• Composites Research
• /
• 제34권6호
• /
• pp.357-372
• /
• 2021

에너지 수확장치는 석유자원의 고갈로 인한 자원난을 해결할 수 있는 대안으로 유망하다고 알려져 있다. 기계적 움직임을 전기 에너지로 전환할 수 있는 압전 소자들의 한계(환경오염 및 낮은 기계적 특성)를 극복하기 위하여, 고분자 기지재 기반 복합재료 압전 에너지 수확장치에 대한 많은 연구들이 수행되었다. 본 논문에서는 사용된 재료 및 공정에 기초하여, 보고된 압전 복합재료의 출력 성능 및 관련된 응용 분야를 검토하였다. 압전 필러는 티탄산 지르콘산 연 및 티탄산바륨 기반의 세라믹 필러뿐만 아니라, 친환경, 생체적합성 및 유연성 측면에서 유리한 산화아연을 검토하였다. 기지재는 폴리비닐리덴플로오라이드 및 공중합체로 구성된 압전 고분자 및 에폭시 및 폴리디메틸실록산 기반의 유연한 고분자로 분류하여 복합재료의 압전 시너지 및 높은 외력 적용에 의한 압전 출력 향상을 논의하였다. 또한, 금속 혹은 탄소 소재 기반 2차 필러의 적용에 의한 복합재료의 전도성 혹은 기계적 특성의 향상이 압전 수확장치의 출력 성능에 미치는 영향을 복합재료의 구조 측면에서 검토하였다. 향상된 성능으로 소형 전자기기, 스마트 센서, 의학 분야 등에 응용 가능한 복합재료 기반 압전 수확장치는 미래의 일상에서 접할 수 있는 무선 전자 장치의 전원으로써 잠재적인 통찰을 제공할 수 있다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제16권2호
• /
• pp.223-246
• /
• 2015

Structural vibration control using a piezoelectric shunt is an established control technique. This technique involves connecting a piezoelectric patch, which is bonded onto or embedded into the vibrating structure, to an electric shunt circuit. Thus, vibration energy is converted into electrical energy and is dissipated through a network of electrical components. Different configurations of shunt have been researched, among which the negative capacitance-inductance shunt has gained prominence recently. It is basically an analog, active circuit consisting of operational amplifiers and passive elements to introduce real and imaginary impedance on the vibrating structure. The present study attempts to model the behavior of a negative capacitance-inductance shunt in terms of power output and efficiency using circuit modeling software. The shunt model is validated experimentally and is used to control the structural vibration of an aluminum beam, connected to a pair of piezoelectric patches, under broadband excitation. The model is also used to determine the optimal parameters of a negative capacitance-inductance shunt to increase the efficiency and predict the voltage output limit of op-amp against the supply voltage.

• 한국음향학회지
• /
• 제22권3호
• /
• pp.208-216
• /
• 2003

의료 진단용으로 널리 사용되는 1차원 배열형 압전 초음파 변환기는 소자들간의 음향 간섭에 의해 성능이 저하된다. 본 연구에서는 기존의 커프로 효과를 볼 수 없는 변환기 표면을 따라 전파하는 음파로 인한 간섭을 감소하기 위해 음향 벽 설치를 제안하고, 유한 요소 해석법을 이용하여 convex 1차원 배열형 압전 초음파 변환기에 설치한 음향 벽의 형상. 크기 및 재질에 따른 음향 간섭 수준을 분석하였다. 시뮬레이션 결과는 소자들간의 음향 간섭을 최소화하는 초음파 변환기의 최적화 설계를 위해 매우 유용한 정보로 사용될 것으로 기대된다.

• 전기학회논문지
• /
• 제64권10호
• /
• pp.1426-1431
• /
• 2015

Piezoelectric pump can be considered as R-C load and it needs something special driver because the output voltage does not become 0 even though the applied voltage is 0 with common converter. This operating system consists of fly-back converter to increase the input voltage and energy recovery inverter to apply square voltage to the piezoelectric pump. The energy recovery inverter can charge and discharge the energy of capacitive load. In this paper, to enhance performance of the driver, a few elements or circuits are added and modified. To drive the inverter safely, current limit resister is added and adjusted the value to valance the charging and discharging current. In addition, a current limit inductor is added to the input side to limit the input current and enhance the efficiency. Inductor only may make oscillation and another resister is added parallel to the inductor to solve this problem. The converter and inveter are assembled to one board for compactness. The appropriateness is proved with simulation and experiments.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
• /
• 제9권5호
• /
• pp.181-185
• /
• 2008

Using the extensional vibration mode of PZT ring, a piezopump is successfully made. The PZT ring is polarized with thickness direction. The traveling extensional wave along the circumference of the ring is obtained by dividing two standing waves which are temporally and spatially phase shifted by 90 degrees from each other. The proposed piezopump is consisted of coaxial cylindrical shells that are bonded piezoelectric ceramic ring. The pump takes an unobtrusive operation into the simple displacing mechanism using peristaltic traveling waves without the physical moving parts. The finite elements analysis on the proposed pump model is carried out to verify its operation principle and design by the commercial FEM software. Components of piezopump were made, assembled, and tested to validate the concepts of the proposed pump and confirm the simulation results. The performance of the proposed piezopump is about 580 ${\mu}l/min$ in flow rate with the highest pressure level of 0.85 kPa, when the driving voltage is 150 $V_p$, 57 kHz.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.817-820
• /
• 2006

The Tonpilz transducer is one of the essential elements in active sonar application. The characteristics of transducer depend on the piezoelectric ceramics and mechanical elements such as head mass, tail mass, pre-stress rod and so on. One of the important characteristics is electric and mechanical stability of transducer for long term high power transmitting operation. This parer presents the results about long term endurance tests of the underwater acoustic transducer.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집
• /
• pp.244-246
• /
• 2005

The Tonpiltz transducer is one of the essential elements in sonar application. The characteristics of transducer depend on the piezoelectric ceramics and mechanical elements such as head mass, tail mass, pre-stress rod and so on. One of the important characteristics is stable electric resistance for high power transmitting operation. This paper presents characteristics variation of the underwater acoustic transducer with material variation of electric decoupler.

• 기술혁신학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.25-44
• /
• 2014

우리나라 정부는 최우선 국정운영 전략으로 '창조경제'를 강조하면서, '국민 행복과 희망의 새 시대 실현'이라는 비전달성을 위해 범정부차원에서 다양한 실천방안을 수립 추진하고 있다. 창의적인 아이디어가 가치 있는 지식재산으로 창출한다는 점에서 지식재산은 창조경제의 핵심 요인이라 할 수 있다. 본 연구에서는 지식재산 중 대표적인 특허정보를 활용하여 주요 5개국의 기술경쟁력을 분석하였다. 기술경쟁력 분석을 위한 평가항목으로는 기술활동력, 특허경쟁력, 시장확보력, 특허집중력을 설계하였으며, 특허출원건수, 패밀리특허 수, 삼극특허 수, 특허집중지수를 평가요소로 반영하여 배점하였다. 분석대상 기술로는 KISTI에서 발표한 미래기술백서 2013의 미래기술 500선에 선정된 에너지 하베스팅 기술을 대상으로 분석하였다. 에너지 하베스팅 기술의 주요 세부기술인 열전, 압전, 태양광 소자를 이용한 기술로 분류하여 각 세부기술별 각 세부기술별 특허정보를 조사 분석하여 기술경쟁력을 파악하였다. 그 결과, 미국이 열전소자와 압전소자 이용기술에서 75점, 70점으로 1위를 차지하였고, 태양광 소자를 이용한 에너지 하베스팅 기술에서는 일본(90점)이 1위를 차지하였다. 한국은 압전과 태양광 소자를 이용한 분야에서 2위를 차지하였으며, 열전소자를 이용한 기술에서는 5위를 차지한 것으로 분석되었다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.129-135
• /
• 2006

In this study, a two-axis ultra-precision stage driven by piezoelectric elements is presented. The stage has a flexure-type parallel linear guide mechanism consisting of quad-symmetric simple parallel linear springs and quad-symmetric double compound linear springs. While the simple parallel linear springs guide the linear motion of a moving plate in the stage, the double compound linear springs follow the motion of the simple parallel linear spring as well as compensate the parasitic motions caused by the simple parallel linear springs. The linear springs are designed by rectangular beam type flexures that are deformed by bending deflection rather than axial extension, because the axial extension is smaller than the bending deflection at the same force. The designed guide mechanism is analyzed by finite element method(FEM). Then two-axis parallel linear stage is implemented by the linear guide mechanism combined with piezoelectric elements and capacitance type displacement sensors. It is shown that the manufactured ultra-precision stage achieves 3 nm of resolution in x- and y-axis within 30 ${\mu}m$ of operating range.

• 한국음향학회지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.329-336
• /
• 2003

본 연구에서는 혈관 내부 조영용으로 사용될 수 있는 원형 배열 초음파 트랜스듀서를 설계하고 제작하였다. 트랜스듀서는 알루미나 튜브 위에 부착된 32개의 압전 소자와 전면 절연층, 고분자 후면층으로 구성된다. 우선 트랜스듀서의 방사특성 해석을 통해 원주방향으로 무지향성을 가지는 원형 배열 구조를 설계하였다. 압전소자로는 2-2형 압전복합재료를 채택하였다. 설계 결과에 따라 직경 3㎜의 원형 배열 트랜스듀서를 제작하고 그 음향특성을 측정하였으며, 측정 결과는 설계치와 잘 일치하였다. 실험적으로 확인된 무지향성은 본트랜스듀서의 IVUS (Intra-Vascular Ultra-Sound)센서로의 적용가능성을 확인시켜 주는 것이었다.