• 전자공학회논문지
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• 제52권10호
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• pp.21-29
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• 2015

철도 차량의 전자화 무인화 시, 보다 높은 안정성을 위해 차량의 각 제어장치를 개별 컴포넌트로 분리하고, 이를 네트워크에 연결하여 분산형 제어시스템을 구성할 필요성이 높아지고 있다. 본 논문은 철도차량의 분산형 제어 시스템 구성을 위해 이더넷 망 이용 시 가능한 네트워크 토폴로지를 제시하고, 대상 토폴로지를 (1) 장애복구, (2) 장치별 필요 포트 수, (3) 차량 간 접속 케이블 수, (4) 성능의 네 가지 관점에서 비교 분석한다. 특히, 철도차량의 고유한 특성인 연결 차량 수의 변화 시, 이에 따른 네트워크 성능 효과를 고려하여 분석을 수행하고, 이에 맞는 네트워크 토폴로지를 제시한다. 이를 위해, 먼저 철도차량의 네트워크 토폴로지 구성을 차량 내와 차량 간 연결로 분류하여 여러 대상 조합을 고려한다. 또, 철도 차량 간 연결 수 증가로 인한 접속 단절/불안정 문제를 완화하기 위해 차량 간 연결에서 스타와 데이지체인의 복합 구성인 하이브리드 토폴로지를 제시한다. 시뮬레이션을 통해 토폴로지 간 성능을 비교하고, 차량 간 연결 수 제한 하에서도 하이브리드 토폴로지가 충분한 성능 개선이 있음을 보인다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.418-418
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• 2008

The electrochemical etching of silicon in HF-based solutions is known to form various types of porous structures. Porous structures are generally classified into three categories according to pore sizes: micropore (below 2 nm in size), mesopore (2 ~ 50 nm), and macropore (above 50 nm). Recently, the formation of macropores has attracted increasing interest because of their promising characteristics for an wide scope of applications such as microelectromechanical systems (MEMS), chemical sensors, biotechnology, photonic crystals, and photovoltaic application. One of the promising applications of macropores is in the field of MEMS. Anisotropic etching is essential step for fabrication of MEMS. Conventional wet etching has advantages such as low processing cost and high throughput, but it is unsuitable to fabricate high-aspect-ratio structures with vertical sidewalls due to its inherent etching characteristics along certain crystal orientations. Reactive ion dry etching is another technique of anisotropic etching. This has excellent ability to fabricate high-aspect-ratio structures with vertical sidewalls and high accuracy. However, its high processing cost is one of the bottlenecks for widely successful commercialization of MEMS. In contrast, by using electrochemical etching method together with pre-patterning by lithographic step, regular macropore arrays with very high-aspect-ratio up to 250 can be obtained. The formed macropores have very smooth surface and side, unlike deep reactive ion etching where surfaces are damaged and wavy. Especially, to make vertical microwire or nanowire arrays (aspect ratio = over 1:100) on silicon wafer with top-down photolithography, it is very difficult to fabricate them with conventional dry etching. The electrochemical etching is the most proper candidate to do it. The pillar structures are demonstrated for n-type silicon and the formation mechanism is well explained, while such a experimental results are few for p-type silicon. In this report, In order to understand the roles played by the kinds of etching solution and mask patterns in the formation of microwire arrays, we have undertaken a systematic study of the solvent effects in mixtures of HF, dimethyl sulfoxide (DMSO), iso-propanol, and mixtures of HF with water on the structure formation on monocrystalline p-type silicon with a resistivity with 10 ~ 20 $\Omega{\cdot}cm$. The different morphological results are presented according to mask patterns and etching solutions.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.194-194
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• 2008

Lead oxide based ceramics, represented by PZT, are the most widely used materials for piezoelectric actuators, sensors, and transducers due to their excellent piezoelectric properties. In particular, high-performance multilayered piezoelectric ceramics for advanced electronic components have drawn great attention. In order to develop piezoelectric ceramics capable of being sintered at low temperature for multilayer piezoelectric device applications, the effect of CuO additions on the microstructures and electromechanical properties of the 0.4Pb$(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.25PbZrO_3-0.35PbTiO_3$ ceramics was investigated. The samples with CuO addition were synthesized by ordinary sintering technique. X-ray diffractions indicated that all samples formed a single phase perovskite structure. The addition of CuO improved the sinterability of the samples and caused an increase in the density and grain size at low temperature. The optimum sintering temperature was lowered by CuO additions. Excellent piezoelectric and electromechanical responses, $d_{33}$ ~ 663 pC/N, $k_p$ ~ 0.72, were obtained for the samples of high density with 0.1 wt% CuO addition sintered at $1050^{\circ}C$ for 4 h in air. These results show that the piezoelectric properties of PMNZT ceramics can be improved by controlling the microstructure and this system is potentially a good candidate as multilayer piezoelectric device for a wide range of electro-mechanical transducer applications.

• Composites Research
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• 제32권6호
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• pp.301-306
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• 2019

정전 소자는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 바꿀 수 있는 소자로, 제작 공정이 간단하고 높은 전기적 출력을 발생시키는 장점이 부각되어 주목받고 있는 소자이다. 정전 소자가 소개된 이례 높은 출력으로 휴대형 전자기기를 충전할 수 있는 시스템이 소개되었으나, 최근 연구에서는 기체 항복과 전계 방출 현상으로 인한 출력의 한계가 보고되고 있다. 이와 같은 한계를 극복하기 위하여 본 연구에서는 금속-금속 표면 간 접촉을 활용하여 정전 소자에 이온 강화 전계 방출 현상과 전자 사태를 유도해 전자가 직접적으로 전극 사이를 흐를 수 있는 정전 소자 설계를 소개한다. 본 정전 소자의 출력은 평균 피크 개로 전압 340 V, 평균 피크 폐회로 전류 10 mA 정도로 측정되었고, 표면 전하 생성층의 표면 전하의 양에 따라 출력이 변화하였다. 본 연구에서 개발된 정전 소자는 실효 출력이 약 0.9 mW로, 기존 정전 소자에 비해 2.4배 높은 일률을 보였다. 본 정전 소자는 높은 출력을 통해 배터리, 커패시터 등을 사용하는 휴대형 전자기기 및 센서들을 독립적으로 충전시켜 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.123-128
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• 2014

본 논문은 상하 회전형 차동 구동부를 이용한 자기 유도 무인운반차에 대한 연구이다. 기존의 자기 유도 무인운반차는 주행 정보를 얻기 위해 자기 위치측정 센서 외에 랜드마크 및 이를 인식하기 위한 추가적인 센서가 필요하다. 또한, 일반적으로 사용되는 고정형 차동 구동부를 사용할 경우 자기 유도 무인운반차의 무게 불균형으로 인해 위치측정 오차의 증가 및 제어에 어려움이 존재하므로 2개 이상의 구동부를 필요로 한다. 이러한 단점들을 해결하기 위해 본 논문에서는 상하 회전형 차동 구동부를 이용한 자기 유도 무인운반차를 제안한다. 제안된 무인운반차는 주행 경로상에 자석의 양극으로 패턴을 구성하고 자기 위치측정 센서로 주행 정보를 획득하며, 하나의 상하 회전형 차동 구동부를 이용하여 후진 주행을 제어한다. 또한, 위치측정 오차의 감소를 위해 KF(Kalman filter)를 적용하여 무인운반차의 위치측정 정밀도를 향상시킨다. 제안된 방법의 성능을 확인하기 위하여 직접 제작한 자기 유도 무인운반차를 이용하여 실험하였다. 실험 결과, 제안된 방법의 패턴 인식 및 무인운반차의 후진 주행 성능을 확인할 수 있었으며, 기존의 방법보다 위치측정 정밀도의 RMSE가 더 감소된 것을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제10권6호
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• pp.295-303
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• 2001

형광체로서 ZnS를 사용하고 BST 강유전체 박막을 절연체로 사용한 전계발광소자를 제작하고 그 특성을 조사하였다. 형광체로는 청색 및 녹색발광을 위해 각각 $ZnS:AgF_3$와 ZnS:$TbF_3$를 사용하였으며 적색을 위해 ZnS:Mn과 $ZnS:SmF_3$를 사용했다. 이들의 형광체가 증착 도중에 분해되는 것을 막기 위해 석영관에 그들을 각각 봉입해서 열처리하여 결정화시킨 후에 진공증착원으로 사용하였다. 한편 절연층으로 사용한 BST박막은 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}TiO_3$세라믹스 타겟을 사용하여 마그네트론 스퍼터링 방법으로 제조하였다. 이때 기판온도, 분위기압 및 작동기체인 $Ar:O_2$의 비가 각각 $400^{\circ}C$, 30 mTorr 및 9:1이였다. 각 형광체의 두께는 150 nm씩 합계 600 nm였고, 절연층은 상부가 400 nm 및 하두가 200 nm이었다. 이와 같이 만든 박막 전계발광소자의 발광 문턱전압은 $75\;V_{rms}$이고, 최고 휘도는 $100\;V_{rms}$에서 $3200\;cd/m^2$이었다. 그리고 절연층의 유전상수는 1 kHz에서 254이다.

• 센서학회지
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• 제7권3호
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• pp.147-153
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• 1998

$Si_{3}N_{4}/SiO_{2}/Si_{3}N_{4}$(N/O/N) 다이아프램과 결합된 고감도의 광섬유 Fabry-Peort 압력센서를 개발하여 스트레인 및 그 응답특성을 조사하였다. 먼저, 44 wt% KOH 수용액을 이용한 실리콘 이방성식각기술로 600 nm 두께의 N/O/N 다이아프램을 제조하였으며, 제조된 다이아프램과 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 결합하여 광섬유 압력센서를 구성하였다. 단일모드 광섬유(SMF)내에 $TiO_{2}$ 유전체 박막을 용융접합하여 공극의 길이가 약 2 cm인 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 제작하였다. 광섬유 Fabry-Perot 간섭계의 한쪽 끝은 N/O/N 다이아프램과 결합하였으며, 나머지 한쪽을 3 dB 광결합기를 통해 광측정장치에 연결하였다. $2{\times}2\;mm^{2}$ 및 $8{\times}8\;mm^{2}$ 크기의 N/O/N 다이아프램에 대해 응답특성을 조사한 결과, 각각 약 0.11 rad/kPa과 1.57 rad/kPa의 압력감도를 나타내었으며, 선형오차는 0.2 %FS이내였다.

• 센서학회지
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• 제11권2호
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• pp.102-110
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• 2002

본 논문에서는 부착현상에서 자유로운 다결정실리콘의 표면을 만들기 위하여 새롭게 표면개질 물질로 사용한 dichlorodimethysilane (DDMS, $(CH_3)_2SiCl_2$)에 대하여 화학적, 기계적 특성에 대해 조사하였다. 주된 전략은 기존의 octadecyltrichlorosilane (ODTS)이나 1H,1H,2H,2H-perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS) 같은 monoalkyltrichlorosilane (MTS, $RSiCl_3$) 계열의 물질을 dialkyldichlorosilane (DDS, $R_SiCl_2$)와 같은 두 개의 짧은 고리를 가진 물질로 대체하는 것이다. DDMS는 짧은 두 개의 고리를 가지고 있어서 다결정실리콘 표면에 빨리 코팅된다. 3 mm까지의 긴 외팔보에 코팅을 한 경우, 희생층 제거시 부착현상 뿐만 아니라 사용중 부착현상도 방지할 수 있었다. DDMS 코팅된 다결정실리콘의 표면은 ODTS 나 FDTS 코팅된 표면보다 더 만족스러운 소수성과 지속적인 안정성과 열적 안정성을 가지고 있었다. 또한 DDMS 코팅은 더 쉽게 사용할 수 있고 장기간 용기에 저장할 수 있으며 온도의 의존성이 낮으며, 가격도 상대적으로 낮은 특징을 가지고 있다. 이 새로운 표면개질 물질을 사용하면 기존에 비해 구조물을 아이소옥탄으로 세척 후 곧바로 건조하는 간단한 공정을 가지고 있어서 공정시간을 줄일 수 있다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.39-46
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• 2015

본 논문에서는 2.4 GHz에서 동작하는 $90^{\circ}$ 하이브리드 커플러 구조에 전도성 고분자 화합물을 적용한 가스 센서를 제안하였다. 가스 센서에서 전도성 고분자 화합물(Conducting Polymer: CP)는 특정 가스를 검출하는 검출 물질로 사용되며, 특정 가스와 반응할 때 대개 물질의 일함수(work function)와 전도도(conductivity) 및 임피던스가 변하게 된다. 이러한 물성변화 특성의 근거로 마이크로파 대역에서 $90^{\circ}$ 하이브리드 커플러 구조에 전도성 고분자를 적용하여 가변 감쇄기 및 가변 위상 천이기 형태의 센서를 제작하였다. 본 연구에서 제안한 센서는 전도성 고분자 화합물의 높은 전도도를 이용하여 기존 전송선로의 일부를 전도성 고분자 물질로 대체하였다. 실험은 온도 $28^{\circ}$와 상대습도 85 % 환경에서 진행되었으며, 센서에 100 ppm 농도의 에탄올 가스를 노출시켰다. 그 결과, $S_{21}$의 진폭 특성이 최대 0.13 dB 변하였고, ${\angle}S_{21}=360^{\circ}$를 만족하는 주파수가 2.875 MHz 이동한 것을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제25권3호
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• pp.131-136
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• 2014

본 논문에서는 짧은 길이의 편광유지 광자결정 광섬유(polarization-maintaining photonic crystal fiber : 이하 PM-PCF)와 3 dB 광섬유 결합기(fiber coupler), 그리고 편광 조절기(polarization controller)로 구성된 사냑(Sagnac) 복굴절 간섭계(birefringence interferometer)를 이용하여 온도에 둔감한 편광 간섭형 스트레인 센서(polarimetric strain sensor)를 구현하였다. 센서부(sensor head)로 사용된 PM-PCF의 길이는 2 cm이었고, 이는 기존의 PM-PCF 기반 편광 간섭형 스트레인 센서들과 비교할 때 가장 짧은 센서부 길이이다. 제안된 센서는 $0{\sim}8m{\varepsilon}$의 범위에 대해서 스트레인 측정을 수행하였으며, ${\sim}0.87pm/{\mu}{\varepsilon}$에 해당하는 스트레인 민감도를 얻을 수 있었다. 또한, 외부 온도를 $30^{\circ}C$에서 $100^{\circ}C$까지 변화시키며 제안된 센서의 온도 의존성을 조사한 결과, 약 $-12pm/^{\circ}C$의 온도 민감도를 얻을 수 있었으며, 이는 기존의 편광 유지 광섬유의 온도 민감도(약 $-990pm/^{\circ}C$) 에 비해 약 82배정도 작은 값이다. 특히, 실용적인 관점에서 센서 표지자(indicator)로 사용되는 파장이 스트레인 민감도에 큰 영향을 주지 않는다는 것을 실험 및 이론적으로 확인하였다.