• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제35권6호
• /
• pp.639-646
• /
• 2022

Energy harvesting technologies that can convert wasted various energy into usable electrical energy have been widely investigated to overcome the limitation of batteries for the powering of IoT sensors and small electronic devices. Hybrid energy harvesting is known as a technology that enhances the output power of single energy harvesting device by housing two or more various energy harvesting mechanisms. In this study, we introduce a hybrid MME (Magneto-Mechano-Electric) generator coupled with the triboelectric effect. Through FEA modeling, four triboelectric materials, including PI (Polyimide), PFA(Teflon), Cu, and Al, were selected and compared with the expected triboelectric potentials. The effect of surface morphology was investigated as well. Among various combination of triboelectric materials and surface morphologies, PFA-Al combination with the surface morphology having nano-scale square projections showed highest output potential under triboelectrification. It is also experimentally confirmed that output voltage and power of the hybrid MME generator with triboelectric material combinations.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제37권4호
• /
• pp.412-419
• /
• 2024

Mn-doped Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-Pb(Mg_2/3Nb_1/3)O₃-PbTiO₃ (Mn:PIN-PMN-PT) single crystals, which exhibit improved phase transition temperatures and coercive field properties compared to Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-Pb(Mg_2/3Nb_1/3)O₃-PbTiO₃ (PIN-PMN-PT) single crystals, are expected to be utilized in high-power acoustic transducers. Bridgeman method, growing single crystals along the axial direction from melt, is most widely used method for single crystal growth with large size and high quality. However, single crystal boules grown by the Bridgeman method demonstrate a PT compositional variation, giving rise a distribution of crystal structure and material properties along the growing axis. To employ piezoelectric single crystals grown by the Bridgeman method for acoustic transducers, it is essential to investigate their overall property distribution. In this study, the compositional distribution and property variation of Mn:PIN-PMN-PT single crystals grown by the Bridgeman method was investigated. Measured compositional distribution of PT was from 29% to 32.5% in the Rhombohedral crystal region of the boule. Two types of specimen, [011]-poled Mn:PIN-PMN-29PT and Mn:PIN-PMN-32PT single crystals, were fabricated and tested to obtain full property variation at both ends of the Rhombohedral crystal region. The properties related to the 32 directional vibration mode and the properties related to high-power driving were measured to confirm the overall distribution of properties by composition.

• 한국해양공학회지
• /
• 제29권1호
• /
• pp.34-44
• /
• 2015

A hydraulic tensile test machine (HSTM) is one of the devices used to obtain the flow stress of a material during high-speed elongation. This paper first describes some features of a newly built HSTM. The improvement histories of the upper and lower jigs, which are the most vital parts of the HSTM, are also presented. We have frequently witnessed test failures with 1st generation jigs and specimens due to slip between the jig and specimen. 2nd generation jigs provide more stable test results, but the use of a longer upper jig induces excessive vibration and consequently makes it difficult to attach an environment chamber. 3rd generation jigs have some advances in terms of the symmetric fastening between the upper jig and specimen, as well as an exemption from direct contact between the lower jig and specimen. The performance of an environment chamber is verified by high and low temperature tests. A high-speed displacement measurement system is introduced based on a high-speed camera and motion-tracking software with aid of a surface grid device for the specimen.

• Composites Research
• /
• 제15권2호
• /
• pp.11-17
• /
• 2002

우수한 동적 감지특서을 갖는 압전필름센서는 구조 건전성 모니터링이나 평가와 같은 구조물과 재료의 변화를 분석하는데 사용될 수 있다. 압전필름센서의 이러한 특성을 이용하여 Gr/Ep 복합재 평판의 충격 손상개시를 모니터링하였다. 압전필름센서와 스트레인게이지를 Gr/Ep 복합재 평판에 부착하여 다양한 조건의 에너지에 대한 충격시험을 낙하식 충격 시험기를 사용하여 수행하였다. 충격시험을 수행하는 동안 영구압입, 기지균열, 층간분리와 같은 충격 손상개시를 예측하기 위하여 센서신호를 분석하였다. 충격에너지를 초기 손상이 발생할 수 있는 크기 이상으로 증가시키면 손상의 개시와 진전에 대한 정보를 포함하는 특정 센서 신호를 관찰할 수 있었다. 특히, 압전필름세서는 스트레인게이지 보다 충격 손상개시 및 진전에 대한 좋은 감지 특성을 보여주었다.

• 수산해양기술연구
• /
• 제31권4호
• /
• pp.413-422
• /
• 1995

각종 환경 조건에서 진동 캐비테이션 침식-부식 시험 장치에 의해 연강(SS41)의 캐비테이션 침식-부식 손상 거동에 관한 연구를 한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 해수 중에서 캐비테이션 침식-부식 손상 거동은 중앙부와 테두리 부에서 거의 비슷한 정도로 발생하여 성장되지만, 증류수 중에서는 테두리부에서 손상이 먼저 발생한 다음 중앙부에도 손상이 점차 일어난다. 2) 비저항이 낮은 수도수 중의 캐비테이션 침식-부식 손상은 초기에는 비저항이 높은 증류수중에서의 것보다 증가하지만 시간이 경과하면서 CaCO 하(3)의 피막 형성에 의해 둔화된다. 3) 케비테이션 침식-부식 손상 특성은 잠복기, 증가기, 감소기 및 안정기의 4단계로 구분된다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제10권12호
• /
• pp.2251-2257
• /
• 2006

ZnO 박막을 RF sputtering 법을 이용하여 제작한 후, 기판 온도에 따른 결정성, 표면 형상, c 축 배향성, 박막의 밀도 등을 조사하여 압전 소자로의 적용 가능성을 조사하였다. 본 연구에서는 $Ar/O_2$ 혼합비 70/30, sputtering 파워 125 W, 공정 압력 8 mTorr, 기판 타겟간 거리 70 mm로 공정 변수를 고정시키고, 기판 온도를 상온에서 $400^{\circ}C$까지 변경하면서 ZnO 박막을 증착하였다. 기판온도가 $300^{\circ}C$ 일 때, (002) 피크의 상대 강도비 (I(002)/I(100))가 94%로 가장 크게 나타났으며, 이 때의 반가폭은 $0.571^{\circ}$ 이었다. SEM과 AFM을 통한 표면 형상은 $300^{\circ}C$ 일 때 균일한 입자형태를 띄면서 4.08 nm의 가장 우수한 표면 거칠기를 나타내었다. ZnO 박막의 밀도는 기판 온도가 상온에서부터 $300^{\circ}C$ 까지 상승함에 따라 증가하는 추세를 나타내었으며, 이 후 기판 온도가 $400^{\circ}C$로 증가하면 다시 감소하는 경향을 나타내었다.

• 센서학회지
• /
• 제10권3호
• /
• pp.173-179
• /
• 2001

현재 사용되어지는 반도체형 압력센서에는 압저항형과 용량형이 있다. 특히 반도체 마이크로 압력센서는 크기도 작고 신호처리회로를 동일칩 위에 집적화 할 수 있어 많은 관심을 모아왔다. 그러나 이러한 형태의 센서들은 제조공정이 복잡해서 생산성이 낮다. 기존의 센서들이 가지는 단점들을 극복하기 위해 새로운 형태의 FET형 압력센서(PSFET : pressure sensitive field effect transistor)를 제안하고 그 동작특성을 조사하였다. 압력 감지 물질은 PZT(Pb(Zr,Ti)$O_3$)를 사용하였다. RF 마그네트론 스퍼터링법을 사용하여 MOSFET의 게이트 절연막 위에 PZT 압전 박막을 증착하였다. PZT의 안정적 상태인 perovskite 구조를 형성하기 위하여 PbO 분위기에서 열처리하는 기법을 도입하였다. 제작된 PSFET의 감도는 0.38 mV/mmHg이다.

• Structural Monitoring and Maintenance
• /
• 제5권2호
• /
• pp.297-311
• /
• 2018

Plate and shell structure is widely applied in engineering, i.e. building roofs, aircraft wings, ship platforms, and satellite solar arrays. Its vibration problem has become increasingly prominent due to the tendency of lightening, upsizing and flexibility. As a new smart material with great actuating force and toughness, macro-fiber composite (MFC) is composed of piezoelectric fiber and epoxy resin basal body, which can be directly pasted onto the surface of plate and shell and is suitable for vibration control. This paper deduces the actuation equation of MFC coupled plate in different boundary conditions, an equivalent finite element modeling method is proposed which uses MFC actuating force as the applied excitation, and on this basis the active control simulation and experiment of MFC over plate and shell structure vibration are accomplished. The results indicate that MFC is able to implement effective control over plate and shell structure vibration in multi-band range. The comparison between experiment and simulation proves that the actuation equation deduced herein, effective and practicable, can be applied into the simulation calculation of MFC vibration control over plate and shell structure.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권5호
• /
• pp.539-543
• /
• 2012

셀룰로오스 EAPap 작동기는 생체 모방형 작동기의 하나로 생체적합하고 가볍고 비교적 낮은 전압에서도 큰 변위를 발생시킨다는 장점을 가지고 있다. 셀룰로오스를 재생하면서 셀룰로오스 파이버를 배열함으로써 압전 종이를 만들었다. 한편 셀룰로오스에 탄소나노튜브, 산화금속 나노분말, 전도성 고분자, 이온성 유체등을 물리적, 화학적으로 결합시켜 다양한 하이브리드 나노복합재를 만들었다. 본 논문에서는 셀룰로오스 EAPap 의 제조공정 및 이를 응용한 바이오센서, 화학센서, 유연트랜지스터, 그리고 작동기의 응용 디바이스에 대해 소개한다. 또한 셀룰로오스 EAPap 을 무선으로 구동하는 기술에 대해 소개한다. 이는 생체모방로봇, 정찰 등에 활용될 수 있다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.284-290
• /
• 2004

본 논문에서는 기판상의 인덕터가 박막공진 여파기의 성능에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 두 종류의 사다리형 박막공진 여파기를 설계 및 제작하였다. 여파기를 이루고 있는 박막공진기들의 압전물질은 AIN이고, 전극은 백금(Pt)으로 이루어졌으며 기판에 의한 오버모드(overmode) 현상을 제거하기 위하여 air-gap 형태로 제작되었다. 듀플렉서를 이루고 있는 송신용 여파기의 특성을 보이기 위해 4개의 직렬 공진기와 2개의 병렬 공진기로 이루어진 사다리형 4/2단 여파기가 제작되었으며, 수신용 여파기의 성능을 보이기 위해서는 3/4단으로 제작되었다. 여파기의 성능을 개선하기 위해 사용된 기판상의 인덕터들은 2 ㎓ 대역에서 약 5∼9 정도의 Q값 특성을 보였으며, 인덕터가 연결된 여파기는 연결되지 않은 경우에 비해 약 10∼12 ㏈ 정도의 개선된 대역외 저지특성을 보였다.