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Simulation and Design of a Multilayer Piezoelectric Actuator
이갑수,류주현,이상호,홍재일 한국전기전자재료학회 2017 Transactions on Electrical and Electronic Material Vol.18 No.3
In this study, two- and three-layer ceramic piezoelectric actuators were designed and simulated according toSUS316 thickness, actuator width, and mass using ATILA software in order to develop a piezoelectric actuator forhaptic application. Numerical modelling based on the finite element method was performed to find the resonancefrequencies and modal shapes of the actuator. The resonance frequency was affected by the thickness of theSUS316 plate and mass. On the other hand, the width of the actuator did not have a significant impact. Maximumdisplacements were generated at the center of a haptic three-layer ceramic piezoelectric actuator. The two-layerceramic piezoelectric actuator with a mass of 2.6 g was suitable as 16.28 μm㎛ at 265 Hz for haptic sensation application.
하소온도 변화에 따른 (Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3 세라믹스의 유전 및 압전 특성
이갑수,류주현,정회승 한국전기전자재료학회 2013 전기전자재료학회논문지 Vol.26 No.9
(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3 + 0.04 wt% CeO2 lead-free ceramics were synthesized by conventional sintering process and the effect of calcination temperature on microstructure, dielectric and piezoelectric properties were investigated. Improved piezoelectric properties have been observed at 1,125℃ calcination temperature which show the optimal electrical properties, kp∼0.457, d33∼367 pC/N, Qm∼158 and Tc∼85℃. These results show that the piezoelectric properties can be improved by appropriate calcination temperature. 본 연구에서는 (Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3 + 0.04wt% CeO2 조성에 하소온도의 변화가 시편의 미세구조, 압전 및 유전 특성에 미치는 영향을 조사 한 결과, 하소온도의 변화는 시표의 결정화에 영향을 미쳐 1,125℃의 하소온도에서 그레인의 크기가 급격히 증가하였고, 약 10.2 ㎛의 균일한 그레인 크기를 나타내었으며, 하소온도가 증가함에 따라 시편의 유전 및 압전 특성은 증가하다 감소하는 경향을 나타내었으며, 1,125℃에서 하소한 시편에서 밀도가 5.614 g/cm3, kp가 0.457, d33가 367 pC/N, Qm이 158의 최댓값을 나타내었다.
소결조제 Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> 첨가에 따른 PZW-PMN-PZT 압전 세라믹의 압전 및 유전 특성
이갑수,이일하,류주현,류성림,Lee, Kab-Soo,Lee, Il-Ha,Yoo, Ju-Hyun,Ryu, Sung-Lim 한국전기전자재료학회 2007 전기전자재료학회논문지 Vol.20 No.12
In order to develop the composition ceramics capable of being sintered at low temperature with high piezoelectric properties for multilayer piezoelectric actuator application, PZW-PMN-PZT system ceramics were manufactured according to sintering aid $Li_2CO_3$ addition and their microstructural, dielectric and piezoelectric properties were investigated. The crystal structure of the specimens showed a perovskite phase and no pyrochlore or other second phase was detected. At the sintering temperature of $900\;^{\circ}C,\;0.2\;wt%Li_2CO_3$ added specimen showed a optimum values of kp = 0.562, $d_{33}\;=\;360\;pC/N$ and Qm = 1184, respectively.
회분식 혐기소화공정에서 음식물류 폐기물의 메탄발생 특성
이갑수,김형진,조진규 청운대학교 건설환경연구소 2014 청운대학교 건설환경연구소 논문집 Vol.9 No.1
BMP(Biological methane potential) test was carried out to evaluate the methane generation inbatch anaerobic digestion of food waste, and the methane potential on a VS and COD basis wasanalyzed using modified Gompertz model. A cumulative methane production after 20 days was 90%of ultimate methane production. The ultimate methane yield on a VS and COD basis was 107.85mL CH4/g VS and 134.16 mL CH4/g COD respectively. The maximum methane production rate was7.36 mL CH4/g VS․day and 9.16 mL CH4/g COD․day. PR/k2 was 0.1809, and the hydrolysis andacidification were rate determining step in batch anaerobic digestion of food waste. 실제 하수처리장에서 소화조로 유입되는 음식물류 폐기물의 혐기소화를 통해 발생되는 메탄가스의발생량을 결정하기 위하여 BMP(Biological methane potential) 시험을 실시하였으며, modified Gompertz모델을 이용하여 VS 유입기준과 COD 유입기준으로 메탄 생성퍼텐셜을 해석하였다. 그 결과 실험 경과 20일 경에 누적메탄발생량이 최종메탄발생량의 약 90%를 나타내었으며, modified Gompertz 모델에의한 최종메탄수율은 VS와 COD기준으로 각각 107.85 mL CH4/g VS, 134.16 mL CH4/g COD로 나타났으며, 최대메탄발생률은 7.36 mL CH4/g VS․day, 9.16 mL CH4/g COD․day로 나타났다. PR/k2가0.1809로서 음식물류 폐기물의 혐기성 소화시 가수분해반응과 산생성 반응이 율속단계임을 확인하였다.
저온소결 (Na,K,Li)(Nb,Sb,Ta)O3계 세라믹스의 미세구조 및 압전특성
이갑수,류주현,이지영 한국전기전자재료학회 2016 전기전자재료학회논문지 Vol.29 No.4
In this paper, piezoelectric ceramics with the composition of (Na0.525K0.4425Li0.0375)(Nb0.8975Sb0.065Ta0.0375)O3+ 0.3wt% CoO + x CuO (0.005≤x≤0.025) (abbreviated to NKL-NST) were fabricated for ultrasonic sensor application. The effects of CuO addition and sintering on the microstructure and the piezoelectric properties of the NKL-NST ceramics were systematically studied. Excellent piezoelectric properties such as electromchanical coupling factor(kp) = 0.415, piezoelectric constant (d33) =166pC/N and piezoelectric figure of merit d33*g33= 5.47pm2/N were obtained from the 2.5mol% CuO doped NKL-NST+0.3wt%CoO ceramics sintered at 1000℃ for 3h. 본 연구에서는 우수한 압전 및 유전 특성을 갖고 저온소결 가능한 초음파센서용 무연 압전 세라믹스를 개발하기 위해 ((Na0.525K0.4425Li0.0375)(Nb0.8975Sb0.065Ta 0.0375)O3+0.3wt% CoO + x CuO 조성식에서, CuO 첨가량의 변화에 따른 NKL-NST 세라믹스의 미세구조, 압전 특성에 미치는 영향에 대하여 조사한 결과,CuO의 첨가와 소결온도의 증가에 따라 그레인의 평균 입경은 증가하였으며, 기공도 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, CuO의 첨가가 소결온도를 감소시켰다. 2.5mol% CuO가 첨가되고 1000℃에서 소결된 시편에서 밀도, 전기기계결합계수(kp), 압전상수(d33), 압전성능지수(d33*g33)가 각각 4.4243g/㎤, 0.4159, 166pC/N, d33*g33= 5.47pm2/N 의 최적의 값을 나타내었다. 따라서 본 조성의 최적의 소결온도는 1,000℃ 이라 사료된다.