로 제작 되었다. 피에조 밸브와 제어기는 상호 작용하여 동작을 원활히 할 수 있도록 특성 실험을 진행하여야 하며, 진공상태에서 Lack의 유무를 확인하여야 한다. 현재 개발 제작된 밸브의 진공누설시험 및 특성실험을 진행하고 있으며, KSTAR 5차 캠페인에 적용할 계획이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1576-1577
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• 2007

As a intelligent valve piezoelectric valve is to applied to various fields of application. Piezoelectric valves have fast response time and good linearity for pressure control but its hysteresis displacement by its stack actuator influences on pressure control in electro-hydraulic braking. Solenoid valves are traditional element to control hydraulic pressure but this paper proposes piezoelectric valve for brake pressure control with hysteresis compensation.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.733-736
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• 2003

This paper presents two systems of two-stage electrohydraulic servovalve with a nozzle-flapper pilot stage, which is controlled by stack-type piezoelectric elements. Two flapper moving mechanisms proposed in this research can compensate for the hysteresis problem and thermal expansion of the piezoelectric elements. The experimental results show that the first flapper moving mechanism has the frequency response of over 500 Hz and the second one has the response of over 600 Hz. And the first simplified servovalve system rising the first flapper moving mechanism has the frequency response of about 150 Hz, and the second system has the response of about 300 Hz at the supply pressure of 210 bar

• 한국정밀공학회지
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• 제20권6호
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• pp.71-80
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• 2003

This paper presents a two-stage electrohydraulic servovalve with a nozzle-flapper pilot stage, which is controlled by stack-type piezoelectric elements. The flapper moving mechanism developed in this research can compensate for the hysteresis problem and thermal expansion of the piezoelectric elements. The experimental result shows that this flapper moving mechanism has the frequency response of about 600 Hz. And a simplified servovalve system using this flapper moving mechanism has the frequency response of about 300 Hz at the supply pressure of 210 bar.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.14-21
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• 2008

A numerical simulation on the flow field of a valveless bidirectional piezoelectric micropump has been performed. In this type of micropump, the oscillation of the piezoelectric diaphragm generates the blowing and suction flow through the oblique channel from the pumping chamber. The angle between the oblique and main channel causes the variation of flow distribution through upstream and downstream channels in suction and blowing modes. In the suction flow mode, the working fluid flows from both the upstream and downstream of the main channel to the pumping chamber through the oblique channel. However, in the blowing flow mode, the fluid pushed out of the pumping chamber flows more toward the downstream of the main channel due to the inertia of the fluid. In the present study, the effects of geometries such as the angle of oblique channel and the shape of main channel on the flow rate of the up/downstream were investigated. The flow rate obtained from the pump and the energy required to the pump were also analyzed for various displacements and frequencies of the oscillation of the diaphragm.