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다층 압전변압기의 모델링과 분석

전문가 제언: ○ 절연성 결정이 역학적 압력을 받으면 결정의 한 쪽에는 양전하가 다른 한 쪽에는 음전하가 생기는 압전 현상이 나타난다. 이 압전효과는 마이크, 측음기의 픽업장치, 통신시스템의 주파수 필터 등 다양하게 일반실용 장치에 이용되고 있다.

○ 전기적으로 중성인 결정에 압력을 가하면 양전하와 음전하의 중심이 약간 편극 되어 크기는 같지만 부호가 다른 전하들이 결정의 반대 면에 생긴다. 이러한 전하분리로 전기장이 생기며 전압계를 사용하여 두면 사이의 전압을 측정할 수 있다. 이러한 압전효과는 역으로도 일어난다.

○ 압전 변압기는 1880년 Pierre와 Curie 형제의 압전효과를 처음 발견한 후 이것을 응용하여 1957년 Rosen이 최초로 압전 세라믹변압기(piezoelectric ceramic transformer) 이론을 정립하였고 그 후 많은 종류의 재료들이 연구개발 되어졌다.

○ 본문에서도 밝혔듯이 압전기의 세라믹은 훌륭한 특성을 나타내는 물질로 액추에이터, 센서, 압전 변압기 등에 널리 이용되고 있다. 본 논문에서는 단층 압전 세라믹의 Mason 등가회로 모델을 기초로 한 다층 압전 변압기의 등가회로 모델을 제안하고, 11층과 13층 다층 압전 변압기를 제작하여 실험데이터를 얻어 시뮬레이션 한 것과 비교분석하여 제안된 다층 등가회로 모델의 타당성에 대해 설명하고 있다.

○ 1940년경 세라믹 물질인 티탄산바륨이 강한 전기장내의 고온에서 큰 압전 현상을 나타내는 것을 발견하였다. 유사한 세라믹 물질인 티탄산바륨의 압전 현상 발견 후 유사 세라믹물질들이 현재 고출력 압전 장치에 널리 사용되고 있다. 향후에도 이러한 새로운 재료들이 발견되어 전기전자 분야의 활용에 기여하기를 기대해 본다.

저자: Shin, H; Ahn, H; Han, DY
자료유형: 학술정보