한류열풍기반으로 해외시장 개척 주력

박승복,Park, Seung-Bok (사)한국포장협회 2006 包裝界 Vol.153 No.-

구조물의 경계조건에 따른 압전 페인트 센서의 충격검출 특성 평가

박승복(Seung-Bok Park),한대현(Dae-Hyun Han),강래형(Lae-Hyong Kang) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.12

압전 페인트는 얇은 막의 형태로 선박이나 항공기 등에 도포되어 광범위한 면적에 발생되는 진동이나 충격을 검출하는 데 유용하게 사용될 수 있다. 본 논문은 압전 페인트가 코팅된 구조물에 충격이 가해졌을 경우 충격이 가해진 위치를 검출할 수 있는지 평가해 보고, 다양한 경계 조건에 대해 충격 위치 검출에 차이는 없는지 살펴보았다. 실험에 사용된 압전 페인트 센서는 네 영역으로 알루미늄 시편위에 코팅되었고 분극 과정을 거친 후 한 영역에 충격이 가해졌을 경우 전압의 변화를 실시간 모니터링 하였다. 실험 결과, 충격이 가해진 부분 외 나머지 영역에서는 충격신호의 크기가 매우 작아 충격 신호가 거의 검출되지 않았으며, 경계 조건과 무관하게 모든 조건에서 충격이 가해진 부분에서만 큰 충격신호가 검출되었다. Piezoelectric paint can be used to monitor vibrations or impacts occurring in large engineering structures such as ships and airplanes. This study investigated the impact detection characteristics of a piezoelectric paint sensor and possible errors in detecting impacts according to boundary conditions. The piezoelectric paint sensor used in this study was coated on an aluminum plate with four different electrode areas. After the occurrence of the poling process, the output voltages from the paint sensors were obtained when impact occurred in a certain sensor region. The experimental results revealed a large difference in magnitudes between the sensor signal in the impact region and those in the other regions , and this relation was maintained regardless of the changes in the boundary conditions.

압전 페인트 센서를 이용한 복합재 구조물의 충격 신호 감지

박승복 ( Seung Bok Park ),한대현 ( Dae Hyun Han ),강래형 ( Lae Hyong Kang ) 한국복합재료학회 2014 Composites research Vol.27 No.4

본 논문은 충격 센서로써 압전 페인트 센서를 사용해 구조물 건전성 모니터링을 수행하였다. 본 연구에 적용된 압전 페인트는 페인트 형태의 압전 재료로 물체에 얇게 코팅할 수 있고, 추가적인 외부 전원 필요 없이 충격 센서로 사용할 수 있다는 장점을 지닌다. 본 논문에서는 복합재 시편에 압전 페인트 센서를 네 부분으로 구분하여 도포한 후 충격 실험을 수행하였다. 압전 페인트 센서의 감도는 충격 힘에 따른 출력 전압을 측정하여 구하였고, 감도 측정과 더불어, 시편에 충격이 가해진 경우 압전 페인트 센서의 출력 신호를 비교하여 충격 위치도 추정하였다. This paper presents a structural health monitoring method using piezoelectric paint sensor designed for an impact sensor. The piezoelectric paint sensor can be flexibly deposited onto most structural surfaces in a thin form of the paint, and measure impact signals without any external device such as a power amplifier. In this study, a composite plate having four zones coated with piezoelectric paint was used for impact monitoring test. The sensitivity of the piezoelectric paint sensor was obtained by measuring the output voltages against the impact force. In addition to the sensitivity measurement, the impact position has been also estimated by comparing the output signals of the paint sensors when the impact occurs on the specimen.

분극 전계에 따른 압전 페인트 센서 감도 측정

한대현 ( Dae Hyun Han ),박승복 ( Seung Bok Park ),강래형 ( Lae Hyong Kang ) 한국복합재료학회 2014 Composites research Vol.27 No.4

본 연구에서는 분극 전계에 따른 압전 페인트 센서의 특성을 확인하기 위해 충격힘과 분극 전계를 변화시켜 가면서 실험적인 연구를 수행하였다. 페인트 센서 제작을 위해 유연 압전 재료인 Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr, Ti)O2 (PNN-PZT) 파우더와 경화제를 포함하고 있는 에폭시 수지를 중량비 1:1로 혼합 후 몰드를 사용하여 40 × 10 × 1 mm3 크기를 같는 시편을 제작 하였다. 이후 시편의 기공을 제거하기 위해 진공 데시케이터를 사용하였다. 분극 작업을 위해 시편의 전극은 실버페이스트를 윗면과 아랫면에 바르고 하루 동안 건조시켜 제작하였다. 분극 작업은 온도는 상온으로, 분극 시간은 30분으로 고정하고 분극 전계를 달리하여 진행되었다. 1 mm의 두께를 갖는 앞전 페인트센서를 제작하여 실험에 사용하였으며, 감도 측정 및 감도 변화는 충격 망치를 사용하여 시편에 충격을 가했을 때 압전 페인트에서 출력되는 전압과 충격 망치에서 출력되는 전압을 측정 후 신호처리 하여 비교하였다. 그 결과 압전 페인트의 민감도에 분극 전계가 미치는 영향에 대해 평가 하였고 그 결과를 기술하였다. In this study, the experimental study has been performed by varying the polarization of the electric field and impact force to check the piezoelectric characteristics of piezoelectric paint sensor. Piezoelectric paint sensor used in this study is composed of epoxy resin with a hardener and PNN-PZT powder in 1:1 weight ratio. The dimensions of the paint sensor specimen are 40 × 40 × 1 mm3 and regular specimens were made using a mold. The voids are removed from the specimen in the vacuum desiccator. Both upper side and bottom side of the paint sensor were coated with silver paste for making an electrode and then dried at room temperature for a day. The poling treatment has been carried out under controlled conditions of the electric field in order to check the effect of piezoelectric sensitivities, while the poling temperature was fixed at room temperature and the poling time was set to 30 min. The piezoelectric sensitivities have been measured by comparing output voltage from paint sensor with output force from impact hammer when the impact hammer hits the paint sensor. In result, the effect of the electric field has been evaluated for the sensitivity and describe the result.

분극 시간에 따른 압전 페인트 센서의 압전 특성 연구

한대현(Dae-Hyun Han),박승복(Seung-Bok Park),강래형(Lae-Hyong Kang) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.10

본 논문에서는 분극 시간에 따라 압전 페인트 센서의 특성이 어떻게 변하는지 평가하고, 그 결과를 기술하였다. 연구에 사용된 압전 페인트 센서는 유연 압전 재료인 Pb(Ni1/₃Nb2/3)O₃?Pb(Zr, Ti)O₂(PNN-PZT)와 에폭시 수지를 무게비 1:1로 혼합하여 제작하였다. 센서 시편은 몰드를 사용하여 40×10×1㎣ 크기로 제작하였고, 윗면과 아랫면에 실버 페이스트를 사용하여 전극을 제작하였다. 분극작업 시 온도는 상온으로, 분극 전계는 4kV/mm 고정한 상태에서 분극 시간을 달리함으로써 분극조건을 달리하였다. 분극 특성은 충격 망치를 이용하여 충격을 시편에 가했을 때 충격 망치에서 측정되는 힘과 압전 페인트 센서에서 출력되는 전압을 비교하여 살펴보았다. 그 결과, 상온에서 분극전계가 4kV/mm인 경우, 30분 정도 분극 처리를 한 경우 가장 최적의 분극 조건임을 확인하였다. In this study, the piezoelectric characteristics of a piezoelectric paint sensor were investigated in relation to the poling time. This piezoelectric paint sensor was composed of PNN-PZT powder and epoxy resin with a 1:1 weight ratio. The dimensions of the paint specimen were 40 × 10 × 1 ㎣, and the top and bottom sides were both coated with a silver paste to create electrodes. During the poling treatment, the poling time was controlled to examine the effect of the piezoelectric properties, while the poling temperature was fixed at room temperature and the electric field was set to 4 kV/mm. The piezoelectric properties were measured by comparing the output voltage from the paint sensor to the force signal from an impact hammer when the impact hammer hit the specimen. In conclusion, the optimal poling conditions were found to be an electric field of 4 kV/mm and a poling time of around 30 min at room temperature.

항공 구조물 적용을 위한 PNN-PZT/에폭시 페인트 센서의 두께 영향도 평가

한대현(Dae-Hyun Han),박승복(Seung-Bok Park),강래형(Lae-Hyong Kang) 항공우주시스템공학회 2014 항공우주시스템공학회 학술대회 발표집 Vol.2014 No.10

압전 페인트 센서를 활용한 충격 모니터링 활용 방안

최경후(Kyungwho Choi),강동훈(Donghoon Kang),박승복(Seung-Bok Park),강래형(Lae-Hyong Kang) 한국비파괴검사학회 2015 한국비파괴검사학회지 Vol.35 No.5

압전 페인트 센서는 압전 세라믹의 주성분인 압전 파우더와 에폭시의 결합으로 이루어진 페인트형 센서이다. 이 센서는 일반 페인트와 같이 구조물에 도포되기 때문에 다른 어느 센서보다 구조물에 부착이 용이하다. 본 연구에서는 압전 페인트센서가 도포된 구조물의 충격 감지 정도를 판단하고자 하였다. 특히, 철도차량을 대상으로 연구를 진행하고자 하였다. 철도차량 운용 중에 발생하는 자갈 비산으로 인해 발생하는 충격손상이 많이 보고되고 있고, 이러한 충격손상을 방지하고자 차량 하부구조물 전체 표면에 발생하는 충격신호를 실시간으로 감지할 필요가 있다. 철도차량이 운행되는 환경을 고려하여 압전 페인트시편을 -20~60℃의 열사이클 환경에 노출시켜 센서의 감도 변화를 측정하였다. 알루미늄 시편에 압전 페인트센서를 도포하여 감도 측정을 수행한 결과, 열사이클 환경 전후에 감도 차이가 크지 않음을 확인하였고 이를 통해 환경 노출 후에도 압전 페인트센서로 충격 감지가 가능함을 확인하였다. The piezoelectric paint sensor is a paint type sensor comprising of an epoxy and piezoelectric powder, which is the main component of a piezoelectric material. This sensor can be easily attached to any type of structure as compared to other sensors because it is viable to directly apply it on structures, as in the case with a typical paint. In this study, the capability of piezoelectric paint sensor for impact detection was evaluated. In Particular, the applications of the piezoelectric paint sensor for railroad vehicles were considered. There have been various cases reported about the damages caused by flying gravel to the under-cover of the railroad vehicle during operation. In order to prevent this, real-time monitoring of the large under-cover surface of the railroad vehicle is unavoidable. Under the assumption of vehicle application, sensor sensitivities were measured after multiple and prolonged exposure to thermal cycle environment (-20~60℃). Sensitivity evaluation of paint sensor under environmental conditions was conducted in an aluminum specimen. In results, despite the small variations in sensitivity, we could confirm the applicability of this paint sensor for impact detection even after a severe environmental exposure test.