전자기 장치는 현대 사회에서 어디에나 존재하며, 소형 휴대용 기기부터 대규모 인프라 시스템에 이르기까지 모든 것에 동력을 공급합니다. 이러한 장치는 전기장과 자기장의 상호 작용에 의존하여 에너지를 변환하거나 정보를 전송하거나 기계 작업을 수행합니다. 연자성 재료(SMM)는 자기장을 형성하고 안내하는 핵심 부품을 형성하기 때문에 이러한 장치의 성능과 효율성에 중요한 역할을 합니다. 이 글에서는 연자성 재료의 세계로 들어가 그 특성, 유형, 전자기 장치에서의 응용 분야를 살펴봅니다.
연자성 재료의 특성
연자성 소재는 외부 자기장에 반응하여 쉽게 자화 및 자성을 띠는 것이 특징입니다. 높은 자기 투과성으로 알려진 이 특성 덕분에 자기장을 효율적으로 유도하고 집중시켜 와류와 자기장 누출로 인한 손실을 최소화할 수 있습니다.
SMM의 또 다른 주요 특성은 자성을 쉽게 제거할 수 있다는 의미의 낮은 보자력입니다. 보자력이 낮은 재료는 자기를 제거하는 데 더 적은 에너지가 필요하므로 전자기 스위치 및 릴레이와 같이 자기장의 빠른 전환이 필요한 애플리케이션에 유용합니다.
또한 SMM은 일반적으로 낮은 자기 잔류성을 나타내므로 외부 자기장이 제거된 후에도 잔류 자화가 거의 또는 전혀 유지되지 않습니다. 이 특성은 자기 센서 및 데이터 저장 장치와 같이 재료의 잔류 자기가 장치의 올바른 작동을 방해할 수 있는 애플리케이션에 필수적입니다.
연자성 재료의 종류
연자성 소재는 크게 강자성 소재와 비자성 소재의 두 가지로 분류할 수 있습니다.
1. 강자성 연자성 물질: 이러한 물질은 퀴리 온도로 알려진 특정 온도 이하에서 자발 자화를 나타내는 능력이 특징입니다. 일반적인 강자성 연자성 물질에는 다음이 포함됩니다:
a) 철(Fe): 연철이라고도 하는 순철은 높은 투자율, 낮은 보자력, 낮은 잔존율로 인해 일반적인 연자성 소재입니다. 변압기 코어, 모터 코어 및 인덕터 코일과 같은 애플리케이션에 널리 사용됩니다.
b) 탄소강: 철-탄소 합금인 탄소강도 일반적으로 SMM으로 사용됩니다. 탄소강은 자기 특성이 우수하고 상대적으로 저렴합니다. 그러나 순철에 비해 보자력과 잔류성이 높아 성능이 제한될 수 있습니다.
c) 실리콘 스틸: 실리콘강은 탄소강에 비해 향상된 자기 특성을 나타내는 철-실리콘 합금입니다. 실리콘을 첨가하면 재료의 보자력이 감소하고 전기 저항이 증가하여 변압기 및 모터와 같은 고주파 애플리케이션에 적합합니다.
2. 비강자성 연자성 재료: 이러한 재료는 자발적인 자화를 나타내지 않지만 여전히 우수한 자기 투과성과 낮은 보자력을 가지고 있습니다. 일반적인 비강자성 SMM에는 다음이 포함됩니다:
a) 니켈(Ni): 순수 니켈은 높은 투자율, 낮은 보자력, 낮은 잔류성을 가진 비자성 연자성 소재입니다. 자기 차폐 및 자기 센서와 같이 높은 자기장 균일성이 요구되는 애플리케이션에 자주 사용됩니다.
b) 니켈-철(NiFe) 합금: 퍼멀로이 및 슈퍼합금과 같은 NiFe 합금은 니켈과 철의 유익한 특성을 결합한 비강자성 SMM입니다. 이러한 합금은 높은 투자율, 낮은 보자력 및 낮은 자성을 나타내므로 변압기 코어, 인덕터 코일 및 자기 차폐와 같은 애플리케이션에 적합합니다.
c) 비정질 금속: 금속 유리라고도 하는 비정질 금속은 무질서한 원자 구조를 가진 비결정성 합금입니다. 높은 투자율, 낮은 보자력, 낮은 잔류성 등 독특한 자기적 특성을 나타냅니다. 비정질 금속은 배전 변압기, 인덕터 및 전력과 같은 애플리케이션에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다.