• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.301-307
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• 2010

형상기억합금(SMA)을 이용한 액추에이션 방식은 차세대 의료기기 시장을 선도할 중요한 핵심기술이다. 그 이유는 인간의 손동작과 같은 유연성과 섬세한 움직임을 구현할 수 있어서 시술자의 정교한 최소침습술(MIS) 테크닉을 그대로 인체내 병변치료에 적용할 수 있는 장점이 있기 때문이다. 그러나 아직까지 SMA 액추에이터가 상용화에 크게 성공을 거두지 못한 이유는 SMA 고유의 히스테리시스(hysteresis)와 같은 비선형적 동특성이 아직 해결되지 못하고 있기 때문이다. 이러한 한계성을 극복해줄 수 있는 방안으로 본 저자는 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용한 열전소자를 SMA 카테터에 결합하여 능동적이고 신속하게 급열 급랭할 수 있는 SMA 액추에이터를 특허등록하였고, 본 연구를 통해 열전소자의 연속전류의 단계적 전류증가에 따른 온도변화, 불연속 정전류 역전류에 따른 온도변화를 평가하고 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.1083-1089
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• 2010

형상기억합금은 지능형 재료와 구조물에 널리 쓰인다. 큰 힘과 변위를 발생시키는 것이 특징이며 작동기, 소음 및 진동감쇠, 동역학적 튜닝, 형상의 변형 제어 등의 다양한 분야에 응용될 수 있다. 본 논문에 서는 형상기억합금튜브와 초탄성 스프링으로 구성된 형상기억합금 비틀림 작동기를 제안하였고 각각의 거동 특성을 알아보았다. 열전달 해석을 통해 저항열과 히터의 열을 동시에 형상기억합금튜브에 가하면 작동기의 성능을 더 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 접촉 해석으로는 실제 작동기의 거동을 시뮬레이션하였고 정상적으로 작동함을 알 수 있었다. 3 차원 형상기억합금의 거동을 표현하기 위해 비선형 구성방정식을 유한요소 법으로 풀고 ABAQUS 의 U-MAT 기능을 이용하여 비선형 해석을 수행하였다.

• Composites Research
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• 제22권2호
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• pp.37-42
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• 2009

이 논문은 형상기억합금 선재를 이용한 굽힘 작동기의 실험적인 설계방법을 다루고 있다. 제안된 굽힘 작동기는 유리섬유 프리프레그를 이용하여 만든 스트립, 스프링 그리고 형상기억합금 선재로 구성된다. 굽힘 작동기에서 스트립은 초기에 형상기억합금 선재에 초기하중을 가하기 위하여 굽힘 형태로 정되며, 스프링은 형상기억합금 선재가 작동 후 빠른 시간내에 초기 형상으로 돌아오기 위한 보조수단으로 사용된다. 먼저 형상기억합금 선재의 특성을 알아보기 위하여 시차주사열량계(DSC)를 이용한 실험, 여러 종류의 초기 하중을 가한 후 작동 성능 실험, 인장 시험, 온도 변화에 따른 기계적 거동을 조사하였다 이를 바탕으로 스트립, 스프링, 인가 전압에 의한 영향을 관찰하고 소모전력을 분석하여 굽힘 작동기를 설계하였다. 특정 조건을 갖는 굽힘 작동기는 낮은 소모전력으로 빠른 응답성능을 나다내었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2000년도 춘계학술대회논문집
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• pp.1311-1320
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• 2000

In this study, shape memory alloy(SMA) wires and piezoceramic actuators(PZT's) are employed in order to generate higher modes on the beam deformations. Compressive force is generated and applied to the beam by the pre-strained SMA wires attached at both ends of the beam. PZT's apply concentrated moments to several locations on the beam. Combinations of the compressive force and concentrated moments are investigated in order to understand the higher-mode deformation of beams. The first desired mode shape is obtained by controlling the temperature of the SMA wires. The first and third mode shapes are performed experimentally by heating SMA wires up to phase transformation temperature. The adaptive wing is defined as a wing whose shape parameters such as the camber, wing twist and thickness can be varied in order to change the wing shape for various flight conditions. In this research, control of the camber has been studied. The wing model consists of three plates and many ribs. Two of the plates are placed parallel to each other and they are clamped at one edge. Third plate connects the other edges of the parallel plates together. Each rib is made of SMA wire and connected to the parallel plates. It generates concentrated force and applies to the plates in oblique directions. The PZT's are bonded onto the plates and exert concentrated moments upon the plate at several locations. The object of this research is to generate various shape of wing by combining the concentrated forces and moments.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1232-1235
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• 2005

In recent years, as the robot technology is developed the researches on the artificial muscle actuator that enable robot to move dextrously like biological organ become active. The widely used materials for artificial muscle are the shape memory alloy and the electroactive polymer. These actuators have the higher energy density than the electromechanical actuator such as motor. However, there are some drawbacks for actuator. SMA has the hysterical dynamic characteristics. In this paper the segmented binary control for reducing the hysteresis of SMA is proposed and the simulation of anthropomorphic robotic hand is performed using ADAMS.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.144-149
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• 2005

In recent years, as the robot technology is developed the researches on the artificial muscle actuator that enable robot to move dextrously like biological organ become active. The widely used materials for artificial muscle are the shape memory alloy and the electroactive polymer. These actuators have the higher energy density than the electromechanical actuator such as motor. However, there are some drawbacks for actuator. SMA has the hysterical dynamic characteristics. In this paper the segmented binary control for reducing the hysteresis of SMA is proposed and the simulation of anthropomorphic robotic hand is performed using ADAMS.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1996년도 춘계학술대회
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• pp.215-220
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• 1996

Experimental set-up for the characterization of Shape Memory Alloys springs which are applicacable to endoscope has been implemented. Fundamental properties of SMA springs were measured by iso-thermal test iso-metric test, iso-tonic test and the relationship between stress and strain, temperature and generated force, displacement and temperature could be characterized experimentally. The implemented experimental set-up and characterization method can be exploited for the design of SMA springs and evaluation of actuators used in endoscope.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권5호
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• pp.619-628
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• 2010

차세대 의료기기 시장을 변화시킬 것으로 기대되는 형상기억합금(SMA) 기반의 최소침습용 의료기기는 시술자의 손동작과 같은 유연성과 섬세함을 구현할 수 있는 장점이 있다. 그러나 SMA의 비선형 열전기적 특성으로 인해 SMA 기반 차세대 의료기기 엑추에이터는 자유로운 방향조종 구현이 제한적이고 상용화에 있어서 큰 한계성으로 작용한다. 본 논문은 SMA의 효과적인 온도제어를 위해 전류-온도간의 개방루프 계단응답을 분석하고 1차 미분방정식 해와 비교하여 온도제어에 필요한 파라미터 $t_1$을 도출한 뒤 실험적으로 그 기능을 검증하였다. 또한 $t_1$은 전류를 입력으로 온도를 출력으로 하는 시불변 선형계의 특성함수의 폴(pole)이므로 주파수에 의한 온도제어에 관계된 파라미터인 것으로 나타났다. 본 논문의 결과는 SAM 기반의 차세대 의료기기 액추에이터의 효과적인 위치제어 설계에 응용될 수 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1993년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1066-1068
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• 1993

Magnetostrictive materials are deformed by applying magnetic fields as electrostrictive materials are deformed by applying electric fields. The GMA(Giant Magnetostrictive Alloy: Terfenol-D) shows larger strain and force compared with piezoceramics and SMA. It is expected that the GMA replaces the piezoceramics in various applications. In this paper, the basic properties of GMA and the current trends of its application are introduced.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.51-54
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• 2005

Shape memory alloys (SMAs) find many applications in smart composite structural systems as the active components. Their ability to provide a high force and large displacement makes them an excellent candidate for an actuator for controlling the shape of smart structures. In this paper, using a macroscopic model that captures the thermo-mechanical behaviors and the two-way shape memory effect (TWSME) of SMAs smart morphing polymeric composite shell structures like shape-changeable UAV wings is demonstrated and analyzed numerically and experimentally when subjected to various kinds of pressure loads. The controllable shapes of the morphing shells to that thin SMA strip actuator are attached are investigated depending on various phase transformation temperatures. SMA strips start to transform from the martensitic into the austenitic state upon actuation through resistive heating, simultaneously recover the prestrain, and thus cause the shell structures to deform three dimensionally. The behaviors of composite shells attached with SMA strip actuators are analyzed using the finite element methods and 3-D constitutive equations of SMAs. Several morphing composite shell structures are fabricated and their experimental shape changes depending on temperatures are compared to the numerical results. That two results show good correlations indicates the finite element analysis and 3-D constitutive equations are accurate enough to utilize them for the design of smart composite shell structures for various applications.