초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 우수한 특성을 가진 벌크 형태의 교환결합 복합 영구자석과 박막 형태의 교환스프링 자석 개발하고자 한다. 교환결합을 위하여 개발된 비정질 연자성상 위에 경자성상을 구현하여 그 사이의 교환결합 현상을 확인하고, 그 합금 조성의 변화를 통해 최대자기에너지적 향상 가능성 여부를 확인하고자 한다. 궁극적으로 산업 전반에 사용되고 있는 희토류 영구자석을 대체할 수 있는 수준의 비희토류 영구자석을 개발하여, 차세대 자성소재를 개발함을 첫 번째 목표로 한다. 또한 개발된 영구자석의 최대자기에너지적을 향상시켜 실용화

□ 연구개요
본 연구에서는 우수한 특성을 가진 벌크 형태의 교환결합 복합 영구자석과 박막 형태의 교환스프링 자석 개발하고자 한다. 교환결합을 위하여 개발된 비정질 연자성상 위에 경자성상을 구현하여 그 사이의 교환결합 현상을 확인하고, 그 합금 조성의 변화를 통해 최대자기에너지적 향상 가능성 여부를 확인하고자 한다. 궁극적으로 산업 전반에 사용되고 있는 희토류 영구자석을 대체할 수 있는 수준의 비희토류 영구자석을 개발하여, 차세대 자성소재를 개발함을 첫 번째 목표로 한다. 또한 개발된 영구자석의 최대자기에너지적을 향상시켜 실용화할 수 있는 수준까지 끌어올려 영구자석이 사용되는 산업 전 분야에 기여할 수 있는 것을 최종 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
Fe-Co-Ti-Zr-B 조성의 실험에서, VSM 측정 결과 특히 x=25%, y=2%일 때 가장 큰 포화자화값 1.67 T를 얻었다. HTVSM 측정 결과 얻어진 x=25%, 30%, y=2%로 비정질 합금의 Curie temperature (T_c)는 각각 749.98 K, 750.08 K이다. 그리고 HTVSM에서는 원자의 열진동에 의해 magnetic domain이 randomization하므로, T_c까지 온도가 증가할수록 합금의 자화값은 점점 감소하고 온도가 T_c를 지나 800 K 이상으로 증가하면 비정질 구조의 부분적인 결정화 때문에 다시 자화값이 증가한다는 자기적 특징을 분석할 수 있었다. Nanoindentation 결과 Fe₅₀Co₃₅Ti₇Zr₆B₂와 Fe₅₅Co₃₀Ti₇Zr₆B₂일때 nanoindentation값은 각각 10.147 GPa으로 최대값, 8.164 GPa으로 최소값을 갖고, pile-up 값을 통해 각각 hard하고 soft하다는 것을 알 수 있다. Fe계 연자성 소재 개발의 연장으로 (Co_1−xFe_x)₇₂B_19.2Si_4.8Ta₄조성의 Fe와 Co의 비율을 달리하며 합금의 특성을 분석하였을 때, Fe₇₂B_19.2Si_4.8Ta₄에서 가장 큰 포화자화값 1.5T를 얻었다. Fe₇₈Si₁₃B₉과 MnBi을 혼합하여 만든 Fe₇₄B₉Si₁₃Mn₂Bi₂합금 조성의 XRD 패턴을 보면 비정질의 전형적인 패턴인 넓은 halo hump과 결정질을 나타내는 뾰족한 peak이 함께 확인된다. 이는 MnBi와 FeSiB이 혼합된 합금이 급속냉각법에 의해 비정질 상에 나노결정이 박혀있는 형태인 나노결정질로 구조가 형성되었음을 의미한다. 추가로, 비희토류 벌크 자석 제조를 위한 선행연구로 제조한 Nd₁Fe₁₁Ti₁조성의 자기적 특성 측정을 통해 1.21 T의 포화자화값과 116.78 Oe의 보자력을 얻었다. 박막 형태의 연/경자성 교환결합 복합자석 제작을 위한 조성에서는 CoSiB 7Å/Pd 14Å일 때 최대 보자력을 보였는데 이때 보자력은 228 Oe로 측정되었다. 또한 포자화자값의 경우 CoSiB 4Å/Pd 14Å일때 가장 높은 값을 보였으며, 이 때 포화자화값은 400emu/cc 로 측정되었다. Fe₇₄B₉Si₁₃Mn₂Bi₂합금 조성에서 MnBi를 늘려 만든 Fe_78-2xB₉Si₁₃Mn_xBi_x(x=2,3,4,5,6,7)조성의 열처리를 한 결과 높은 포화자화값과 보자력값을 갖게 되었다.

□ 연구개발결과의 중요성
21세기에 접어듦에 따라 에너지 고갈 문제가 전 세계적으로 해결해야할 중요한 쟁점으로 떠오르기 시작하였다. 에너지 고갈 문제를 해결하기 위하여 기기의 에너지 소비 효율을 증대시키기 위한 연구가 진행되어 왔으며, 궁극적으로는 영구자석 효율의 증대가 중요 안건으로 떠올랐다. 따라서 본 연구팀은 기존의 영구자석의 단점을 최소화시키고 효율은 최대화시킬 수 있는 차세대 자성재료를 개발함으로써, 세계적인 연구 흐름에 발맞추어 나감과 동시에 한국의 연구 수준을 그 이상으로 높일 수 있을 것으로 기대한다. 더불어 본 연구는 산업 전반에서 다양하게 쓰이고 있는 영구자석의 개발에 관한 것으로, 연구 결과에 따라 미래 산업 발전을 도모함과 동시에 국가경쟁력 향상도 가능할 것으로 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1. 연구 개발의 목적 ... 4
• 2. 연구 개발의 필요성 ... 4
• 3. 연차별 연구의 목표 ... 4
• 4. 연차 점검의 주요 착안점 ... 5
• 5. 연구범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1. 연구내용 ... 5
• 2. 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 1. 연구결과의 의미 ... 11
• 2. 타 연구에의 응용 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 12
• 대표적 연구실적 ... 13
• 끝페이지 ... 31