압축하중 및 전계 인가에 따른 PIN-PMN-PT 단결정의 33-모드 유전 및 압전특성

임재광,박재환,이정호,이상구,Lim, Jae Gwang,Park, Jae Hwan,Lee, Jeongho,Lee, Sang Goo 한국마이크로전자및패키징학회 2020 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.27 No.4

Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3계 압전 단결정의 유전특성과 압전특성을 전계 및 압축응력 인가 조건 하에서 33-모드 방식으로 측정하였다. 110~140℃ 영역에서 저온 rhombohedral 구조에서 고온 tetragonal 구조로의 상전이가 관찰되었으며, cubic 구조로 변화하는 큐리온도는 165℃ 정도로 나타났다. 압축응력 및 전계 변화에 따른 분극의 크기변화를 측정하였다. 전계인가 분극 곡선의 기울기로부터 비유전율을 계산하였고, 인가되는 응력의 크기가 증가할수록 계산된 비유전율의 크기는 증가하고, 인가되는 전계의 크기가 증가할수록 비유전율의 크기는 감소하는 경향성을 나타내었다. 압축응력 및 전계 변화에 따른 변위 거동을 측정하였으며, 곡선의 기울기로부터 압전상수를 계산하였고 압력인가에 따른 상전이를 확인하였다. 수중 또는 의료용 초음파 발진자로 실제 응용할 경우 선형성을 유지하여 구동이 가능하기 위하여 소자 기구물을 형성하는 단계에서 인가하게 되는 압축응력의 크기와 구동 전계의 DC 바이어스의 크기를 적절하게 설계할 필요가 있다. The 33-mode dielectric and piezoelectric properties of Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 piezoelectric single crystals were measured under large electric field and compressive stress. The phase transition from the low temperature rhombohedral to the high temperature tetragonal structure was observed in the range of 110~140℃, and the Curie temperature changing to the cubic structure was about 165℃. The polarization change according to the compressive stress and electric field was measured. Relative dielectric constant was calculated from the slope of the polarization curve applied to the electric field, and the calculated relative dielectric constant increased as the applied stress increased, and the relative dielectric constant decreased as the applied electric field increased. The strain according to the compressive stress and electric field change was measured, the piezoelectric constant was calculated from the slope of the curve, and the phase transition according to the application of pressure was confirmed. In the case of practical application as an underwater or medical ultrasonic actuator, it is necessary to properly design the magnitude of the compressive stress applied to the device and the DC bias in order to maintain linear driving.

효율적인 유체 시뮬레이션을 위한 FLIP과 레벨셋의 적응형 혼합 기법

임재광(Jae-Gwang Lim),김봉준(Bong-Jun Kim),홍정모(Jeong-Mo Hong) 한국컴퓨터그래픽스학회 2013 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.19 No.3

FLIP 기반의 유체 시뮬레이션은 품질에 대비 높은 효율을 자랑하기 때문에 Visual Effect(VFX)산업에 널리 사용되고 있다. FLIP 기술에서는 바다와 같은 대규모의 물을 시뮬레이션 할 때 시각적으로 중요하지 않은 물의 안쪽까지도 파티클을 할당해야 하기 때문에 보이는 파티클보다 보이지 않는 파티클의 개수가 훨씬 많은 경우에는 시뮬레이션 작업의 효율성이 떨어진다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위하여 레벨셋(Level Set)과 Fluid Implicit Particle(FLIP) 기반의 유체 시뮬레이션 기법을 혼합(hybrid)한 효율적인 유체 시뮬레이션 기법을 제안한다. 파티클들을 물의 안쪽 표면 근처의 얇은 층에만 배치함으로써 사용되는 파티클의 갯수를 줄여서 결과적으로 시뮬레이션의 효율성을 크게 높일 수 있었다. 또한 [1]의 표면 재구성 기법과 moving least squares(MLS) [2] 기법을 결합한 새로운 유체 표면 재구성 기법을 적용하여 FLIP을통해 격자(Grid)기반시뮬레이션에서 발생하는 수치적 소실을 줄이고 동시에 유체의 부드러운 표면을 유지할 수 있다. 본 논문의 혼합시뮬레이션 기술은 높은 품질의 유체 시뮬레이션을 효율적으로 수행하여 다양한 규모의 유체를 표현할 수 있었다. Fluid Implicit Particle (FLIP) method is used in Visual Effect(VFX) industries frequently because FLIP based simulation show high performance with good visual quality. However in large-scale fluid simulations, the efficiency of FLIP method is low because it requires many particles to represent large volume of water. In this papers, we propose a novel hybrid method of simulating fluids to supplement this drawback. To improve the performance of the FLIP method by reducing the number of particles, particles are deployed inside thin layers of the inner surface of water volume only. The coupling between less-disspative solutions of FLIP method and viscosity solution of levelset method is achieved by introducing a new surface reconstruction method motivated by surface reconstruction method[1] and moving least squares(MLS) method[2]. Our hybrid method can generate high quality of water simulations efficiently with various multiscale features.

FDM 3D 프린팅을 위한 Perlin 노이즈 기반 사전 시각화 기법

임재광(Jae-Gwang Lim),장승호(Seung-Ho Jang),홍정모(Jeong-Mo Hong) (사)한국CDE학회 2016 한국CDE학회 논문집 Vol.21 No.3

We propose a new method to visualize 3D models for FDM (Fused Deposition. Modeling) printing that appearance of the printed results can be predicted more realistically as that the efficiency of the modeling-printing process can be improved. The layered nature of horizontal slicing and the vibratory nozzle movements of customer-level FDM 3D printers leaving the characteristic patterns of noisy stripes on the surfaces of printed objects make difficulties in prediction of printed result in company with the thermal contraction of filament material. First, our method analyses the G-codes generated by common slicers to obtain proper outlines and take advantages of a modified version of Perlin noise based texturing method for rendering efficiency and enough number of control parameters on the visual details. The results show improved rendering details of pre-visualization of FDM printing.

질점-용수철 기반변형/파괴 물체와 격자 기반 유체의 상호작용 시뮬레이션 기술

김봉준(Bong-Jun Kim),임재광(Jae-Gwang Lim),홍정모(Jeong-Mo Hong) 한국컴퓨터그래픽스학회 2014 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.20 No.4

유체의 흐름과 고체의 변형 및 파괴 현상이 어우러진 복잡한 자연 현상을 영상물로 만들어 내는 것은 각각의 물리 현상을 시뮬레이션 하는 기술들이 서로 상호작용할 수 있도록 결합되어야 가능하다. 본 논문에서는 질점-용수철 기반의 변형과 파괴가 가능한 물체와 격자 기반의유체가 서로 상호작용하는 시뮬레이션 기법을 제안한다. 이 기법은 유체 간의 상호작용과 물체와 유체의 상호작용으로 나뉜다. 유체는 물과 연기로 구성되며 이들의 상호작용은 가변 밀도를 사용하는 기법과는 다르게 시뮬레이션을 두 단계로 나눠 진행한다. 먼저 유체 이류 이후의 경계 영역에 있는 물과 공기의 속도를 질량의 비율에 맞춰 혼합한다. 그리고 물의 프로젝션 과정에서 연기 영역을 Dirichlet 경계조건으로 설정하고 연기를 프로젝션 과정에서 물 영역을 Neumann 경계조건으로 설정하여 두 개의 문제로 분리한다. 유체를 독립적으로 풀기 때문에 상대적으로 높은 안정성을 기대할 수 있으며 프로젝션 과정에서 요구되는 셀의 개수가 감소하여 수렴시키는데 필요한 계산 횟수가 줄어들어 효율적이다. 물체는 물과 공기 모두 프로젝션을 할 때 기존의 강체와의 상호작용 기법과 유사하게 Neumann 경계조건으로 설정하지만 각 질점에 대하여 유체의 압력을 적분하기 때문에 유체의 움직임에 반응하는 변형과 파괴를 다룰 수 있다. 제안한 기법은 물리적으로 정밀한 결과를 제공하지는 않지만 영상 제작에서 필요한 다양한 시나리오의 시뮬레이션이 가능하며 논문에 제시된 다양한 결과는 이 기법이 효과적이라는 것을 보여준다. This paper proposes a novel method that couples fluid and deformation/fracture. Our method considers two interaction types: fluid-object interaction and fluid-fluid interaction. In fluid-fluid interaction, we simulate water and smoke separately and blend their velocities in the intersecting region depend on their densities. Our method separates projection process into two steps for each of water and smoke. This reduces the number of grid cells required for projection in order to optimize the number of iterations for convergence and improve stability of the simulation. In water projection step, smoke region regarded as the cells with Dirichlet boundary condition. The smoke projection step solves water region with Neumann boundary condition. To take care of fluid-object interaction, we make use of the fluid pressure to update velocities of the each of the mass points so that the object can deform or fracture. Although our method doesn’t provide physically accurate results, the various examples show that our method generate appealing visuals with good performance.

FDM 방식에서 각도에 따르는 적응 속도 단면화 알고리즘

장승호(Seung-Ho Jang),임재광(Jae-Gwang Lim),김봉준(Bong-Jun Kim),홍정모(Jeong-Mo Hong) (사)한국CDE학회 2015 한국 CAD/CAM 학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.하계

This paper suggests adaptive speed slicing algorithm which improves deterioration shown at angle as output speed is increased. This method changes output speed to optimal value with little deterioration at each angle. Optimal value was defined by experiences through the output experiments of each angle. Adaptive speed slicing algorithm reads g-code created on slicing and measures the section changing output speed and angle of the next progress. If changing output speed greatly, there is a problem caused by speed difference. So, after the subdivision, output speed is increased before the mid-point of changing section. After the mid-point, output speed is decreased and changed to optimal speed. In conclusion, adaptive speed slicing algorithm is adapted, speed is changed by angle, deterioration is minimized and output time is reduced.