• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제8권5호
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• pp.572-579
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• 1995

Most of conventional ultrasonic transducers are constructed to generate either longitudinal or shear waves, but not both of them. We investigate the mechanism of dual mode transducers that generate both of the longitudinal and shear waves simultaneously with single PZT element. The study is aimed to find the optimally desired cut by examining the anisotropic piezoelectric properties. Theory predicts that a mixed P/S mode transducer can be constructed using a rotated Z-cut of PZT piezoelectric ceramics. We study the performance of a PZT element as a function of its rotation angle so that its efficiency is optimized to excite the two waves as much as equally strong. The results are verified by the waveform in pulse-echo computer simulation and experiments. When the transducer is subjected to impedance analysis, it shows two thickness mode resonances, each of which being a mixed P/S thickness mode. By examining wave speeds on E transmitter delay line receiver setup, it is confirmed that the transducer can transmit and detect both longitudinal and shear wave simultaneously.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권1호
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• pp.9-17
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• 2016

The elastic modulus of a 3D-printed Kelvin foam plate is investigated by measuring the acoustic wave velocity of 1 MHz ultrasound. An isotropic tetrakaidecahedron foam with 3 mm unit cell is designed and printed layer upon layer to fabricate a Kelvin foam plate of 14 mm thickness with a 3D CAD/printer using ABS plastic. The Kelvin foam plate is completely filled with paraffin wax for impedance matching, so that the acoustic wave may propagate through the porous foam plate. The acoustic wave velocity of the foam plate is measured using the time-of-flight (TOF) method and is used to calculate the elastic modulus of the Kelvin foam plate based on acousto-elasticity. Finite element method (FEM) and micromechanics is applied to the Kelvin foam plate to calculate the theoretical elastic modulus using a non-isotropic tetrakaidecahedron model. The predicted elastic modulus of the Kelvin foam plate from FEM and micromechanics model is similar, which is only 3-4% of the bulk material. The experimental value of the elastic modulus from the ultrasonic method is approximately twice as that of the numerical and theoretical methods because of the flexural deformation of the cell edges neglected in the ultrasonic method.

• 한국전자파학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.760-767
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• 2005

본 논문에서 우리는 DAML(Dielectric Air-gapped supported Microstrip Line) 구조를 이용하여 새로운 구조의 SIR대역 통과 여파기를 설계 제작하였다. 제작된 SIR대역 통과 여파기는 MIM capacitor를 커플링 포트로써 사용함으로 DAML구조를 이용하여 쉽게 제작될 수 있다. 더욱이 이러한 구조는 CPW interfaces를 가지고 있고 DAML구조의 링 공진기는 기판으로부터 $10{\mu}m$높이로 분리되어 있기 때문에 일반적인 평면 구조의 MMICs와 집적하기 유리하다. 제작된 필터의 측정 결과, 60 GHz에서 $10\%$의 대역폭, 60.7 GHz에서 2.84 dB의 삽입 손실, 56 GHz에서 18.4 dB의 감쇠 특성, 60 GHz에서 23 dB의 반사 특성을 얻었다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제25권2E호
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• pp.60-68
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• 2006

High-frequency bistatic scattering measurements from a corrugated surface were made in an acoustic water tank. First the azimuthal scattering pattern was measured from an artificially corrugated surface which has varying impedance. The corrugated surface was installed both transverse to the direction of incident wave and longitudinal to the direction of incident wave. The angle between the corrugated surface and the direction of the incident wave was about $45^{\circ}$. Second, the scattering strengths were measured from the flat sediment and the corrugated sediment. A critical angle of about $37^{\circ}$ was calculated in the acoustic water tank. The measurements were made at three fixed grazing angles: $33^{\circ}$ (lower than critical angle), $37^{\circ}$ (critical angle), and $41^{\circ}$ (higher than critical angle). The scattering angle and the grazing angle are equal in each measurement. Frequencies were from 50 kHz to 100 kHz with an increment of 1 kHz. The corrugated sediment was made transverse to the direction of the incident wave. The first measurement indicates that the scattering patterns depend on the relations between the corrugated surface and the direction of the incident wave. In the second measurement, the data measured from the flat sediment were compared to the APL-UW model and to the NRL model. The NRL model's output shows more favorable comparisons than the APL-UW model. In case of the corrugated sediment, the model and the measured data are different because the models used an isotropic wave spectrum of sediment roughness in the scattering calculations. The isotropic wave spectrum consists of $w_2$ and ${\gamma}_2$. These constants derived from sediment names or bulk size. The model which used the constants didn't consider the effect of a corrugated surface. In order to consider a corrugated surface, the constants were varied in the APL-UW model.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.1-18
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• 2007

비선형 파동장 역산은 지하의 암석과 물성을 결정하는 물리적인 제약을 위한 탄성파 변수들을 평가하는데 강력한 방법이다. 이 논문에서는 현장자료와 2 차원 탄성파 속도 모델로부터 탄성파 속도 변화를 재구성하여 만들어낸 6 가지 탄성파 속도 모드를 제시하였다. 탄성파 반사파 자료의 정보는 종종 단파장과 장파장 성분으로 나뉘어진다. 지역검색 방법은 만약 초기모델이 실제 모델로부터 동떨어지면 장파장의 속도 변화를 측정하는데 어렵다. 그러면 송신주파수들은 낮은 대역에서 더 높은 대역들로 모델의 탄성파 변수들을 측정하기 위해 변환된다 (frequency-cascade scheme) 탄성파 변수들은 P 파와 S 파 속도가 섬도에 따라 선형으로 변화는 초기 모델 가정하에 각 역산단계에서 (simultaneous mode) 계산된다. P 파와 S 파 속도 $('V_P\;V_S\;mode')$, P 파 임피던스와 포와송 비 $('I_P\;Poisson\;mode')$, P 파와 S 파 임피던스 $('I_P\;I_S\;mode')$와 같은 세가지 모드들이 탄성파 변수들의 역산을 위해 얻어진다. 각 탄성파 역산 단계에서 밀도값들은 세가지 가정하에 개선(update)된다. 탄성파 모델을 위한 각 변수 세트들에서 역산의 정확도를 평가한 결과 $V_P\;V_S$ 모드와 $I_P$ Poisson 모드 사이에 별다른 역산 차이는 없었다. $I_P\;I_S$ 모드들에 대해서도 같은 결론이 예상된다. 이러한 결과들은 전 파장에 걸친 탄성파 파동장 역산의 견고한 기초를 제공한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권7호
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• pp.5-16
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• 2007

수중 산사태의 관측 및 조사는 산사태의 메커니즘의 이해, 설계 및 시공의 유용성, 그리고 손실 감소에 도움을 준다. 본 논문은 실험실 조건의 수중 산사태를 확인하기 위하여 전기저항, 초음파 반사 이미지, 그리고 전단파 토모그래피의 3가지 고해상도 지구물리탐사기법을 수행하였다. 전기저항 탐침에 의한 흙의 전기저항 프로파일은 밀리미터 단위의 해상도로 흙의 공간적 분포 평가를 위한 자세한 정보를 제공해 준다. 임피던스가 다른 물질의 경계면부터의 반사 자료에 의한 초음파 반사 이미지는 밀리미터 단위의 해상도로 사면 형상 및 시료 층상을 탐지해 낼 수 있다. 전단파 이동 시간으로부터 얻어지는 경계 정보의 역산에 의한 픽셀단위 수중 산사태의 이미지를 만들 수 있다. 실험결과 초음파 이미지와 전기저항은 서로 보완적인 정보를 제공할 수 있으며, 전단파 토모그래피 이미지와 연합하여 수중 산사태의 3차원 이미지를 얻을 수 있다. 본 연구는 지구물리탐사기법들이 수중 산사태 및 해안의 공간적 분포의 탐지에 효과적인 기법이 될 수 있음을 보여준다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권3호
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• pp.261-271
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• 2000

벽면운동(wall motion)과 임피던스 페이즈앵글(impedance phase angle; 압력파와 유랑파 기아의 위상차)을 고려하여 맥동유동하에 있는 복부대동맥 분기관모델에서 2차원 전산유체해석을 수행하였다. 해석결과 분기광 근처에서응 전단응력의 크기가 매우 급격한 변화를 보임을 관찰하였고 벽면운동은 전단응력의 진폭을 감소시키는 효과를 가져왔다. 임피던스 페이즈 앵글이 음의 값을 향해 갈수록 시간 평균된 벽면 전단응력(mean wall shear stress)의 값은 감소하였으나 진폭(amplitude of wall shear stress)은 오히려 증가하였다. 페이즈앵글의 영향은 평균 벽면전단응력이 영에 근접하는 외벽(outer wall or lateral wall)의 바같쪽으로 휘어지는 부분(curvature site)에서 상대적으로 크게 나타났는데 $-90^{\circ}$ 페이즈앵글(혈류파가 혈압파를 1/4주기 앞서는 경우)일 경우에 $0^{\circ}$의 경우에 비해 평균은 $50\%$정도 감소하였고 진폭은 $15\%$정도의 상승를 나타내었다. 그러므로 고혈압 환자와 같이 큰 음의 페이즈앵글을 갖는 경우, 벽면전단응력의 평균은 낮아지고 시간에 따라 변화량(진폭)은 증가하므로 low and oscillatory wall shear stress 이론에 의하면 동맥경화에 더 민감하게 된다. 비뉴턴유체로 모델링한 경우에는 뉴턴유체의 경우에 비해 벽면전단응력의 평균값이 증가하므로서 동맥경화에 덜 민감하게 된다.

• 한국음향학회지
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• 제37권4호
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• pp.181-187
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• 2018

본 논문은 원형 단면 임피던스 튜브내에 고정된 미세천공 탄성판의 흡음을 해석적으로 구하는 방법을 다루었다. 판의 진동과 덕트 내부 음장을 모드 함수의 무한 급수의 합으로 전개하였는데 반경방향으로는 Bessel 함수를 포함한다. 평면파 가정하에서 저주파수 대역의 근사식을 판의 처음 몇 개의 모드만 고려하여 흡음율을 유도하였으며 등가 임피던스를 갖는 단일 표면의 형태로 제시하였다. 본 논문에서 제안한 공식과 FEM(Finite Element Method)을 이용한 결과는 잘 일치 하였는데 탄성의 효과는 판의 고유진동수에 해당하는 골 또는 피크의 형태로 나타난다. 천공율이 매우 작으면 진동의 영향이 지배적이나 천공율이 어느 한계이상 되면 박판의 탄성거동은 매우 작게 나타나고 강체 MPP(Micro-Perforated Plate)의 흡음 특성이 지배적이 된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.602-608
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• 2005

단상 단방향 형태의 표면 탄성파 필터 제작하기 위하여 Langasite 기판위에 빗살무늬 변환기를 형성시켜 모의실험을 수행하였으며, 전극재료로는 Al-Cu를 사용하였다. 모의실험을 바탕으로 입력단에는 IDT를 직렬형태로 연결시킨 block 형태로 하중을 가하는 전극 방법을 쓰고 출력단은 withdrawal 형태로 하중을 가하는 방법을 써서 제작하였다. 이를 바탕으로 단상 단방향 형태의 표면 탄성파 필터 적절한 임피던스 정합 조건도 얻고자 하였다. Langasite 기판 위에 형성시킨 입출력 빗살무늬 변환기 전극 수는 50쌍, 두께는 $5000{\AA}$으로 하였으며, 반사기 폭은 $3.6{\mu}m$이며, 전극 폭은 $2.4{\mu}m$이고, 전극과 반사기 사이의 간격은 $2.0{\mu}m$으로 하였다. 제작한 필터의 임피던스 정합 후 주파수 특성에서 중심 주파수는 190MHz, 대역폭은 7.7MHz 정도로 측정되었으며, 리플 특성은 0.4dB 이하이고, 정재파 비는 1.5정도로 측정되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.19-25
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• 2015

본 논문에서는 고조파 억제를 위한 코플래너 도파관(CPW; coplanar waveguide)급전 슬롯 안테나에 대한 설계 방법을 연구하였다. 제안된 슬롯 안테나는 고조파를 억제하기 위해 SIR(stepped impedance resonator)를 사각형 슬롯의 양끝 부분에 대칭적으로 추가하였다. SIR의 길이와 폭의 변화에 따른 입력 반사계수 특성을 분석하여 최적의 설계 변수를 도출하였다. 2.45 GHz 무선랜 대역에서 최적화된 고조파 억제 슬롯 안테나를 FR4 기판 상에 $42mm{\times}30mm$ 크기로 제작하였다. 제안된 고조파 억제 슬롯 안테나의 슬롯의 길이는 SIR의 추가로 인해 기존의 사각형 슬롯 안테나에 비해 33.3% 줄어들었다. 실험 결과, 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave ratio) < 2인 대역이 2.39-2.49 GHz으로 2.45 GHz 대역에서 동작하는 것을 확인하였고, 2.45 GHz에서 이득은 2.5 dBi로 측정되었다.