전기차 모터에서 사용되는 자성체의 투자율과 비투자율이란

 

이전 글에서 우리는 히스테리 시스 루프에 대해서 이해했다.

 

사실 엄밀히 말하면 모든 물질은 자성체로, 모든 물질의 히스테리 시스루프를 그릴 수는 있다.

 

다만 그것이 0에 가깝게 수령하여 아예 의미가 없는 경우도 존재하며 매우 미세하고 작은 형상을 지니기에 주로 의미가 있는 것은 강제성체의 부분들만을 의미한다. 

 

그럼 자성체의 사전적인 정의는 뭐고 자성체는 어떤방식으로 구분하는가?

자성체 (Magnetic Material)

자성체란 자기장 내에서 자화되는양 즉 자극이 생성되어 정렬되는 물질을 의미하고 모든 물질 마다 그 성질이 다르다,

 

하지만 모든 물질은 사실 외부의 힘인 자기장에 영향을 받을 수밖에 없고 그 정도가 다를 뿐이다.

 

그렇다면 이를 구분하는 기준은 무엇일까?

 

전기차 모터 재료역학[투자율(Permeability)]

 

윗글에서 정의했듯이 결국 가장 중요한 지표는 투자율로

 

우리는 이 투자율이 자성체의 성질 안에 자기력선을 얼마나 잘 흐르는지에 대한 지표라는 이야기를 한 적이 있다.

 

결국 사실상 우리가 자성재료로 사용할 수 있는 자성체는 상자성체와 강자성체로 이를 조금 이야기해 보면 아래와 같은 특성을 나타내는데

 

• 상자성체  비 투자율이 1 보다 조금 큼
• 반자성체 비 투자율이 1 보다 조금 작음
• 강자성체 비 투자율이 1 보다 훨씬 큼

인데 이를 수식적으로 살펴보면 아래와 같은 수식으로 정의된다 그렇다면 비투자율과 투자율에 대해 한번 이야기해 보자

투자율​  (permeability)

 정의는 이전글에서 내렸으니 일단 넘어가고 그렇다면 자연이 따라오는 것이 투자율이 얼마인지이다 여기서 중요한 개념은 투자율은 진공을 기준으로 다른 매질들을 분류하고 이에 따라 매질의 투자율을 계산하는 과정이 존재한다.

진공의 투자율

​

매질의 투자율

비투자율(relative magnetic permeability)  

​ 하지만 공학자들은 저런 방식의 계산이 이해하기 힘들고 나타내기 힘들었기에 진공 투자율을 기준으로 삼아 1로 하고

그 비율에 대한 매질 투자율의 비로 계산을 한며 조금 더 쉽게 이해할 수 있을 것이라는 생각에 도달했다. 그래서 아래와 같은 수식이 등장하는데

 

 비투자율이라 해서 무슨 투자하지 못하는 부정의 뜻이 아니라 단순한 진공을 기준으로 상대적인 비율을 나타낸 단어임을 기억하자

 

여기서 이해를 조금 쉽게 물질 별 비투자율을 정리해 주자면 다음과 같다.

 

가끔 단위를 물어보는 사람들이 있는데 비율에는 단위가 없다는 사실 또한 기억하자

물질	비투자율	물질	비투자율
구리	0.99991	선철	60
은	0.99999981	코발트	60
진공	1	철분	100
알루미늄	1.00000065	페라이트	1000
베릴륨	1.00000079	변압기용철	3000
공기	1.0000004	규소강	4000