레이저 클래딩 FeCo계 전자파 차폐 합금, 제조 전에 어떤 값으로 조성을 고르나
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FeCo계 전자파 차폐 합금의 조성을 고를 때는 차폐 성능과 관련이 있는 값 중 무엇을 제조 전에 알 수 있는지가 핵심이다. Northeastern University·Shenyang Dalu Laser Technology·National University of Singapore 연구진은 동료 심사 전 사전 공개 논문에서 합금 조성과 레이저 에너지 밀도를 예측 입력값으로 선택했다.
AI 개념 이미지: 레이저 클래딩으로 FeCo계 합금층을 형성하고 전자파 차폐용 시편을 살피는 장면. 실제 연구 장비나 시편을 촬영한 사진은 아니다.
전자파 차폐에는 어떤 물성이 관여하나
레이저 클래딩은 공급한 재료를 레이저로 녹여 표면에 층을 쌓는 금속 3D프린팅 공정이다. 이 공정으로 만든 FeCo계 합금에서 철과 코발트는 재료의 주된 바탕이다.
논문은 FeCo계 합금이 자기장을 받아들이고 이끄는 성질을 외부 전자기 간섭을 막는 작용과 연결한다. 전기전도도도 차폐와 관련된다. 전기가 잘 흐를수록 전자파를 반사해 줄이는 효과가 커지는 경향이 있기 때문이다.
차폐와 관련된 값을 모두 예측에 넣을 수 있나
연구진의 자료 분석에서는 가공 전 재료의 이론 전기전도도, 가공 후 재료의 실제 전기전도도, 시편 두께가 차폐 성능과 관련된 주요 요인으로 나타났다.
그중 가공 후 전기전도도는 레이저 클래딩을 하기 전에는 알 수 없다. 연구진은 차폐와 관련된 값이더라도 제조 전 예측의 입력값에서는 이를 제외했다.
레이저 에너지 밀도는 일정 면적에 공급되는 에너지의 양이다. 레이저 출력과 레이저가 표면을 훑는 속도를 조절하면 이 값을 바꿀 수 있다.
Northeastern University 등 연구진은 Dlight-3000 W 반도체 레이저 시스템과 소재 물성을 바탕으로 레이저 출력 2000~2900 W, 주사 속도 3~10 mm/s, 에너지 밀도 56~140 J/mm²를 연구의 공정 범위로 정했다. 이 수치는 해당 장비와 소재를 기준으로 살핀 조건이다.
조성 탐색은 무엇을 찾아냈나
Northeastern University·Shenyang Dalu Laser Technology·National University of Singapore 연구진은 선행 연구에서 레이저 클래딩 FeCo계 합금의 실험 자료 147세트를 모았다. 원소 비율과 레이저 에너지 밀도를 입력하고 전자파 차폐 성능을 주된 예측 대상으로 삼았다.
레이저 클래딩 중에는 기공이나 균열이 생기기 쉽고, 논문은 이런 결함이 자기적 성질과 차폐 성능에 불리하다고 설명한다.
아이컨택은 후보 조성들을 차폐 부품용 시편으로 비교한다면 시편 두께를 비교 기준에 포함하고, 클래딩 후 전기전도도를 따로 확인할 필요가 있다고 본다. 두 값 모두 차폐와 관련되지만, 특히 가공 후 전기전도도는 제조 전 입력값에 들어가지 않았기 때문이다.
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