• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제43권5호
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• pp.319-330
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• 2022

In this study, the optimal driving frequency was derived through finite element analysis (FEA) to optimize the developed piezoelectric ultrasonic medical devices(PUMD) for bone surgery. The core of the PUMD is the piezoelectric ceramic (PZT), which is a vibrator that generates vibration energy. The piezoelectric ceramic shows the maximum current value with respect to the input voltage at the resonance frequency, which generates the maximum mechanical vibration. In the past, various studies have been conducted related to the analysis of PUMD, but most of the research so far has been limited to free vibration analysis. However, in order to derive the accurate resonant frequency, the initial stress generated by bolt tightening in the bolt-clamped Langevin type transducer (BLT) must be considered. In this study, after designing a PUMD, the driving performance according to the bolt tightening value was analyzed through FEA, and this was experimentally verified. First, the resonance mode and frequency response were confirmed through modal and harmonic analysis at 20-40 kHz, which is known as the optimal driving frequency band of PUMD for bone surgery. In addition, the design of the PUMD was confirmed by checking the mechanical behavior of the tip and the piezoelectric ceramic at the resonant frequency. Consequentially, the characteristic evaluation was performed, and it was confirmed that the resonant frequency result derived through the FEA was reasonable. Through this study, we presented a more rational FEA method than before for BLT transducers. We expect that this will shorten the time and cost of developing a PUMD, and will enable the development of more stable and high-quality products.

• 한국음향학회지
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• 제29권2호
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• pp.91-96
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• 2010

본 연구에서는 식물의 씨로부터 착유하는 기존의 착유방법에 있어서 착유 효율의 한계를 개선하기 위하여 초음파를 이용한 부가 에너지의 적용 가능성을 실험적으로 확인 하였다.그 결과, 기존의 압착방식에 의한 착유 방식에 란주반형 트랜스듀서로부터 방사되는 초음파 진동에 의한 압력을 부가함으로써 기존의 단순압착 방식의 착유효율이 15 %인 경우 25 %로 증가하여 적지 않은 효율의 증가를 보였다. 초음파에 의한 부가 압력을 해석하기 위하여 착유시료의 음향임피던스 및 초음파 트랜스듀서의 전통속도를 측정하여 방사되는초음파의 음압진폭을 구한 결과 단순압착 정압의 약 2.8 %에 불과했으나 초음파 주기에 따른 양력의 변회는 착유효율증가에 매우 효율적임을 확인할 수 있었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.151-152
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• 2006

Nowadays, great attention has been shown to the question of ultrasonic linear motor for accomplishing the high positioning accuracy and high driving force in the semiconductor and optical industry. Ultrasonic linear motors have many advantages such as simple structure, quick response, ability to maintain position without energy consumption, and electromagnetic effect. And BLT has attracted attention to accomplish large vibration amplitude and large mechanical force. Authors designed and developed the new type of ultra sonic linear motor with multi support mechanism, achieved 75N of output force and 0.45m/s of velocity.

• 한국생산제조학회지
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• 제25권6호
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• pp.421-425
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• 2016

Micro-EDM is one of the recent fine-machining technologies. Micro-EDM is widely used in precision processes because products manufactured via EDM are free from workpiece hardness. However, the debris produced during the process cause many problems such as reduced precision of the process. The first solution of this problem involves using the milling hole process. Micro-EDM hole process involves an electrode moving rapidly in the vertical direction via a servo system to disperse debris. However, this process can cause reduced work efficiency owing to contact between the electrode and workpiece. In this study, ultrasonic vibration is added to micro-EDM channel machining. Ultrasonic vibration removes the debris during machining and enables precision machining. Consequently, a clean work environment for the subsequent processes is maintained.

• 오토저널
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• 제15권3호
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• pp.47-54
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• 1993

This paper describes briefly the effect of ultrasonic fuel supply device on the performance of four stroke cycle gasoline engine. Experiments were carried out to clarify the effect of ultrasonic fuel supply device on the engine output, traveling fuel consumption ratio, exhaust emissions. The results were obtained as follows: 1.Engine output was increased 9-14% in comparison with that of the conventional injector. 2.Travelling fuel consumption ratio was improved 17-29% in comparison with that of the conventional injector. 3. CO, HC exhaust emissions was decreased compared to the value of the conventional injector. 4.Fuel consumption ratio in highway driving test was improved about 10% in comparison with that of the conventional injector.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.1879-1884
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• 2014

최근 미세접합 기술이 다양한 사회에서 주목받고 있다. 미세접합 기술은 레이저 접합 초음파 접합 등이 있다. 그러나 미세 접합의 연구가 많이 부족한 실정이다. 이에 본 논문에서는 초음파 접합장치 구동 시 열평형 상태에서 압전소자에 열영향을 최소화하기 위해 냉각관을 설계하였다. 또한 냉각관이 설계된 초음파 접합 장치를 이용하여 접합 실험을 실시하였다. 다꾸찌 실험계획법을 이용하여 실험을 실시하였으며, 기초실험을 통해 공정변수와 반응 변수를 설정하였다. 접합 실험의 신뢰도를 검증하기 위하여 접합 계면의 미세조직을 관찰하였고, 인장실험을 통해 접합 강도를 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제40권5호
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• pp.408-416
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• 2021

초음파 분산에 있어서 초음파의 방사면이 시료에 직접 닿는 것을 피하기 위해 액체시료는 유리용기에 의해 분리되어 음향매질에 의해 초음파 에너지를 받는다. 이와 같이 다층구조로 이루어진 음향시스템에서 초음파에너지의 전달효율은 중요한 요소이다. 본 연구에서는 다층구조로 이루어진 음향시스템에 있어서 프로필렌글리콜 용액을 액체정합층으로 사용하여 초음파에너지 전달효율을 개선하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 란주반형 초음파 트랜스듀서와 루미놀용액과의 사이에 프로필렌글리콜 용액을 액체정합층 매질로 채우고, 초음파트랜스듀서로부터 방사되는 강력초음파의 비선형현상에 의해 발광되는 루미놀용액의 발광정도를 광전증폭관을 이용하여 관측하여 루미놀용액으로의 초음파에너지 전달 효율을 조사하였다. 프로필렌글리콜 농도변화에 따른 초음파에너지 전달정도를 측정하였고, 그 결과 프로필렌글리콜 용액의 농도가 증가함에 따라 정합효과는 증가하는 반면 음향감쇠가 증가함을 알 수 있었다. 이들 두 상충되는 조건이 절충되는 최적의 농도가 존재함을 확인할 수 있었으며, 프로필렌글리콜 용액의 최적 농도를 실험적으로 결정할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제42권1호
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• pp.50-56
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• 2023

이산화티탄 현탁액에서 초음파 캐비테이션 충격파에 의해 발생하는 하이드록실 라디칼(·OH) 및 슈퍼옥사이드 음이온 라디칼(·O₂^- )은 살균 및 소독 작용을 할 수 있어 활용 가치가 높다. 화학첨가물이 없는 살균 방법으로서의 실용화를 위하여 본 연구에서는 이산화티탄 현탁액에 방사된 강력 초음파에 의해 발생하는 라디칼의 발생 정도를 평가하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 초음파 붕괴에너지에 의해 발광하는 소노루미네센스 현상을 활용하였고, 소노루미네센스에 의한 빛 에너지의 양을 통해 라디칼 발생 정도를 평가하였다. 그 결과, 이산화티탄의 농도가 0.02 wt%인 낮은 농도에서도, 이산화티탄이 없는 경우보다 5배 이상 높은 빛 에너지가 수광되었다. 그 이후, 농도가 0.1 wt%씩 증가함에 따라 발생하는 소노루미네센스의 광도는 약 14.8×10^-12 lm씩 선형적으로 증가하였다. 따라서 이산화티탄 현탁액에 강력 초음파를 방사하여 발생하는 라디칼은, 주어진 농도 범위 내에서 이산화티탄의 농도가 증가함에 따라 선형적으로 증가함을 확인할 수 있었다.