• Earthquakes and Structures
• /
• 제19권1호
• /
• pp.29-44
• /
• 2020

The effectiveness and the sensitivity of a Wireless impedance/Admittance Monitoring System (WiAMS) for the prompt damage diagnosis of two single-storey single-span Reinforced Concrete (RC) frames under cyclic loading is experimentally investigated. The geometrical and the reinforcement characteristics of the RC structural members of the frames represent typical old RC frame structure without consideration of seismic design criteria. The columns of the frames are vulnerable to shear failure under lateral load due to their low height-to-depth ratio and insufficient transverse reinforcement. The proposed Structural Health Monitoring (SHM) system comprises of specially manufactured autonomous portable devices that acquire the in-situ voltage frequency responses of a network of twenty piezoelectric transducers mounted to the RC frames. Measurements of external and internal small-sized piezoelectric patches are utilized for damage localization and assessment at various and increased damage levels as the magnitude of the imposed lateral cycle deformations increases. A bare RC frame and a strengthened one using a pair of steel crossed tension-ties (X-bracing) have been tested in order to check the sensitivity of the developed WiAMS in different structural conditions since crack propagation, damage locations and failure mode of the examined frames vary. Indeed, the imposed loading caused brittle shear failure to the column of the bare frame and the formation of plastic hinges at the beam ends of the X-braced frame. Test results highlighted the ability of the proposed SHM to identify incipient damages due to concrete cracking and steel yielding since promising early indication of the forthcoming critical failures before any visible sign has been obtained.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.33-37
• /
• 2000

압전 세라믹 PZT와 고분자 매질인 에폭시 수지를 사용하여 PZT 체적비가 75%인 1-3 압전복합변환자를 dicing-filling 방법으로 제작하여 임피던스 분석과 펄스 반사법으로 수신된 초음파신호의 스펙트럼 분석을 통하여 전기 및 음향 특성을 조사하였다. 제작된 1-3 압전복합변환자의 경진동 모드 및 두께진동 모드의 기본진동수는 각각 0.95MHz와 1.63MHz이었고, 측면진동 모드는 관찰되지 않았다. 두께진동 모드에 대한 전기기계 결합계수는 PZT 단일상(0.52)보다 큰 0.54로 수신효율이 향상되었음을 알 수 있었다. 그리고 기계적 품질계수(Q)는 PZT 단일상(80)보다 상당히 작은 1.5이었고, 1-3 압전복합변환자의 축상 분해능이 크게 향상되었음을 알 수 있었다.

• 한국음향학회지
• /
• 제36권3호
• /
• pp.165-171
• /
• 2017

유체로 채워진 원통형 압전진동자 내부에서 중심축으로 집속되는 음파에 대해 진동자 내부에 삽입된 동심원의 고체튜브가 음장분포에 미치는 영향을 해석하였다. 원통형 압전진동자의 내부로부터 방사된 음파는 유체매질을 지나 고체튜브의 벽면에서 반사 및 투과를 하여 중심축에 집속된다. 이때 고체튜브의 음향임피던스 및 두께 등에 의해 중심에 집속되는 음장 분포가 변한다. 이를 이론적으로 해석하기 위하여 각 매질에 대한 전달행렬을 도출하였고 이를 적용하여 중심축에서의 음압수준을 이론적으로 해석하였다. 여러 가지 두께를 갖는 아크릴 튜브에 대해서 중심축 상에서 측정한 음압수준의 변화는 이론해석의 결과와 잘 일치하였으며 중심에 형성되는 음압은 고체튜브의 두께에 따라 매우 민감하게 변화함을 확인하였다.

• 전기화학회지
• /
• 제14권3호
• /
• pp.171-175
• /
• 2011

리튬금속을 사용하는 리튬이차전지는 사용이 간편하고 측정전극의 고유특성을 분석할 수 있는 장점이 있는 반면에 방전후 충전 시 리튬금속 전극에 리튬금속 수지상이 생성되고 심지어는 성장된 수지상에 의해 내부단락을 초래한다. 이러한 단락현상은 분리막의 두께와 밀접한 관계가 있다. 수지상에 의한 내부단락을 방지하기 위하여 두께가 각각 다른 4종류의 분리막을 사용하여 전기화학적 특성을 분석하였다. 다공성 유리섬유 부직포(glass microfiber filter) 분리막은 두께가 $300{\mu}m$ 로써 내부단락을 효과적으로 방지 할 수 있으며 AC 임피던스 값도 낮아서 유망한 분리막으로 확인하였다. 분리막의 두께가 $50{\mu}m$ 이상인 경우 내부단락 현상이 일어나지 않았으며, 0.2 C율의 싸이클 특성도 양호하였다. Signature 율 특성은 다공성 유리섬유 부직포를 사용한 경우 5 C의 고율에서 용량 유지율은 0.1 C에 비교하여 99%의 우수한 특성을 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제41권3호
• /
• pp.278-286
• /
• 2022

본 연구에서는 압전세라믹 기반의 상용 Free-Flooded Ring(FFR) 트랜스듀서 대비 소형이면서 저주파 고감도 특성을 확보하기 위해, 높은 압전상수와 전기-기계 결합계수를 가지는 압전단결정 PIN-PMN-PT를 적용한 33-모드 FFR 트랜스듀서를 설계하였다. FFR 트랜스듀서의 광대역 특성을 확보하기 위해 비능동소자를 삽입한 링 구조를 적용하였으며, 3종의 비능동소자 소재 별 특성 해석 결과를 비교하여 최적의 소재를 선정하였다. 링 트랜스듀서의 특성 변화를 최소화하기 위해 오일 충진형 FFR 트랜스듀서로 제작하였으며, 음향시험을 통해 송신감도, 수중 임피던스 및 수평/수직 빔패턴이 해석결과와 잘 일치하는지 확인하였다. 해석 및 시험 결과를 비교한 결과, 송신감도는 공동공진 주파수에서 약 1.3 dB, 구조공진 주파수에서는 약 0.3 dB 차이를 보였다. 또한 상용 트랜스듀서 대비 높은 송신감도를 보유하면서도 직경을 약 17 % 축소하여 제작할 수 있었다. 이를 통해 소형이면서 고출력 특성을 가지는 압전단결정적용 FFR 트랜스듀서의 구현 가능성과 해석을 통한 특성 예측 방법의 유효성을 확인하였다.

• 토지주택연구
• /
• 제2권4호
• /
• pp.407-413
• /
• 2011

본 논문에서는 콘크리트 보의 표면에 부착된 CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) 보강재의 박리 손상 진단을 위한 구조 건전성 모니터링 기법을 소개한다. 이를 위해 압전 능동 센서를 이용한 셀프센싱 회로 기반의 다중 스케일 계측 기법이 적용되었다. 다중 스케일 계측 시스템으로부터 셀프센싱 임피던스 계측을 통한 주파수 영역 구조 응답 및 셀프센싱 유도 초음파 계측을 통한 특정 주파수에서의 구조 응답을 획득할 수 있다. 박리 손상의 정량화를 위하여 임피던스 및 유도 초음파 신호로부터 추출된 손상 특성을 이용하여 2차원 손상 지수를 도출하고 이를 지도학습 기반 확률론적 패턴인식 기법에 적용하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제31권5A호
• /
• pp.351-360
• /
• 2011

일반적으로 해양개발을 위하여 사용되는 재킷식 해양 구조물은 염분, 조류, 파도, 바람 등 극심한 환경적 요인에 의해 육상 시설물에 비해 열악한 환경에 노출되어 있으나, 이러한 구조물의 구조적 안전성 및 성능 확보를 위한 모니터링 시스템의 적용사례는 그다지 많지 않다. 임피던스 기반의 구조물 건전성 모니터링은 구조물의 국부적인 손상을 모니터링하는 기술로서 최근 실 구조물에의 적용에 대한 연구가 국내외에서 활발하게 이루어지고 있으나, 온도, 하중 등의 환경적 요인에 의한 영향을 최소화하고 손상에 의한 특성만을 효과적으로 추출하는 기술은 미흡한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 재킷식 조류발전 지지구조물의 축소모형을 제작하여 온도와 정적 하중이 변하는 환경 하에서 임피던스 기반의 국부적 손상 모니터링에 관한 연구를 수행하였다. 환경에 의한 영향을 보상하기 위하여 기존의 손상지수에 대해 주성분 분석을 수행하였으며 환경 변화에 민감하게 반응하는 주성분을 선택하여 제거하였다. 이 후 손상지수를 모니터링한 결과, 제안된 주성분 분석 기반 접근법이 환경 영향 하에서의 장기 모니터링에 유효하게 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
• /
• 한국음향학회 1999년도 학술발표대회 논문집 제18권 2호
• /
• pp.415-420
• /
• 1999

본 연구의 목적은 SEA모델링 기법을 이용하여 시스템 응답 특성을 예측 하는데 있어서 연견 손실 계수(coupling loss factor). 내부 손실 계수(internal loss factor)와 같은 주요 변수의 값을 압전 지능 구조물을 이용하여 도출 하는 .것이다. 관심 주파수 대역에서 임피던스(impedance) 해석기를 이용해 압전 지능 구조물의 임피던스를 측정하고 랜덤 가진 시 압전 지능 구조물의 부하전압을 측정, 시스템에 가해지는 전기적 파워를 구하였다. 이 값을 전기-기계적 연결 계수(electro-mechanical coupling coefficient)를 이용 기계적 파워로 상사 시키고 이때 시스템에 저장되는 에너지를 가속도계를 이용해 측정 하였다. 이 결과 값을 이용하여 연결 손실 계수와 내부 손실 계수를 구하여 보았다. 또한 이론식을 이용하여 얻은 이론 값과 기존의 가진기(shaker)를 이용하여 얻은 실험 값과 비교 분석 하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
• /
• 한국음향학회 2000년도 하계학술발표대회 논문집 제19권 1호
• /
• pp.369-372
• /
• 2000

PZT 세라믹 트랜스듀서와 같은 압전 세라믹 진동자를 사용하는데 있어서 품질계수(quality factor)를 제어할 수 있다는 것은 전기-기계 결합계수나 삽입손실 등을 개선 할 수 있으므로 매우 유용한 것이다 본 연구에서는 압전 진동자의 품질계수를 제어하는 방법으로써 압전 진동자의 제동용량과 저항성분을 전기적으로 상쇄시킬 수 있는 부임피던스 변환회로(negative impedance converter circuit)를 적용하였다. 그 결과 부임피던스 변환회로를 적용하지 않은 경우에 비해 압전 진동자의 품질계수가 수십 배정도 까지 제어됨을 실험으로 확인하였다.

• 동력기계공학회지
• /
• 제17권6호
• /
• pp.142-148
• /
• 2013

High-power ultrasonic promotes a chemical reaction by its own energy, thus it has been used for sonochemistry applications. For example, it has been mostly used for mixing, reaction catalyst, dispersion and disintegration. High-power ultrasonic transducer is made with structure based on a Bolt-clamped Langevin type Transducer (BLT), But it has difficulty in the development because degradation of piezoelectric ceramic by the heat generation of BLT. In this study, for a development of the transducer of 25 kHz and 1000 W used in sonochemistry and industrial cleaning, BLT with a hole in its center and tubular type waveguide of the transducer were designed based on finite element method (FEM). The transducer was fabricated based on the design parameter, and the impedance characteristics are measured experimentally and compared with the numerical results.