• Title, Summary, Keyword: 압전소자

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Nanopiezotronics Technology (Nanopiezotronics 기술)

  • Lee, S.J.;You, I.K.;Chu, H.Y.
    • Electronics and Telecommunications Trends
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    • v.27 no.1
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    • pp.1-18
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    • 2012
  • 미래 사회는 나노기술(NT)을 바탕으로 IT-ET-BT 기술이 융합된 유비쿼터스 사회로 진화하고 있으며, 미래 산업 사회로의 전환을 위해서는 성능개선이 아닌 성능한계 돌파의 패러다임 전환이 가능한 임계성능의 나노 소재/신소자의 개발이 절실히 요구되고 있다. 또한 차세대 단말기는 휴대성의 편리함, 융복합화/다기능화, 인간 친화형이 요구되고, flexible/stretchable/bendable한 형태로 발전하고 있는 상황이다. 나노 피에조트로닉스(nanopiezotronics) 기술은 역학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 나노 발전 소자(nanogenerator)의 원리를 기반으로 하며 나노선, 나노벨트와 같은 1차원적 나노구조 소재의 압전성과 반전도성이 결합된 특성을 이용한 신기능의 미래 IT 융합 나노 전자/에너지 소자를 구현하는 기술로서 미래 유망 기술로 부각되고 있다. 현재 기술 수준은 압전 전계 효과 트랜지스터, 압전-다이오드, 압전 센서, 압전 나노 발전 소자 등과 같은 prototype 소자를 제작하는 수준에 머무르고 있으나 향후 초고감도 압전 센서, 자가발전 MEMS/NEMS 및 나노 시스템, 스마트 웨어러블 시스템, 건강 모니터링 시스템, 인체 삽입형 소자, portable 및 투명 유연 전자소자 등의 다양한 미래 융합 나노 소자 및 시스템에 광범위한 활용이 가능하며, 향후 신기능의 소자/부품/시스템 창출을 위한 기술로 자리매김할 것으로 전망된다. 본고에서는 압전 나노선, 나노튜브, 나노섬유 등의 1차원적 나노구조체 기반의 nanopiezotronics 기술과 최근의 연구결과들을 소개한다.

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A Numerical Analysis in Piezoelectric Fan Systems (압전세라믹 냉각팬에 대한 수치해석적 연구)

  • Park, Ji-Ho;Kim, Eun-Pil
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.35 no.8
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    • pp.994-1000
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    • 2011
  • In this study, the piezoelectric fan cooling system is investigated. In order to find the proper geometry and configuration, the numerical model for the flow field and heat transfer investigation is used. A simplified nonlinear deformation model is employed for transient solutions of a piezoelectric fan with the dynamic mesh and user defined function capability. The results show that the cooling is most effective when the length of a piezoelectric fan is 5 cm and the cooling plate is 3 cm. The results can be used to develop a new design method of heat sink for piezoelectric fans.

A Study on the multifunctional Treadmill Using Piezoelectric Elements (압전소자를 이용한 자가발전형 다기능 트레드밀 설계)

  • Jung, Sang-Jin;Kim, Young-Ho;Lee, Hyeun-Seok;Jo, Kye-Hwan;Kim, Han-Yeong;Kim, Young-Kwon;Shin, Chang-Sun
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • pp.1284-1287
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    • 2012
  • 본 논문에서는 트레드밀의 전원공급을 보조하는 압전소자를 이용한 자가발전형 트레드밀을 제안한다. 이를 위해 기존 트레드밀의 발판을 압전소자 발판으로 교체하고, 트레드밀의 발판에 발전된 전기를 저장하기 위한 충전지를 두며, 해당 발판의 압전소자를 이용하여 트레드밀에 재사용 할 수 있는 전원을 생산한다. 본 연구 결과로 트레드밀의 구동전력효율의 향상을 기대할 수 있다.

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Study on Smart Seat Technology for Railroad Vehicles Using Piezoelectric Sensors (압전소자를 이용한 철도차량용 스마트 좌석 기술 적용성 검토)

  • Kang, Donghoon;Kim, Heon-Young;Kim, Dae-Hyun
    • Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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    • v.34 no.5
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    • pp.390-396
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    • 2014
  • A study on smart seats for railroad vehicles was conducted using piezoelectric (PZT) sensors. For this purpose, the concept of passenger friendly smart seats was defined, and a PZT sensor was selected as the optimum sensor based on this concept. Using PZT sensors, simulation tests were performed using a sub-scale model railroad vehicle. In these tests, the main functions of the smart seats were extracted and simplified to improve the effectiveness of the simulation tests. Based on the test results, the system for smart seats proposed in this paper was successfully verified using PZT sensors and the dedicated operation software for the system. This paper will contribute to the improvement of services in high-speed rail systems through advances in ticket checking tasks.

Energy Generator using Piezoelectric Multilayer Device (적층 압전 소자를 이용한 에너지 발생장치 제작 및 성능)

  • Jeong, Soon-Jong;Kim, Min-Soo;Lee, Dae-Su;Kim, In-Sung;Joo, Hyeon-Gu
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.166-166
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    • 2009
  • 에너지 하베스팅 소자용 압전 적층체를 제작하고 이에 대한 성능을 조사하였다. 최근 대부분 소형 소자들을 구동하는데 있어서 이에 필요한 소비 전력은 최소한 10~20 mW 이다. 이에 적합한 mm 크기의 압전 소자를 제작하고 외부 금속 기구물을 연결한 하베스팅 소자를 제작하였다. 이러한 소자의 공진 주파수를 120 Hz로 정하고 이에 적합한 무게추를 설정하였다. 120 Hz에서 1 g 가속도로 외부에서 진동을 가했을 때, 소자는 5 V, 20 mW의 전력을 발생하였다. 또한 이러한 소자에서 발생된 전력을 저장하기 위하여 간단한 정류 및 저장 장치를 제작하였다. 회로 제작시 압전 소자의 임피던스가 매우 적으므로 이에 적합하게 임피던스 매칭을 고려한 저 임피던스 회로를 제작하였으며, 이 회로는 약 80%의 효율을 나타내었다.

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압전형 가속도계의 설계, 제작 및 보정 II - 개발 연구 사례를 중심으로 -

  • 이종원;구경회
    • Journal of the KSME
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    • v.29 no.4
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    • pp.414-425
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    • 1989
  • 본 연구를 통하여 원하는 감도와 부착 공진 주파수가 주어질 때 실제로 이러한 성능을 갖는 압 축식 압전형의 가속도계를 이론적으로 설계하여 제작할 수 있었으며 보정 실험을 통하여 실험 가속도계는 실제 설계값에 가까운 성능을 나타내었다. 설계, 제작된 실험 가속도계의 특성 실 험을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 가속도계의 감도는 압전 소자의 압전 상수가 일 정할 때 관성 질량에 따라서만 지배되는 것이 아니라 압전 소자의 크기에 따라서도 달라진다. (2) 높은 감도의 가속도계를 설계하기 위해서는 단일 압축식의 설계보다는 이중 압축식의 설계를 행하는 것이 바람직하며 감도가 큰 가속도계 일수록 0.1g 이하의 낮은 가진 레벨에서의 특성도 아주 좋다. (3) 높은 주파수에서의 특성이 좋은 가속도계를 설계하기 위하여서는 단일 압축식 으로 설계하는 것이 좋으며 압전 소자의 두께는 얇은 것이 좋다. (4) 압전 소자와 관성 질량의 접착시에 전도성 접착제를 사용하지 않아도 기포를 제거한 양호한 에폭시계통의 접착제를 사용 하여 접착층의 두께를 최대한 얇게 하면 설계값에 가까운 감도를 가진 가속도계를 제작할 수가 있다.

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Performance Enhancement of Nanogenerator Based on Surface Structure Modification of Semiconductor Nanostructures (반도체 나노구조 표면구조 제어를 통한 나노제너레이터 성능향상 기술 연구)

  • Nam, Gwang-Hui;Hasana, Md. Roqibul;Baek, Seong-Ho;Park, Il-Gyu
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • pp.95-96
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    • 2014
  • 본 논문에서는 수열합성법으로 성장된 ZnO 기반의 나노구조를 응용함으로써, 압전기반의 새로운 나노제너레이터 구조 및 성능향상에 관한 연구를 제시하고자한다. ZnO 나노구조는 원자층증착법을 적용하여 균일한 ZnO 나노박막 seed층을 성장하고, 이러한 seed층 위에 수열합성법을 통해 $90^{\circ}C$ 저온에서 ZnO 나노구조를 성장함으로써 이루어진다. 성능향상을 위해 다양한 종류 및 구조의 기판 적용을 통해 압전소자를 제작하였으며, 주기적인 스트레인의 적용을 통해 출력특성을 측정하였다. 또한 유연성 나노제너레이터의 제작을 위해 Graphene기반의 전극구조를 적용하였으며, 이를 통해 유연성 나노제너레이터 소자로부터 나노압전특성을 제어할 수 있었다. 특히 나노압전소자의 성능향상을 위해 기판의 표면미세구조를 조절하여 표면적을 넓혀줌으로써 압전소자의 출력전압특성을 향상하였으며, 이러한 메커니즘을 구조적, 성분 분석 및 광학적 특성분석을 통해 규명하였다.

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A Slim PZT Actuator for Small form Factor Optical Disk Drives (초소형 광디스크 드라이브용 압전형 액츄에이터 제작)

  • Woosung Yang;Lee, Seung-Yop;Park, Young-Phil
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.762-769
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    • 2003
  • 본 연구에서는 적층형 압전소자를 이용하여 초소형 및 슬림형 광디스크 드라이브용 광픽업 구동기를 개발하였다. 최근에 휴대용 정보기기의 급격한 발달로 인해 다양한 형태의 초소형 정보저장기기가 사용되고 있으며 착탈식 형태의 초소형 광디스크를 사용하는 ODD가 개발 중에 있다. 적층 형태의 압전소자와 유연 힌지 형태의 변위 확대기구를 사용하여 구동기의 출력 힘과 허용 변위를 증가시키도록 설계하였다. 압전형 구동기의 동특성을 고려한 모델링과 이론적 해석을 통해 목표 변위와 성능을 만족하도록 설계 변수를 최적화하였고 이를 ANSYS를 이용한 해석과 비교하였다. 상용화된 적층형 압전소자를 이용한 prototype 올 제작하여 실험을 수행하였으며 이론적인 예상 값과 잘 일치함을 보였다. 이와 같은 이론적 해석과 실험 결과를 토대로 높이가 2.5mm이며 15V 에서 $\pm$400$\mu\textrm{m}$의 변위를 갖는 슬림형 및 초소형 ODD에 적합한 압전형 구동기를 설계하였다.

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Design of the acoustic element and case for the piezoelectric acoustic transducer (압전형 음향변환기의 음향소자 및 케이스의 설계)

  • Kim, Hyun-Chool;Go, Young-Jun;Nam, Hyo-Duk;Chang, Ho-Gyeong
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.294-297
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    • 2000
  • 본 연구에서는 압전형 음향변환기를 제작하기 위한 금속과 세라믹스로 적층된 원형의 압전음향소자와 음향변환기 케이스를 설계하였다. 먼저 음향소자인 복합원형평판의 진동운동 방정식을 세우고 그 진동모드를 알아보았다. 음향소자의 세라믹스는 두께 1 mm, 지름 10 mm의 PZT(IV)를 사용하였고, 금속판의 지름과 두께를 다양하게 변화시키면서 음향소자의 공진주파수를 계산하고, 각각의 금속판에 따른 감도지수의 변화를 계산하였다. 설계하고자 하는 음향소자의 공진주파수를 200 KHz로 청하고, 위의 계산을 통하여 음향변환소자에 가장 적합한 금속진동판을 찾아보았다. 음향변환기의 복합원형평판으로 이루어진 음향소자의 물리적 변화에 따른 공진주파수와 감도지수를 구하고 음향변환기 케이스의 공진주파수를 계산하여 압전형 음향변환기에 알맞은 금속진동판과 음향변환기 케이스를 알아보았다.

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압전소자의 소성과 특성에 관하여

  • 박창엽;송동범
    • 전기의세계
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    • v.28 no.2
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    • pp.23-28
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    • 1979
  • 압전 세라믹 소자는 강유전성 세라믹에 높은 직류전압을 가한 후에 나타나는 압전효과를 이용하는 것으로 전압을 제거한 후에도 압전효과가 존재하는 것이 강유 전체의 특징이다. 압전효과를 나타내는 것은 천연으로 존재하는 수정이 있고, 인조품으로서는 BaTiO$_{3}$가 2차 대전후 W.P Mason에 의해 연구되어 압전재료로서 사용되었지만 BaTiO$_{3}$는 공진주파수의 온도안정성이 문제가 된다. 그후 B.Jaffe et al.은 P$_{b}$(Z$_{r}$, T$_{i}$)O$_{3}$등 몇가지 복합 Perovskite 산화물 중에서 P$_{b}$(Z$_{r}$, T$_{i}$)O$_{3}$$P^{2+}$$_{b}$ 이온을 다른 이온으로 치환하면 큐리 온도가 변하고 실온에서의 유전율도 크게 변화한다는 것이 밝혀졌다. 여기서 논하고저 하는 것은 압전소자의 제법과 성질 또 이의 특성을 좁은 범위 내에서 소개코저 한다.

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