• 센서학회지
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• 제23권6호
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• pp.420-424
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• 2014

Aluminum-scandium nitride ($Al_{1-x}Sc_xN$) thin films with a TiN buffer layer have been fabricated on SUS430 substrate by RF reactive magnetron sputtering at room temperature under 50% $N_2$/Ar. The effect of Sc-doping on the structure and piezoelectric properties of AlN films has been investigated using SEM, XRD, surface profiler and pressure-voltage measurements. The as-deposited AlN films showed polycrystalline phase, and the Sc-doped AlN film, the peak of AlN (002) plane and the crystallinity became very strong. With Sc-doping, the crystal size of AlN film was grown from ~20 nm to ~100 nm. The output signal voltage of AlN sensor showed a linear behavior between 15~65 mV, and output signal voltage of Sc-doped AlN sensor was increased over 7 times. The pressure-sensing sensitivity of AlN film was calculated about 10.6mV/MPa, and $Al_{0.88}Sc_{0.12}N$ film was calculated about 76 mV/MPa.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권2호
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• pp.67-74
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• 2002

본 논문에서는 18절점 가정 변형률 솔리드 요소를 이용하여, 기계적 물리량과 전기적 물리량이 완전히 연성된 정적 문제를 해석할 수 있는 유한요소 정식화 과정을 유도하였다. 요소 결점의 축방향 변위 자유도 외에 전기 자유도를 추가하여 주어진 변위와 하중에 의해 발생하는 유도전압을 계산할 수 있다. 또한 가정 변형률 요소를 사용함으로써 박판형 구조물을 모델할 때 발생할 수 있는 잠김현상을 해소하였다. 유도된 유한요소 정식을 바탕으로 프로그램을 작성하였으며, 몇가지 수치예제에 적용하여 작성된 코드를 검증하였다. 본 요소를 이용하여, 여러 가지 변수가 THUNDER의 작동변위에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통하여, 특정한 재료와 곡률을 갖출 경우 THUNDER의 작동성능이 향상됨을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제26권2호
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• pp.107-113
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• 2017

Energy source of a piezo-electric harvester is vibration. Sources of vibration are machineries operated with high frequencies, constructions and people operated with low frequencies and etc. In this study, we tried to figure out power generation properties over vibrations upon angles of a piezo-cantilever for applying them to movements of the construction and/or people, which are vibration sources at low frequencies. A uni-morph cantilever with a $59mm{\times}29mm{\times}0.2mm$ piezo-electric element attached on a $71mm{\times}46mm{\times}0.25mm$ copperplate was used. A spring was attached to the lower side of the cantilever and a mass was attached on the opposite side. Also, a structure with a specific angle which is an angle in between the ground and the cantilever was prepared and then, connected to a spring or the cantilever. Then, this structure was divided into the A-type and B-type and excited in the direction of z- axis. After that, the angle between the ground and the cantilever was changed and excited by 1 to 10 Hz upon the existence of a spring and/or a mass to compare power generation properties.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권5호
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• pp.458-465
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• 2009

일반적인 산업현장에서 내부결함 평가를 위해 사용되어온 유도초음파기법은 비결함 지역에서는 에너지 감쇠를 고려하지 않고 적용되어 왔다. 결함 지역에서의 신호는 산란과 반사에 의해서 분명한 감쇠가 발생하지만 비결함 지역에서도 작은 감쇠가 발생한다. 또한 분산선도에서 판파(Lamb wave)는 각 두께, 주파수에 의해 분산성이 달라지기에 각 모드에 적합한 감쇠계수를 찾는 것은 중요하다. 이를 위해 접촉식 PZT(piezoelectric)센서를 이용한 pitch-catch 방식으로 거리에 따른 각 모드의 감쇠계수를 구하였다. 본 연구에서는 흔히 쓰이는 알루미늄과 구리판으로, 두께 차이, 모드 차이, 재질 차이에 의한 실험적인 감쇠율을 구하는데 중점을 두었다. 그 결과 각 변수에 따라 감쇠계수는 달라지며, 정량화가 필요하다는 것을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제28권6호
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• pp.366-370
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• 2019

In this study, we have successfully fabricated a highly conductive transparent electrode using Ag nanowires, based on piezoelectric polyvinylidene difluoride (PVDF) film, that can be applied as transparent and flexible speakers. The structural morphology of the Ag nanowires was confirmed by a detailed scanning electron microscopy. Ultraviolet-visible spectroscopy demonstrated that the transparent electrode fabricated by the Ag nanowires exhibited a transmittance of above 70%. The transparent electrode also showed very low sheet resistance with high flexibility. We have further developed an anti-oxidation coating layer by using a tetraethyl orthosilicate-poly trimethyloxyphenylsilane (TEOS-PTMS) slurry technique. It was confirmed that the transmittance and sheet resistance of the antioxidant film depends critically on the humidity of the film surface. We believe such Ag nanowire electrodes are a very promising next-generation transparent electrode technology that can be used in future flexible and transparent devices.

• 한국음향학회지
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• 제9권4호
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• pp.18-32
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• 1990

최근 신호 처리 기기와 센서로서 각광을 받고 있는 SAW Device 는 때론 목적에 따라 수중에서 사용해야 할 때가 있다. 그러나 유체내의 고체 표면을 전파하는 표면파의 경우, 유체내로의 에너지 손실로 인해 설계상에 많은 어려움을 주고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 어려움을 극복할 수 있는 최적 설계법으로서, 컴퓨터 모형해석을 통해 수중에서 압전물질에 의한 표면파의 최대 발진 효율, 최소 전파 감쇄율, 그리고 pure mode 전파를 이룰 수 있는 SAW Device 의 최적 geometry, 즉 초적 압전 결정 평면, 표면과 전파 방향, 그리고 무차원 전파 계수 들을 구하였다. 본 논문에서는 표면파가 전파하는 고체 재료로서 PZT와 PVDF 적층, 그리고 쇠 하부층을 사용하였으나, 이 설계법은 임의의 유체층과 고체층의 조합에도 적용할 수 있다. 동일한 기술은 수중음향 계측기, antifouling, 그리고 산업 및 의료 분야 등에 쓰이는 센서와 발진기의 설계에도 바로 응용할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.553-567
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• 2011

최근 3년간 판 구조물 건전성 감시분야에서 시간반전램파(Time reversal Lamb waves)의 가능성이 주목받고 있다. 이 연구에서는 직사각형 평판에서 시간반전램파의 공간모임을 적은 연산비용으로 효과적으로 모사할 수 있는 수치기법을 제안한다. 제안된 기법에서는 파 반사에 의해 발생하는 실제 탐지자의 거울상 효과와 등가를 이루는 활성 가상탐지자를 이용하여 시간반전과정을 주파수 영역에서 정식화한다. 시간반전램파의 공간모임 모사에서 필요한 순방향 및 역방향 파 전달은 스칼라 형태의 함수로 표현한다. 제안된 방법을 웨이퍼 형태의 압전소자가 병치된 직사각형 평판에서 시간반전램파의 공간 모임 문제에 적용하고 유한요소해석 결과와 비교하여 타당성을 검증한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권3호
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• pp.267-274
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• 2005

This paper presents the fabrication of surface acoustic wave (SAW)-based pressure sensor for long-term stable mechanical compression force measurement. SAW pressure sensor has many attractive features for practical pressure measurement: no battery requirement, wireless pressure detection especially at hazardous environments, and easy other functionality integrations such as temperature, humidity, and RFID. A $41^{\circ}$ YX $LiNbO_3$ piezoelectric substrate was used because of its high SAW propagation velocity and large values of electromechanical coupling factors $K^2$. A silicon substrate with $\~200{\mu}m$ deep cavity was bonded to the diaphragm with epoxy, in which gold was covered all over the inner cavity in order to confine electromagnetic energy inside the sensor, and provide good isolation of the device from its environment. The reflection coefficient $S_{11}$ was measured using network analyzer. High S/N ratio, sharp reflected peaks, and clear separation between the peaks were observed. As a mechanical compression force was applied to the diaphragm from top with extremely sharp object, the diaphragm was bended, resulting in the phase shifts of the reflected peaks. The phase shifts were modulated depending on the amount of applied mechanical compression force. The measured $S_{11}$ results showed a good agreement with simulated results obtained from equivalent admittance circuit modeling.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2002년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.216-219
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• 2002

Conventional piezoelectric lead-zirconate-titanate (PZT) senor has high sensitivity, but it is very brittle. Recently polymer films such as polyvinylidene fluoride (PVDF) have been used use as a sensor. The advantages of PVDF are the flexibility and mechanical toughness. Simple process and possible several shapes are also additional advantages. PVDF sensor can be directly embedded and attached to a structure. In this study, PVDF sensor was embedded in single glass fiber/epoxy composites whereas PZT sensor with AE was attached to single fiber composites (SFC). Piezoelectric sensor responds to interfacial damage of SFC. The signals measured by PVDF sensor were compared to PZT sensor. PZT sensor detected the signals of fiber fracture, matrix crack, interfacial debonding and even sensor delamination, whereas PVDF sensor only detected fiber fracture signals so far, because PZT sensor is much more sensitive than current PVDF sensor. Wave voltage of fiber fracture measured by PVDF sensor was lower than that of PZT sensor, but the results of fast Fourier transform (FFT) analysis were same. Wave velocity using two PZT sensors was also studied to know the internal and surface damage effect of epoxy specimens.

• 센서학회지
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• 제4권2호
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• pp.7-13
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• 1995

MOSFET의 전장효과와 압전물질의 압전효과를 결합한 새로운 FET형 반도체압력소자(PSFET : pressure sensitive field effect transistor)를 제조하고 동작 특성을 조사하였다. PSFET의 압전박막은 RF 마그네트론 스퍼터링으로 ZnO박막을 약 $5000{\AA}$ 게이트 위에 성막하였다. ZnO 압전박막의 최적 c-축 배향분극 구조를 얻기 위한 막 제조조건은 기판온도가 $300^{\circ}C$, RF 전력이 140W, 작업 분위기압은 5mtorr였으며, 플라즈마가스는 아르곤이었다. 제조된 PSFET는 적용된 압력범위($1{\times}10^{5}\;Pa{\sim}4{\times}10^{5}\;Pa$)에서 비록 감도는 낮으나 비교적 안정한 동작특성을 나타내었다.