일반기술

센서 및 엑추에이터용 자기변형 재료

-자계를 가하면 물체에 변형을 생기게 하는 자성재료를 자기변형재료라 한다. 자기변형재료는 변위량이 적으나 외부의 교류자계 변화에 의해서 비접촉으로 소자에 변위를 생기게 할 수 있으므로, 케이블리스 센서 및 엑추에이터로서 작동시킬 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히 초자기변형소자는 압전소자에 비해서 대출력, 대변위를 가지고, 또 단위응력당 질량이 적은 이점이 있다. 따라서, 앞으로 초소형 엑추에이터 및 자기센서로서 이용될 가능성이 크다. 1. 센서용 자기변형재료 : 정밀측정, 생산자동화 및 자동제어 등에 필수요소로 사용되는 계측소자(sensor)는 대부분이 피측정 물리량을 전기적 신호로 변환시키며, 나아가 컴퓨터와 연결하여 주는 매체로서, 모든 측정분야에서 중요한 역할을 한다. 자기변형재료를 이용한 센서의 장점은 그 측정원리가 간단하다. 따라서 신뢰성 및 재현성이 우수하고 가격이 비교적 저렴하다. 특히 우수한 신뢰성 때문에 생산자동화, 자동제어 및 군사용에 많이 사용되고 있다. 이러한 장점에도 불구하고 센서의 동적특성, 선형도 및 크기가 다른 센서에 비하여 우수하지 못하여 응용에 제한을 받아왔다. 이러한 단점을 보강하기 위하여, 최근에 개발된 비정질 자성재료를 사용하여 센서의 특성을 향상시키고 있다. 2. 엑추에이터용 초자기변형재료 : 기존의 자기변형재료(약 40×10-6)보다 훨씬 큰 자기변형값을 가지는 재료를 초자기변형재료라 하는데, 이러한 초자기변형재료는 1960년부터 미국을 중심으로 행한 희토류 자성재료의 연구에 의해 실온에서 10-3 정도의 변위량을 가지는 소재(Tb-Dy-Fe계 합금)가 개발되었다. 그후의 일축결정성장기술 등의 개발에 의해 비교적 작은 자계속에서도 큰 자기변형을 얻을 수 있게 되었다.