Plane wave model법에 의한 거대자기변형 복합재료의 동적 자기기계 특성 해석 및 와전류의 영향 규명

Abstract

자기변형이란 인가자장하에서 물리적 변형을 일으키는 재료를 뜻한다. Terfenol-D는 거대자기변형 재료로서 변형률이 1500ppm이 넘지만 금속간화합물의 특성상 취성이 있고 전도도가 높아 고주파에서의 응용이 제한되므로 지난 10여년간 Terfenol-D 분말상 복합재에 대한 많은 연구가 이루어져 왔다. 최근 이러한 Terfenol-D 분말상 복합재료에 구분되는 새로운 복합재료가 개발되었는데 수지함침고분자 복합재료(Polymer Infiltrated Grain Aligned Composite, PIGAC)라 명명된 이 재료는 결정성장기술을 적용하여 기존의 monolithic Terfenol-D에서 자기변형 상인 RFe2상은 그대로 유지하면서 비 자성 상인 공정상을 제거하고 그 자리에 고분자 수지를 채워 넣는 방식을 택하였다. 이 재료에 대한 기존의 연구에서는 monolithic Terfenol-D에 비교될만한 정적 특성(static properties)을 가지고 있음이 확인되었으며, 분말상 Terfenol-D 복합재료와 비교할 때 저비용의 제조가 가능하다는 점에서 상당한 발전 가능성을 가지고 있다고 할 수 있다. 본 연구는 이 새로운 복합재료의 동적 특성을 정량화 하는데 그 중점을 두었으며 특히 자기변형 복합재료에서 가장 중요한 변수인 자기기계결합계수와 고주파에서의 와전류의 영향을 규명하였다. 복합재료의 전기 전도도는 전도상과 비전도상이 복잡하게 얽혀 있는 미세구조로 인해 정확한 값을 얻기가 실제로 불가능하며 와전류의 영향을 직접 파악하는 것은 매우 어려운 일이다. 따라서 본 연구에서는 복합재료의 특성 평가를 위해 기존에 널리 사용되던 고전적인 공진법(resonance method)에 더하여 최근 새로 제시된 Plane Wave Model(PWM)법을 사용하여 특성을 평가하였다.