• 센서학회지
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• 제18권6호
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• pp.461-466
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• 2009

This paper represents a piezoelectric ultrasonic linear actuator with flexural vibration mode. The actuator is composed of two piezo ceramics, the elastic body, and the connecting tip. It is driven by the frictional force between the connecting tip and the linear motion guide. Unimorph actuators have flexural vibration. Its middle point is fixed so that suitable to the flexural vibration of $3/2\lambda$. These vibrations contribute to elliptical motion by mixed mode between longitudinal and transverse mode. It was generated when the ultrasonic electrical signals with 90 degree phase difference are applied to two ceramics. A linear movement can be easily obtained using the elliptical motion. The ATILA, FEM simulator has been used to design actuator and verify the kinetic and dynamic analysis. We used the ceramics of $20\times10\times1$ mm size and confirmed the flexural vibration of the $3/2\lambda$ at the 79 kHz through the scanning of 3D-vibrometer. The maximum velocity of actuator was 221 mm/sec and the thrust force of actuator was 2.7 N in 200Vp-p of additional voltage.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.311-314
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• 2011

최근 콘크리트 구조물의 안전성강화를 위해 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 보강 공법이 널리 사용되고 있지만 잘 알려진 바와 같이 CFRP 보강재와 콘크리트 표면사이의 부착면 탈락은 보강재 자체의 손상보다 발생할 확률이 높고 이러한 부착면 탈락은 보강의 효과를 무의미하게 만들기 때문에 구조물 전체의 파괴로 직결될 수 있다. 이에 본 연구에서는 CFRP 부착면 탈락손상을 실시간으로 검색하기 위해 압전센서를 사용하는 구조물 건전성 평가 기술을 적용하였다. 이의 검증을 위해 CFRP로 보강된 콘크리트 보를 제작하였고 3단계로 증가하는 부착면 탈락 손상을 발생시켰다. 손상 증가 단계마다 CFRP 표면에 배열된 압전센서로부터 임피던스와 유도초음파 신호를 계측하였고 손상에 따른 신호변화를 정량화하기 위해 손상지수인 RMSD를 계산하였다. 더 구체적인 부착면 탈락 손상위치 탐색을 위해서 두 가지 계측 기법으로부터 구해진 RMSD 값를 중첩시키는 Superposed RMSD 가 제안되었다. 구해진 Superposed RMSD 값을 사용하여 커브 피팅이 수행되었고 도출된 커브의 최고값에 해당하는 위치값을 찾아 실제 손상위치와 비교함으로써 제안된 기법의 가능성을 검증해 보았다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제73권5호
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• pp.565-584
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• 2020

The nonlinear thermo-electro-elastic buckling behavior of viscoelastic nanoplates under magnetic field is investigated based on nonlocal elasticity theory. Employing nonlinear strain-displacement relations, the geometrical nonlinearity is modeled while governing equations are derived through Hamilton's principle and they are solved applying semi-analytical generalized differential quadrature (GDQ) method. Eringen's nonlocal elasticity theory considers the effect of small size, which enables the present model to become effective in the analysis and design of nano-sensors and nano actuators. Based on Kelvin-Voigt model, the influence of the viscoelastic coefficient is also discussed. It is demonstrated that the GDQ method has high precision and computational efficiency in the buckling analysis of viscoelastic nanoplates. The good agreement between the results of this article and those available in literature validated the presented approach. The detailed mathematical derivations are presented and numerical investigations are performed while the emphasis is placed on investigating the effect of the several parameters such as electric voltage, small scale effects, elastomeric medium, magnetic field, temperature effects, the viscidity and aspect ratio of the nanoplate on its nonlinear buckling characteristics. It is explicitly shown that the thermo-electro-elastic nonlinear buckling behavior of viscoelastic nanoplates is significantly influenced by these effects. Numerical results are presented to serve as benchmarks for future analyses of viscoelastic nanoplates as fundamental elements in nanoelectromechanical systems.

• 센서학회지
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• 제28권1호
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• pp.52-57
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• 2019

Studies to augment emotion and immersion in multimedia content through olfactory stimulation are being increasingly conducted in the past two decades, and a variety of scent devices have been developed. Most of the scent devices are very large and heavy; consequently, they are installed on a table rather than being attached to the Head-mounted Display (HMD). Even if such devices are mounted on the HMD, it is not possible to control the scent density because of the size limitation, and it is not easy to be immersed in the experience because of the noise caused by the scent device. In order for an actual virtual reality or an augmented reality system to work efficiently with the scent device, three conditions - noiseless, a compact design, and concentration control- must be satisfied. In this study, we design a scent device that satisfies these three conditions. By using a miniature piezoelectric pump, a small size scent device is designed so that it can be easily attached to the lower end of the HMD, and hardly any noise is generated. Moreover, it is possible to control the concentration of the scent by controlling the piezoelectric pump using amplitude and frequency.

• 센서학회지
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• 제27권6호
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• pp.414-420
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• 2018

To augment emotion and immersion in virtual reality (VR), technological research based on scent displays have increased in recent years. The results of extensive studies have enabled the development of methods to interface head mounted displays (HMDs) with scent devices, and the possibility of VR applications of this development was identified via several demonstrations in actual VR environments. Despite all these efforts, more practical methods and conditions for scent display in VR environments are yet to be developed. To efficiently interface VR and scent, this study proposes three ways to set the position for scent display and scent conditions. The first is scent display using local positioning in the VR engine, the second is scent display using the relative distance and orientation between user and object in VR environments, and the third is scent display using time setting. In this study, we developed scent devices using a piezo actuator to validate the proposed method and successfully conducted demonstrations and experiments.

• 대한교통학회지
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• 제27권6호
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• pp.79-88
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• 2009

본 연구는 차종분류기법을 개발하여, 가장 일반적인 교통정보 수집장치인 루프검지기에 피에조타입의 축검지센서를 추가 설치하여 2006년 하반기 국토해양부에서 제시하고 있는 "통합12종 교통량조사 차종분류가이드"에 따라 차종을 12종으로 자동분류하고, 분류시 오분류를 최소화하는 방안을 목적으로 한다. 차종의 세분류를 위해 차종분류인자를 차량의 길이, 축간거리, 축형식, 각 축별 윤거, 윤형식으로 두고, 각 분류인자의 판독을 위해 루프센서와 축검지센서를 조합한 차종분류시스템을 구성하였다. 본 차종분류시스템에서는 원더링 기법을 적용하였다. 원더링 기법은 차량의 좌우 각 차륜의 횡방향 주행 패턴을 분석하는 것으로서 주행차량의 윤거, 윤형식 등이 판독가능하다. 본 시스템을 이용하여 약 한달간 실증분석을 실시하였으며, 총 교통량 762,420대를 자동분류한 결과 12종 분류로 분류되지 못한 차량이 47대로 전체의 0.006%로 나타났으며, 이는 분류결과를 통계적으로 활용함에 있어서 무시할 수 있는 정도의 높은 수준의 분류율을 나타내는 것이다. 본 시스템을 이용하여 실제 공용도로에서 확보한 신뢰성 높은 차종분류 데이터는 도로의 계획 및 설계, 도로 운영 등에 폭넓게 이용할 수 있으며, 도로 교통계획과 관리계획 수립을 위한 기초적 정보를 제공할 수 있다. 또한 도로 및 교통분야의 다양한 연구에 활용할 수 있는 중요한 자료가 될 것이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권4호
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• pp.187-192
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• 2007

플런징 쇄파에 의해 실린더에 작용하는 충격력을 실험적으로 고찰하였다. 쇄파는 조파기의 구동주파수를 선형적으로 감소시켜 수조의 목표지점에 파랑을 집중시킴으로써 생성되며, 쇄파의 파형은 등파기울기 스펙트럼을 채택하였다. 실린더와 쇄파 전면의 접촉각이 충격력에 미치는 영향을 고찰하기 위해 3개의 경사각을 적용하였으며, 압력 분포 및 정점 값에 대한 실린더 직경의 영향을 살피기 위해 3개의 서로 다른 직경을 갖는 실린더가 사용되었다. 충격 압력의 최대 값을 찾기 위해 실린더를 수조 길이방향으로 조금씩 이동하며 총 8개 지점에서 실험을 수행하였다. 실린더 표면의 압력과 합력은 piezo-electric형 압력계와 3축 로드셀을 사용하여 30 kHz의 빈도로 계측하였다. 실린더 직경, 경사각 및 회전각에 따른 정점 충격압력과 충격력의 변화를 분석하였으며, 실린더 표면의 압력분포를 고찰하였다. 실린더의 수조 내 위치 및 실린더 표면의 위치는 정점압력의 크기와 시계열 형상을 지배하는 주요 인자이며, 반면에 실린더 직경과 경사각의 영향은 상대적으로 미미하다. 충격현상은 매우 불안정하기 때문에 동일조건의 반복 실험에서도 계측 값의 넓은 분포가 발생한다.

• Carbon letters
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• 제25권
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• pp.1-13
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• 2018

Gold functionalized graphene oxide (GOAu) nanoparticles were reinforced in acrylonitrile-butadiene rubbers (NBR) via solution and melt mixing methods. The synthesized NBR-GOAu nanocomposites have shown significant improvements in their rate of curing, mechanical strength, thermal stability and electrical properties. The homogeneous dispersion of GOAu nanoparticles in NBR has been considered responsible for the enhanced thermal conductivity, thermal stability, and mechanical properties of NBR nanocomposites. In addition, the NBR-GOAu nanocomposites were able to show a decreasing trend in their dielectric constant (${\varepsilon}^{\prime}$) and electrical resistance on straining within a range of 10-70%. The decreasing trend in ${\varepsilon}^{\prime}$ is attributed to the decrease in electrode and interfacial polarization on straining the nanocomposites. The decreasing trend in electrical resistance in the nanocomposites is likely due to the attachment of Au nanoparticles to the surface of GO sheets which act as electrical interconnects. The Au nanoparticles have been proposed to function as ball rollers in-between GO nanosheets to improve their sliding on each other and to improve contacts with neighboring GO nanosheets, especially on straining the nanocomposites. The NBR-GOAu nanocomposites have exhibited piezoelectric gauge factor (${GF_{\varepsilon}}^{\prime}$) of ~0.5, and piezo-resistive gauge factor ($GF_R$) of ~0.9 which clearly indicated that GOAu reinforced NBR nanocomposites are potentially useful in fabrication of structural, high temperature responsive, and stretchable strain-sensitive sensors.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.9-17
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• 2022

As the COVID-19 pandemic situation worsens, the time spent indoors increases, and the exposure to indoor environmental pollution such as indoor air pollution and noise also increases, causing problems such as deterioration of human health, stress, and discord between neighbors. This paper designs and implements a system that measures and monitors indoor air quality and noise, which are representative evaluation criteria of the indoor environment. The system proposed in this paper consists of a particulate matter measurement subsystem that measures and corrects the concentration of particulate matters to monitor indoor air quality, and a noise measurement subsystem that detects changes in sound and converts it to a sound pressure level. The concentration of indoor particulate matters is measured using a laser-based light scattering method, and an error caused by temperature and humidity is compensated in this paper. For indoor noise measurement, the voltage measured through a microphone is basically measured, Fourier transform is performed to classify it by frequency, and then A-weighting is performed to correct loudness equality. Then, the RMS value is obtained, high-frequency noise is removed by performing time-weighting, and then SPL is obtained. Finally, the equivalent noise level for 1 minute and 5 minutes are calculated to show the indoor noise level. In order to classify noise into direct impact sound and air transmission noise, a piezo vibration sensors is mounted to determine the presence or absence of direct impact transmitted through the wall. For performance evaluation, the error of particulate matter measurement is analyzed through TSI's AM510 instrument. and compare the noise error with CEM's noise measurement system.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 춘계학술대회
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• pp.377-379
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• 2021

2006년에 진행한 초등학교 특수학급 음악치료에 대한 특수교사와 음악치료사의 인식 조사 논문에 따르면 특수교육에 대한 지원이 확대되며 치료 교육에 대한 학부모들의 수요 또한 늘어나는 것이 확인되었고, 2018년 특수학교의 음악교육 실태조사 연구논문에서 음악실과 기자재구비는 상승하였으나, 이동이 힘들거나, 동시 수업으로 인한 다양한 악기가 부족한 것을 확인하였다. 본 연구는 악기를 이용한 자폐성 장애 아동의 사회성 향상 교육을 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 결합한 모듈 개발을 진행하였다. 피에조 센서와 아두이노를 이용하여 다양한 악기 소리를 설정하여 간단한 조작으로 여러 악기를 체험할 수 있고 모듈화를 통하여 음악 치료를 위한 악기를 설계하였다. 이 연구를 통해 장애 아동의 음악 치료에 도움이 되길 기대한다.