영구자석의 발달과 역사

[가반_이의상]

출처: http://www.jwmagnet.co.kr/technical/sub_history.html

자석은 자계를 도구로 사용한다.
자계라함은 코일에서의 자계와 동일하며, 자석에서의 특징은 외부로부터 전류가 필요없으며 에너지 소모가 없고 소형의 자계를 안정되게 갖는 점이다.

영구자석은 기 에너지를 타 에너지로의 전환에 이용된다.
1. 전기적 에너지를 기계적 에너지로의 전환의 용도가 있다.
예) 스피카, 검류계, 전류, 전압계, 노출계, 모타, 브라운관 등
2. 기계적 에너지를 전기적 에너지로의 전환의 용도가 있다.
예) 내자형계기, 훼로다, 자석완구, 자석펌프, 리레이, 전동열차
3. 기계적 에너지를 다른 기계적 에너지로의 전환하는 기능이 있다.
예) 내자형계기, 훼로다, 자석완구, 자석펌프, 리레이, 전동열차
4. 그외에 물리적 현상을 이용한 것으로 나침판의 지북성, 자석과 도체의 상대적인 위치의 이동을 방해하는 과류작용은 적산 전력계에 이용되는 자기적 히스테린스 현상은 히스테린스 모타에 활용된다.
이와같이 영구자석은 다양한 용도와 기능을 갖고 있다.

◆ 용도별 자석 재료의 선택방법(Metals Handbook)
(a) 동적용도

용 도	대표적동작점		추천		KS 대조품
	Hd(Oe)	Bd(G)	제 1 순위	추천이유
Truk용 Magnet	150-375	5000-6000	주조 Alnico 5	소형화와 신뢰성	MCB 450
선박용 엔진 Magnet	200-425	5250-6000	주조 Alnico 3	저가로 적당한 전기 힘	MCA 150
Play Hoil Magnet (기계적 조립 Hoil)	150-450	3000-4000	주조 Alnico 5	제작온도가 낮은 경우 최적재료	MCB 450
직류소형 Motor	1100-3000	1000-1700	등방성 Ba-Ferrite	단면적을 유리하게 할 경우 (고보자력)	MPA 80
	200-400	6000-8000	Alnico 5	적으면서 높은 밀도	MCB 450
히스테리스 Motor	125-200	3500-8000	36% Co강 높은힘	보자력이 낮고 성형용이	MFA 80
Truk용 구동장치	0-2875	1750-2100	Ba-Ferrite	단면적을 유리하게 할 경우	MPA 80

(b) 정적용도

용 도	대표적동작점		추천		KS 대조품
	Hd(Oe)	Bd(G)	제 1 순위	추천이유
흡착장치	525	1000	주조Alnico 5	흡착력을 얻는 최고의 힘	MCB 450
	900	1000	등방성 Ba-Ferrite	저가로 편편한 형상 만듦	MPA 80
확성기	500	10000	주조Alnico 5 주조Alnico 5DG	단위체적 및 가격당 최대의 자속 밀도를 갖음	MCB 450 MCB 530
가동선윤형제거	400	10500	주조Alnico 5	단위체적 및 가격당 최대의 자속 밀도를 갖음	MCB 450
동상(Core자석)	550	7000	주조Alnico 6	치수비례가 적음	MCB 340
적산적력계	320	11000	주조Alnico 5	높은 자속 밀도	MCB 450
Thaco Metor 및 Speed Metor	2600	4400	Cunife	냉각형판에 적합한 재료	-
			Alnico 2,3	등방성저가	MCA 150
온도조절	300	4500	소결 Alnico 2	소결품 자석의 크기 형상 : 자기강도 적당	MCA 150

자석을 인간이 사용하기 시작한 기록은 확실치 않으나, 기원전 6세기경 천연광물의 지북성을 이용한 나침판의 제작이 있다.
그후 서기1600년에 영국의 Gilbert에 의해 지구가 커다란 자석이라는 사실을 발견하였고 그후 많은 사람들에 의해 전자기학, 핵물리학 강자성체 이론, 신 자성재료의 개발, 새로운 자기응용 기술의 발달로 그 수요는 계속 증가하고 잇으며 우리 일상생활에 차지하는 비중은 실로 거의 모두라고 해도 과언이 아닐 것이다.
자석은 전자석과 영구자석으로 구분할 수 있으며, 모든 자석은 외부로 강한 자계를 발생하며, 전자석은 전원이 제거되면 잔류자기가 없어야 하고 영구자석은 자계가 오래 남아야 한다.
전자를 연자성체의 대표적 소재라하면 후자를 강자성체의 대표적 소재라 할 수 있다.
연자성체의 소재는 규소강, 순철, 등이 있으며 이들 재료는 자계의 통로로 사용ehl며 보자력이 낮아야 한다.
강자성체의 소재는 제법에 따라 주조자석 Alnico, Cunife, Vicalloy, 산화물 자석 Ba-Ferrite, OP 자석, 미분말 자석 fine Particle, 단조자석, 압연성자석 등이 있으며 이들 재료는 강한 잔류자속밀도와 보자력이 높아야 한다.
각종 자성재료는 그 용도나 사양에 따라 개발되었으며 그 역사는 불과 100여년에 지나지 않는다.

◆ 자기연구의 역사

년 대	사 항	년 대	사 항
기원전	자철광의 발견	1932	자구도형법(Hamos, Thiessen, Bitter) 자벽의 이론(Bloch)
1000	자석의 지남성	1933	OP자석(Kato & Takei) 잔류자화의 법칙(Kaya) MK강(Mishima)
1600	Gilbert의 자기연구	1934	신KS강(Honda, Masumoto, Shirakawa) 방향성 규소강판(Goss)
1700	인공자석(강철)의 제작 Coulomb의 법칙	1935	자계중 냉각효과(Bozorth & Dilinger)
1800	전류의 자기작용(Oersted, Ampere, Biot, Savart) 전류에 의한 자화(Arago) 반자성체 발견(Faraday) 자왜의 연구(Joule) Curie의 법칙(P.Curie) 히스테리시스미 발견(Ewing)	1936	ferrite의 연구(Snock)
1904	보이스라 합금(Heusler)	1937	자기이방성 이론(Van Vleck)
1905	상자성의통계역학(Langevin)	1939	Becker & Dilinger의 저서 출판
1907	자발자화의 이론(Weiss)	1948	자벽의 관성 이론(Doring) 자기공조흡수의 이론(Kittel) 폐리자성이론(Neel)
1915	Einstein de Hass 효과	1949	자구도형법 성공(Williams, Bozorth & Shockley) 중성자 희석에 의한 반강자성의 증명(Shull & Smart)
1919	Barkhausen 효과
1920	KS 자석강(Honda, Saito)
1923	Permalloy(Arnold, Elmen)
1926	단결정 자화곡선(Honda, Kaya)
1928	분자자계 설명(Heisenberg)