• 한국자기학회지
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• 제22권5호
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• pp.188-193
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• 2012

영구자석은 산업전반에 광범위 하게 쓰이고 있는 핵심 부품중의 하나이다. 이러한 영구자석을 만드는데 필수적으로 이용되고 있는 원소가 바로 희토류 계열의 원소들이다. 이미 널리 알려져 있는 것처럼 희토류 생산의 대부분은 중국이 차지하고 있고, 이러한 원인에 의해 전 세계적으로 희토류 원소의 생산 및 공급 불균형에 의해 발생하는 많은 문제점들을 인식하고 있다. 이를 해결하기 위해 희토류 기반 영구자석을 대체하기 위한 다양한 방안들이 논의 되고 있으나 현재까지 명확하게 희토류 대체 영구자석이 가능한 물질 혹은 구조에 대한 제시는 없다. 본 논문에서는 여러 가지 가능성 중에 교환스프링 자석구조에 대해서 논의하고자 한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.137-142
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• 2021

최근에는 회전자에 희토류 영구자석을 삽입하여 높은 효율과 출력밀도를 얻을 수 있는 매입형 영구자석 (IPM: Interior Permanent Magnet) 전동기 또는 표면부착형 영구자석 (SPM : Surface Permanent Magnet) 전동기처럼 영구자석이 사용된 전동기의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 영구자석을 사용하기 때문에 릴럭턴스 전동기나 유도전동기와 비교해 효율이 높고 출력밀도가 높은 장점이 있으나 회전자에 영구자석을 삽입함으로써 고속운전 및 영구자석의 감자로 인한 신뢰성 감소, 희토류 금속의 원가 상승 등이 문제시되고 있다. 본 논문에서는 희토류 영구자석 전동기를 대체할 수 있는 미래기술 개발과, 희토류 저감형 전동기와 탈 희토류 전동기의 기술 선점을 요구하는 시대적 이슈(Issue)에 맞춰 영구자석이 필요 없는 스위치드 릴럭턴스 전동기 (Switched Reluvtance Motor, SRM)를 구동시키기 위한 구동 제어에 연구하고자 한다. PSIM 시뮬레이션 프로그램에서 제공하는 3상 SRM library를 이용하여 회전자 위치 정보 센서를 이용한 SRM의 구동 및 제어 시스템 모델링 (Modeling)을 연구하고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.858-859
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• 2011

고성능과 고효율 전동기인 매입형 영구자석 동기기에 사용되고 있는 희토류계 영구자석은 높은 가격과 수급 문제로 인해 최근 이슈화 되고 있다. 희토류계 영구자석을 대체하여 페라이트 영구자석을 적용할 수 있지만 낮은 잔류자속밀도로 인해 고출력을 얻을 수 없다는 문제점이 있다. 그러나 최근 높은 잔류자속밀도를 가진 고밀도화 페라이트 자석이 출시되면서 이를 적용한 매입형 영구자석 동기기의 특성을 해석할 필요성을 가지게 되었다. 본 논문에서는 고밀도화 페라이트 자석을 이용한 매입형 영구자석 동기기의 특성 해석을 하였다. 특히 영구자석의 재질 변경으로 인해 동기기의 토크와 토크 리플의 변화를 비교하고 코깅 토크에 의한 변화도 비교하였다. 또한 매입형 회전자내에 영구자석의 형상을 1층 및 3층으로 적용하여 구조에 따른 해석을 통해 특성을 비교함으로서 고밀도화 페라이트 자석의 효율적인 적용을 얻기 위한 회전자 구조를 선택하고자 한다. 또한 이를 통해 고밀도화 페라이트 자석의 적용 가능성을 예측하고자 한다.

• 자원리싸이클링
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• 제27권3호
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• pp.48-57
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• 2018

본 연구에서는 폐 영구자석 스크랩에 함유된 희토류원소(Rare Earth Element, R.E.)를 첨가하여 고강도 회주철의 제조 방법을 검토하였다. 폐 영구자석 스크랩에 함유되어있는 희토류원소가 회주철의 응고 시 복합유화물 및 A형 흑연 형성을 촉진하여 조직 및 기계적 특성 향상에 효과적으로 작용한 것으로 나타났다. 폐 영구자석 스크랩을 접종제로 활용하여 주조 시 인장강도는 306 MPa의 우수한 특성으로 나타났으며, 고가의 희토류원소를 사용하여 접종한 실험의 인장강도와 비슷한 수준의 특성이다. 연구결과를 토대로 고특성의 회주철 제조에 있어서 폐 영구자석 스크랩을 활용한 R.E. 첨가가 효과적인 접종방안임을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.161.2-161.2
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• 2017

희토류계 영구자석은 대부분의 전기, 전자 제품의 핵심부품이며 높은 보자력, $BH_{max}$를 가지고 있어 자기기록저장매체, MEMS(엑츄에이터), 소형센서, 소형모터 등의 응용 분야에 적용시키기 위해 다양한 연구들이 진행되고 있다. 그러나 영구자석에 들어가는 희토류계 원소의 수급의 어려움 및 가격의 문제점으로 친환경 자석으로의 전환 및 희토류나 중희토류를 사용하지 않는 비희토류계 영구자석을 제조 및 개발하는데 많은 연구가 이루어지고 있다. 이 중 Fe-N 계 자성물질인 $Fe_{16}N_2$는 포화 자화 값이 현재까지의 비희토류계 자성물질 중 가장 높은 값(240emu/g)을 나타내며 상대적으로 높은 결정자기이방성 상수를 가지고 있어 비희토류계 영구자석 물질 중 하나로 주목받으며 연구되어지고 있다. 본 연구에서는 $Fe_{16}N_2$ 박막을 얻기 위해 DC Magnetron Sputtering 방법을 이용하여 Si wafer 위에 박막을 증착하고 증착시간에 따라 두께를 제어하여 제조한 후 박막의 미세구조, 상 분석, 자성 특성을 관찰을 통해 최적의 공정 조건을 찾고자 하였다. 증착 시간에 따른 박막의 성장 속도는 일정하게 증가하였으며, 증착 시간의 증가에 따라 박막 내 $Fe_{16}N_2$의 상대적인 분율은 감소하였다. 모든 공정 조건에서 $Fe_3N$, $Fe_4N$, $Fe_{16}N_2$ 상들이 섞여 성장하였으며 XRD를 통한 상분석과 더불어 VSM을 통한 자성 특성을 분석해본 결과 $Fe_{16}N_2$의 분율을 가장 높게 성장된 공정 조건은 증착 시간이 10분이며 박막의 두께가 ${\sim}1{\mu}m$ 일 때, 최적의 조건을 얻을 수 있었으며, 이 때의 자성 특성을 분석한 결과 ~2.45T의 포화 자화 값과 ~1.41T의 잔류 자화 값을 얻을 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제1권1호
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• pp.6-11
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• 1991

희토류금속과 천이금속의 화합물인 희토류 영구자석의 전기적, 자기적 성질등을 이해하고 자우리는 $SmCo_{5},\;NdB_{6},\;NdFe_{5},\;NdFe_{4}B$등의 비교적 간단한 희토류 화합물에 대한 자체충족적 전자구조 이론연구를 시도하였다. 국재 밀도함수 근사 LMTO(Linearized Muffin Tin Orbital)밴드 방법을 이용하여 $SmCo_{5}$ 영구자석을 포함한 희토류 금속 화학물의 기저상태의 물리적 파라미터들, 즉 에너지 밴드, 상태밀도, Stoner상수, 자기 모멘트 등을 구하여 이들의 전자기적 물성을 고찰하였다. Nd, Sm등의 희토류원소와 Fe, Co등의 천이원소, 또한 boron등의 원소들이 서로 금속 화합물을 형성할 때 일어나는 bonding효과, 즉 희토류금속의 f-전자와 d-전자, 천이금속의 d-전자, 또한 boron 금속의 s,p-전자와의 상호 작용, 그에 따른 전자구조, 자성의 변화에 대한 연구를 수행하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.858-859
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• 2015

현재 전기자동차 구동전동기는 일반적으로 희토류 영구자석을 사용한 동기전동기를 사용하고 있다. 하지만 희토류는 수급불안정성이 높아 자동차 업계는 희토류 전동기를 대체할 수 있는 방안을 찾고 있으며 그 방안 중 하나가 비희토류 자속집중형 전동기이다. 비희토류 영구자석의 수를 늘려서 희토류 전동기와 동일한 크기에 유사한 출력을 만족하게 설계했다. 마지막으로 전기자동차 구동용 비희토류 자속집중형 전동기의 특성 및 크기를 희토류 전동기와 비교하고 두 전동기를 탑재한 차량을 Advisor(Advanced Vehicle Simulator)를 사용해 주행사이클에 대한 차량효율을 비교할 것이다.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2013년도 임시총회 및 하계학술연구발표회
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• pp.78-78
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• 2013

• 한국자기학회지
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• 제22권6호
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• pp.221-227
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• 2012

고특성 영구자석은 하이브리드 및 전기자동차의 구동모터와 풍력발전에 적용되면서 크게 주목을 받고 있다. Nd-Fe-B 영구자석은 가장 높은 최대자기에너지적을 가지고 있지만 고온(${\sim}200^{\circ}C$)의 구동환경에서는 보자력이 급격히 감소하기 때문에 사용할 수 없는 단점을 가지고 있다. 그러므로 큰 보자력을 가지는 Nd-Fe-B 영구자석에 대한 개발이 요구되고 있다. Nd-Fe-B 소결자석에서 보자력을 증가시키기 위해서는 Nd를 Dy 또는 Tb으로 치환하면 쉽게 증가시킬 수 있다. 그러나 이들 원소는 Fe와 반강자성 결합을 하여 잔류자속밀도를 낮추고, 적은 매장량과 한정된 지역에 편재되어 있어 수요급증에 따른 자원수급 및 가격 급등의 문제를 가지고 있다. 따라서, Dy 및 Tb과 같은 중희토류를 사용하지 않거나 최소한의 양을 사용하여 보자력을 증가시키고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 중희토류 원소의 저감 및 대체에 대한 연구들을 소개하고자 한다.

• 한국자기학회지
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• 제21권6호
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• pp.225-230
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• 2011

자성 재료는 전기적 에너지와 기계적 에너지간 상호 전환 가능한 특성을 가지고 있기 때문에 발전 및 모터 분야 등에 널리 적용되고 있다. 그 중에서도 모터 분야의 효율성 향상을 위해서 외부의 자장 없이도 지속적으로 자성 특성을 나타내는 영구 자석은 그 활용도가 매우 높다. 특히, 영구 자석은 최대 자기적이 높은 희토류 자석이 개발된 후 이를 중심으로 개발 및 응용분야가 지속적으로 확대되었다. 그러나, 최근 모터의 용도가 확대되는 추이에 따라서 회토류 자석의 사용이 증대됨에 따라서 희토류 원자재 수급 문제에 봉착하여 이를 해결하기 위해 희토류 저감 및 대체 자석에 대한 연구 분야가 중요한 이슈가 되고 있다. 본 보고서에서는 현재 사용 되고 있는 영구 자석에 대해 설명하고 이를 대체할 수 있는 기술 중 가능성이 높은 방법으로써 exchange-coupling 현상을 이용한 영구 자석 개발 기술에 대해 기술하고자 한다.