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자기부유 환경에서 유리입자의 성형(Formation of Glass Microspheres under Magnetic Levitation Environment)

전문가 제언: □ 자기부유 시스템은 전자석의 세기를 조절하여 금속 알맹이를 공중에 떠 있도록 하는 것이다. 컨트롤러가 있어서 제어를 할 수 있도록 설계되어 있고 입출력에 대한 값을 설정할 수 있도록 되어 있으며 이러한 제어 시스템을 이용하여 자기부유 시스템의 모델링을 할 수 있다.

□ 자기 연구는 여러 과학자에 의해 진행되었으며 쿨롱은 자기극과 자기극 사이에 작용하는 힘이 거리의 제곱에 반비례하는 것을 발견하였고 외르스테드는 자기장이 전류에 의해서도 생길 수 있다는 것을 발견하였다. 앙페르는 자기장과 전류의 정량적 법칙을 정립하였고 코일 속을 지나는 자속의 시간적 변화에 의해 코일 속에 기전력이 생기는 전자기유도 법칙은 패러데이가 발견하여 전기와 자기 사이의 관계를 밝혔다.

□ 패러데이는 전자석을 이용하여 강자성을 나타내는 Fe, Co, Ni 이외의 물질도 자기적이며 이들을 자석 가까이 하면 반발하는 반자성과 자석에 끌리는 상자성으로 분류하였다. 퀴리는 자화율이 반자성 물질은 거의 온도에 불변이고 상자성 물질은 절대 온도에 반비례한다는 것을 발견 하였다. 또한 바이스는 강자성체는 분자 자기 모멘트가 주위 분자로부터 강한 분자 자기장을 받아 서로 나란하게 배열되어 자발자화를 형성한다는 것을 이론적으로 제시하였다.

□ 물질의 성질은 전자의 양자 역학적 운동으로 결정되고 전자는 전하 스핀을 가지며 그 물질의 로렌스 힘과 자기 상호 작용으로 자장의 영향을 받는다. 자기력은 자장의 크기와 자장 구배(gradient)의 곱으로 표시되고 반자성 자화율은 부하 값에서 자장이 작은 쪽으로 힘을 받는다.

□ 자기부유는 고온 용융 물체의 반자성 자화율의 계산 방법으로 이용될 수 있음이 밝혀졌다. 여기서는 유리의 부유 용융과 병행해서 증발-응축 과정으로 유리 미립자 형성을 자기 부유 환경에서 이룩할 수 있었다. 박막 형성이나 용액 중에서 결정 성장에 나타나는 자기효과로 액상이나 기상을 통한 물질 합성 프로세스에서 자장에 의한 새로운 현상이 더 나타날 것을 기대해 본다.

저자: Naoyuki Kitamura
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