• Title, Summary, Keyword: 압전소자

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Combinational flexible OLED display device using piezoelectric polymer PVDF (압전폴리머 PVDF를 이용한 복합형 유연 OLED 디스플레이 소자)

  • Le, Sang-Yub;Bea, Byung-Tack;Park, Dong-Hee;Choi, Ji-Won;Choi, Won-Kook
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.55-55
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    • 2008
  • 압전폴리머 PVDF(polyvinylidene difluoride)의 기판소재를 기반으로 한 디스플레이 소자를 연구하였다. 압전 폴리머 PVDF의 양면은 두께 300nm정도의 ITO(Indium Tin Oxide)를 TCO(Transparent conducting oxide)로 R2R(roll to roll)증착하였으며, 이를 적외선 계열 Pulsed Laser로 상온 건식 에칭을 통해 패턴해내고, 이후 고진공 환경에서 Alq3 를 기반의 유기발광소자를 제작하였다. 전기적 신호에 대해서 기계적인 작동이 가능한 투명 압전 폴리머 재료를 디스플레이 발광소자의 기판 소재로 사용함으로써, 궁극적으로 발광기능과 더불어 압전효과에 의한 스피커 기능이 한 개의 개체내에서 독립적으로 구현될 수 있도록 설계하고, 기술적으로 실현시켰다는 점이 본 연구의 의의라고 할 수 있다. 이를 위해서, 섭씨 80도 이상의 온도에서 압전 성질을 상실하는 것으로 알려진 PVDF에 대해서 투명산화전극을 레이져를 이용한 비가열식 승화방법을 통해 패턴화하는 것을 사용했으며, 밀리미터 단위에서 수십 마이크로미터 수준까지 패턴화할 수 있었다. 제작된 복합형 유연 OLED소자는 기계적으로 휘어진 상태에서도 발광 성능과 스피커 성능을 각각 독립적으로 보였으며, Alq3에 의한 녹색발광을 보임을 확인하였고, 이 경우 양자효율은 약 3%이하의 값을 보였다. 또한 각주파수별 음압(SPL: Sound Pressure Level)측정 결과는 압번폴리머가 가청주파수 영역에서 작동함을 보였으며, 고주파영역에서의 SPL값이 증가하는 전형적인 PVDF사용 필름 스피커의 특성을 보였다. 이로부터 제작된 복합형 소자는 본 연구에서 제안된 목적에서 보인 것과 같이, 두 개의 기능이 서로간의 간섭없이 독립적으로 한 개의 개체 내에서 작동함을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과로부터 새로운 유연 전자 소자에 대한 디자인 개념을 제시하고, 기타 다른 기능이 접합된 형태의 신개념 전자 소자를 제안하는 것도 가능할 것으로 기대된다.

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Wearable touch sensor array integrated with energy harvester (인체 착용을 위한 압전에너지 융합형 촉각센서 어레이)

  • Park, Jiwook;Ahn, Yongho;Yun, Kwang-Seok
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.1221-1222
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    • 2015
  • 본 연구에서는 촉각 센서와 에너지 수확소자가 한 소자에 융합되어있는 구조를 제안한다. 이 소자는 압전 스트랩과 유연한 튜브, 폴리머 필름으로 구성되어있으며, 유연하며 잘 늘어나는 직물구조를 갖는다. 완성된 소자에 수평방향의 인장 및 수축 힘이 가해지면 전압이 발생하여 에너지 수확소자로 동작하며, 수직방향의 힘이 가해지면 정전용량이 변화하여 촉각센서로 동작한다. 제작한 소자가 에너지 수확소자로 동작할 때 최대 36.6 V의 출력 전압이 측정되었으며, 소자를 누르는 수직힘이 증가할수록 정전용량이 커지는 것을 확인하였다.

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A Basic study on Green Energy Harvesting for Sensor Node of Ubiquitous Bridge (유비쿼터스 교량의 센서노드를 위한 녹색 에너지 하베스팅 기초연구)

  • Jo, Byung-Wan;Hwang, Chang-Yun;Hwang, Yun-Tae;Park, Jung-Hoon;Yoon, Kwang-Won
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.471-474
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    • 2009
  • 현대 사회는 유비쿼터스와 함께 Intelligent Bridge와 녹색 뉴딜개념의 Energy Birdge 같은 신개념의 교량연구에 주력하고 있다. 따라서 교량 안전관리는 무선 센서노드로 데이터를 송신하고 있으나 센서 전력에 수명제한 베터리와 기후제한 태양열로 공급 문제가 있다. 이에 본 논문에서는 외력에 의해 bending vibration이 일어나면서 판 양면에 양 음의 전하가 띄어 전압, 전류가 발생하는 압전소자를 이용 하였다. 이 압전소자에 발생하는 정현파로 인한 축전 문제와 발전된 전력이 다른 압전소자에게 흘러 전력생산량의 감소 문제는 Bridge Diode를 사용한 R-C회로도를 구성하여 보완하였다. 이 설계를 통하여 차량 하중(외력)의 크기에 변수를 두어 전압발생 차이를 측정하고 일정시간 외력 통해 Capacitor 축전된 양을 검토하였다.

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A Study of Energy Harvester Using a Parallel SSHI Method (병렬 SSHI 기법을 이용한 에너지 하베스터 연구)

  • An, Hyunsung;Cha, Hanju
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • pp.463-464
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    • 2016
  • 본 논문은 압전소자 발전기를 이용하여 하베스팅 에너지 발전량을 증대시키기 위한 에너지 하베스팅 방법을 제안하였다. 기존의 풀브리지 정류기만을 이용한 standard DC 방법에 압전소자와 병렬로 공진을 위한 인덕터와 MOSFET를 연결하여 parallel SSHI 회로를 구성하였으며, 또한 변위센서와 비교기를 통해 스위치 시점을 결정한다. 시뮬레이션 분석을 위해 압전발전기를 등가회로로 모델링하였으며, standard DC방법과 parallel SSHI 방법의 성능을 비교하여 parallel SSHI 방법이 standard DC 방법보다 약 13%의 전력이 증대된 것을 확인 하였다.

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Design of a Linear Motor using Piezoelectric actuator (압전 소자를 이용한 선형 모터 설계 및 제작)

  • Jo, Jae-Uk;Hwang, Jai-Hyuk;Kim, Byung-Kyu
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.38 no.9
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    • pp.869-874
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    • 2010
  • Recently, a piezo actuator based linear motor has been actively studied because of its higher power density, compactness and quick response. However, the characteristic of small displacement makes the application of a piezo actuator limitative. In order to overcome this limitation, some actuation mechanisms using a piezo actuator are designed by bi-metal composite or more than two piezo actuators. Therefore, it enables to generate large displacement and have high resolution. In the proposed piezo motor, we have designed a bi-directional linear motor that can be operated by only one piezo actuator. In addition, it is activated with low frequency of the applied voltage, since, we utilize first mode shape of structure of motion generator to vibrate. Finally, moving direction can be simply controlled by changing the ratio of input frequency to natural frequency of structure of motion generator.

Effect of sintering atmosphere on the Crystal structure of lead-free Piezoelectric Ceramics (무연계 압전세라믹스의 결정구조에 대한 소결분위기의 영향)

  • Kang, Kyung-Min;Chun, Myuong-Pyo;Cho, Jeong-Ho;Kim, Byung-Ik;Ko, Tae-Gyung
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.328-328
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    • 2010
  • 압전 세라믹스는 엑츄에이터 및 센서 등의 다양한 응용분야로 인하여 많은 연구가 진행되어왔다. 최근 친환경 무연 압전계인 Bi층상구조 (BNT) 및 알칼리 니오븀산화물계 (KNN)에 대한 연구가 집중되고 있다. 한편, 소형화 및 고성능의 압전소자에 대한 요구 증가로 고가의 내부전극인 Ag, Ag-Pd합금으로 이루어진 적층압전소자에 대한 연구개발이 진행되어 왔다. 본 연구에서는 Ni이나 Cu를 내부전극으로 사용하는 적층압전소자의 개발가능성을 타진하고자 Ni의 산화를 억제할 수 있는 환원분위기 소결시에 압전소재의 상변화 및 내환원성 정도를 조사하였다. 압전소재인 BNT 및 KNN를 공기중에서 합성한 후, 환원분위기의 영향을 조사하고자 샘플을 디스크 형태로 성형하여 $1000{\sim}1200^{\circ}C$에서 2 시간 동안 공기, 중성 (N2) 와 환원 분위기 (3 % H2 - 97 %의 N2) 에서 소결한 후 미세구조와 전기적 특성을 SEM, EDS, XRD, impedance analyzer로 조사였다. 환원분위기에서 소결된 BNT 샘플은 페롭스카이트 상이 관찰되지 않았으며, SEM/EDS 분석결과 시편의 표면에 Bi의 석출이 관찰되었다. KNN의 경우에는 공기중에서 소결 시편뿐만 아니라 환원분위기에서 소결된 시편에서도 페롭스카이트 구조를 보였으며, EDS분석결과 K 및 Na의 휘발이 비교적 적었다.

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산화아연 나노로드 기반의 피에조 나노발전소자 향상을 위한 상부 전극 제작

  • Go, Yeong-Hwan;Yu, Jae-Su
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.283.1-283.1
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    • 2014
  • 최근 주위 환경에 존재하는 다양한 에너지를 전기에너지로 회수 또는 수확하는 에너지 하베스팅 기술(energy harvesting technology)이 크게 주목을 받고 있으며, 이와 더불어 압전 나노발전소자(piezoelectric nanogenerator)의 연구가 활발해 진행되고 있다. 한편, 수열합성법 또는 전기화학증착법을 이용하여 비교적 간단하게 수직으로 성장된 산화아연 나노로드(ZnO nanorod)는 광대역 에너지 밴드갭(wide bandgap energy)과 압전(piezoelectric)특성을 갖게 된다. 이렇게 수직 정렬된 나노로드의 기하학적 구조는 외부 물리적인 힘에 의해 구부러짐(bending) 변형이 일어나 압전특성이 효과적으로 일어나며, 이런 현상을 이용하여 압전 나노발전소자에 응용할 수 있다. 본 연구에서는 상부의 전극의 표면 거칠기(surface roughness)를 증가시켜 외부 힘에 의해 산화아연 나노로드가 효과적으로 변형을 일으켜 압전 특성을 향상시켰다. 실험을 위해, 산화아연 마이크로로드 어레이 (microrod arrays)와 실리카 마이크로스피어(silica microsphere)를 각각 템플릿으로 이용하여 그 위에 금(Au)를 증착하여 상부전극을 제작하였다. 산화아연 나노로드와 마이크로로드는 전기화학증착법을 이용해서 저온공정($75^{\circ}C$)으로 ITO가 코팅된 PET 기판위에 성장하였으며, 인가된 전압의 세기를 변화시켜 산하아연 구조물의 크기를 조절하였다. 또한 화합합성법으로 실리카 마이크로 스피어를 준비하였다. 이러게 제작된 상부전극을 통해 기존의 사용되었던 전극과 비교하여 성능이 향상됨을 확인하였으며, 이와 함께 이론적인 분석을 진행하였다.

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Development of the Small Power Generator by Using Impulse Forces (Impulse 형태의 외력을 이용한 초소형 발전기 개발에 관한 연구)

  • Kim, Dong-Sok;Oh, Jeong-Min;Choi, Hyung-Sik;Park, Gwan-Soo
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.98-102
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    • 2002
  • 현대 정보사회는 교통수단의 발달과 더불어, 휴대용 기기의 급속적인 발전이 이루어지고 있다. 이에 초소형 발전기의 필요성이 부각되고 있다. 지금까지 개발된 초소형 발전기로는 태엽을 이용한 발전기, 기기의 회전력을 이용한 발전기, 태양열을 이용한 발전기 등이 있다. 이와 달러 본 논문에서는 평판형 압전소자를 이용한 초소형 발전기 개발에 관한 연구를 하고 있다. 평판형압전소자는 부피가 매우 작고 가벼우며. Impulse 형태의 작은 외력에도 큰 전압을 발생한다. 그러나 매우 작은 전류로 인해 낮은 전력이 발생한다. 이로인해 정확한 발전용량 측정이 어렵다. 이에 본 연구에서는 압전소자의 발전전기를 콘덴서에 충천, 이때의 정전용량을 측정하고 일정시간 동안 누적된 발전전기용량을 측정하였다. 이를 바탕으로 발전전기량 향상 방법을 개발하고 있다.

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Estimation of Cable Damages using Piezo Disk and Optical Fiber Sensors (압전소자와 광섬유센서를 이용한 케이블의 손상평가)

  • Park, Kang-Geun;Kim, Ie-Sung
    • Journal of the Korean Association for Spatial Structures
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    • v.9 no.3
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    • pp.67-74
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    • 2009
  • Presently means of utilizing sensors such as Piezoelectric(PZT) Element for evaluating the affect of oscillator, strain gauge for analyzing physical changes and use of Fiber Bragg Grating(FBG) Sensor are widely practiced in the field. In this study, PZT and FBG sensors were used to tearing damage of cable systems in these sensors. Cable systems are a construction of elements carrying only tension and no compression or bending in membrane structure. But damage detection of cable systems by using existing safety diagnosis is difficult to detect the characteristic change of overall structural action. If cable snaps are occurred to cable release and tear in tension structures, these are set up a vibration. So, we used piezo-electric materials and result of experiment using this was compared with result of experiment using FBG sensors The purpose of this research is to develop of damage detection method of cable system in tensile stress.

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A Study on Piezoelectric Hydrophone with Noise Factor Consideration (잡음지수를 고려한 압전형 하이드로폰에 관한 연구)

  • 김형동;성굉모
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.5 no.1
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    • pp.3-10
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    • 1986
  • 원통형 압전세라믹을 이용하여 2종류의 하이드로폰을 제작한 결과를 제시하고 있다.한 종류는 방사선 방향으로 단일 분극화된 압전소자의 양 끝을 금속캡으로 밀폐하여 제작되었고, 다른 종류는 신 호대 잡음비를 높이기 위해 원통형 소자의 전극을 4부분으로 나누어 교번 분극화하여 유기된 전압이 합 해지도록 제작하였다. 특성을 측정한 결과, 4- 교번 분극화된 하이드로폰이 단일 분극화된 경우보다 40Hz~1000Hz 주파수 범위에서 전기적 잡음 등가음 압이 평균 10dB정도 낮아지게 되어 그 성능이 향상 되었다.

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