최근에 자계시스템을 해석함에 있어서 서로 다른 위상을 갖는 자속밀도와 자계의 세기간의 벡터적인 관계를 고려하는 것이중요시 되고 있으며 그 방법에 관한 연구도 많이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 유한요소법과 이차원 투자율 텐서를 이용하여 자속밀도와 자계의 세기를 계산하였다. 특히 이 방법으로 회전이력현상을 정확하게 고려하여 회전자속밀도와 회전 자계의 세기를 계산할 수 있음을 보였으며 또한 기본파 성분만을 가진 자속 뿐만 아니라 고조파를 포함하고 있는 자속의 계산을 위한 방법을 제시하고 게산결과와 실험결과의 비교를 통해서 제안된 방법의 타당성을 제시한다.
보청기가 자계 픽업코일을 구비하고 있고, 전화 수화기에서 충분한 자계를 발생할 경우 전화 수화기와 보청기의 자기결합을 이용한 전화기를 보청기 호환성 전화기라고 한다. 본 고에서는 보청기와 전화 수화기의 결합방법과 자기결합에 관한 국제 기준을 고찰하여, 국내의 보청기 호환성 전화기의 자계세기의 기준 및 측정법에 관한 검토사항을 제시한다.
전선으로부터 발생되는 저주파 자장을 검출할 수 있고 휴대성 및 가격 경쟁력이 있는 코일형 자계 측정기를 개발하기 위해 본 연구에서 제시된 전선용 자계 검출 센서는 자기 코어 및 코일 권선수 및 길이의 변화에 따른 자계 검출 감도를 분석하여 활선 상태 및 자계의 세기를 확인하여 최적화 구조를 설정하였다.
자성유체는 액체상태의 강자성체로서 가해진 자계의 세기에 따라 유체의 형상이 변하며, 이러한 유체의 형상변화는 자계의 세기를 다시 변화시키므로 자성유체를 응요한 기기를 해석하기 위해서는 유체의 형상과 자기장을 동시에 구해야 한다. 본 논문에서는 중력, 압력 자계의 세기 등에 따라 변하는 자성유체의 형상을 기존의 간략화된 가정 없이 직접 구하기 위하여 비선형 유한요소법과 유체방정식을 모두 해석할 수 있는 알고리즘을 제시하였다. 본 방법을 이용하여 각각의 외부조건에 상응하는 자성유체의 형상을 구하였고 실험을 통하여 얻은 유체 형상과 비교하였으며 이를 토대로 자성유체의 양과 치(pole piece)의 형상변화에 따른 빌봉시스템의 내압 특성을 해석하였다.
일반적으로 이방성 전기강판의 자계 해석시, 자속밀도와 자계세기의 위상차를 고려하지 않고 그 크기만을 이용하여 자계 분포를 해석한다. 자속밀도와 자계세기는 그 방향이 같지 않기 때문에 유한요소 해석시, 반드시 그 위상차가 고려되어야 한다. 본 논문에서는 (B, ${\theta}_B$)법을 이용하여 2차원 자기 특성이 고려된 이방성 전기강판의 자계 분포를 해석하고, 그 결과를 일반적인 유한요소 해석 결과와 비교한다.
핵자기공명(NMR, Nuclear Magnetic Resonance) 장치의 성능은 자계의 세기와 균일한 정도에 따라 좌우된다. 그리고 균일도를 높이기 위해 자성체를 더하는 작업을 보정(Shimming)이라고 하며 이를 위해서는 기존에 분포하는 자계와 더해지는 자성체에 의해 발생하는 자계의 세기를 부분별로 정확하고 정밀하게 계산하는 것이 요구된다. 하지만 이를 비오-사바르의 법칙(해석해)으로 계산하는 것은 너무 복잡하고 그 대안으로 사용하는 유한요소법 기반의 수치해석 프로그램은 유한요소법 자체가 가진 오차로 인해 정확한 결과를 얻기 어렵다. 따라서 이를 해결하기 위해 가렛(M. W. Garrett)이 제안한 고조파 해석을 Real*16이 적용된 포트란을 사용하여 구하고 그 결과를 해석해의 값 및 수치해석 프로그램 결과와 비교하였다. 이를 통해 자계를 계산함에 있어서 고조파 해석의 타당성을 확인하였다.
유한요소법에 의해 자계를 계산할 경우에 일정한 투자율을 두고 선형 해석을 하거나 비선형을 고려할 때에는 하나의 자화곡선을 이용한 뉴튼 랩슨법이 많이 사용된다. 그러나 최근 자계의 세기와 자속밀도간의 위상차를 고려할 수 있는 계산법에 대한 연구가 늘어나면서 여러 가지 방법들이 제시되고 있다. 본 논문에서는 간단한 실험데이타를 이용하여 정확히 자계의 세기와 자속밀도간의 비선형성을 고려하면서 특히, 이방성이 강한 재료를 사용하는 전기기기의 해석에 적합한 방법을 제안하며, 이 방법에 의해 삼상 변압기의 코어에서의 자계를 계산하며, 계산 결과에서 기존의 방법으로는 어려운 이방성 영향을 정확히 고려할 수 있음을 실험에 의하여 검증하였다.
뇌방전에 의해 방사되는 전계와 자계의 세기는 시변성으로 세기도 대단히 크게 변화하며, 최신의 전자기기에 관련한 전자계 양립성에 대한 과제 중의 하나가 직격뢰뿐만 아니라 근접뢰에 의해 발생하는 과도전압에 대한 효율적이고 경제적인 보호에 관한 것이다. 본 논문에서는 뇌전자계 임펼스파형에 관한 상세한 정보를 얻기 위해서 1995년의 여름에 발생한 뇌방전에 의해 방사된 전계와 자계를 고속전계센서와 루프형 자계센서로 측정한 파형과 이들의 특성을 분석한 결과를 기술 하였다. 전계와 자계의 신호는 12비트의 분해능과 5000포인트의 기억용량을 가지는 기록장치를 이용하여 200 ns 의 시간간격으로 생플링되어 연속적으로 기록하였다. 귀환뇌격시에 방사된 전계와 자계의 파형은 운내방전의 전계와 자계파형과는 매우 달랐다. SOkm이상의 거리 에서 발생한 운내뇌방전에 의해 방사된 자계파형은 전계파형과 거의 일치하였다. 또한 뇌방전에 의해 방사되는 전계와 자계의 주요 주파수 성분은 수 kHz에서 수백 kHz의 범위를 갖는 것으로 나타났다.
본 논문은 극저주파 자계 세기를 무선 모니터링하기 위한 디지털 자계측정기의 설계 및 구현에 대해 기술한다. 우리 실생활에 극 저주파대역의 자기장이 노출되어 있어 인체에 자기장이 얼마나 영향을 미치는가에 대한 연구의 필요성이 있으며 그에 따른 측정 장비의 수요가 증가하고 있다. 본 논문에서는 3-축 코일형 자계센서를 사용하였으며, 자계의 측정 범위는 0.03~10uT, 주파수 범위는 40~180Hz이다. 자계 세기의 측정과 주파수 특성을 보상하는 등화기능은 DSP 기반의 디지털 방식으로 설계하였으며, 측정 값은 와이파이 통신을 이용하여 PC 모니터링 할 수 있도록 설계 및 구현하였고 측정오차는 6% 이내로 실용성을 확인하였다.
보청기가 자계 pick-up 코일을 구비하고 있고, 전화 수화기에서 충분한 자계를 발생할 경우의 전화 수화기와 보청기의 자기결합을 이용한 전화기를 보청기 호환성 전화기 (hearing-aid-compatible telephone)라고 한다. 본 고에서는 보청기와 전화 수화기의 결합방법과 자계결합에 관한 국제 기준을 고찰하여, 국내의 보청기 호환성 전화기의 자계 기준 및 측정법에 관한 검토사항을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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