KR102078711B1 - 탈자 제어 장치와 방법, 탈자 장치 및 탈자 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 탈자 제어 장치는 자성체에 포함된 자성 입자(magnetic particle)들의 보자력(coercive force)별 밀도 분포를 획득하는 자기적 특성 획득부와, 상기 자성체를 포함하는 대상체를 소정의 탈자 프로토콜에 따라 탈자(deperming)시키는 과정에서 상기 대상체에 인가될 자기장의 최소값과 최대값을, 상기 밀도 분포로부터 산정하는 탈자 제어부를 포함한다.

Description

탈자 제어 장치와 방법, 탈자 장치 및 탈자 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING DEPERM, DEPERMING APPARATUS AND DEPERMING METHOD}
본 발명은 탈자 제어 장치와 방법, 탈자 장치 및 탈자 방법에 관한 것이다.
선박은 일반적으로 자성체를 포함한다. 선박에 포함된 자성체는 자기장을 발생시킬 수 있다. 이러한 자기장은 지구 자기장에 의해 유발된 것이거나, 선박의 제작 과정에서 해당 선박에 가해지는 스트레스에 의해 유발된 것일 수 있다.
만약 해당 선박이 함정이나 함선과 같은 군사용 선박이라면, 해당 선박에서 발생되는 자기장은 기뢰(機雷) 또는 수중감시체계 등 자기감응 무기체계에 의해 탐지될 수 있다. 만약 선박의 자기장이 자기감응 무기체계의 탐지문턱 값보다 큰 값으로 감지된 경우 자기감응 무기체계가 활성화될 수 있다. 이에 따라 선박에 위협이 가해질 수 있다.
이에, 선박의 자기장을 저감 내지 제어하기 위하여 선박자기 스텔스 관련 기술에 대한 연구가 이루어지고 있다. 선박자기 스텔스 기술에는 크게 탈자(脫磁 : Deperming) 기술(또는 탈자 프로토콜이라고 지칭)과 소자(消磁 : Degaussing) 기술이 있다.
탈자 기술에 따르면, 부두에 설치되어 정박되어 있는 선박에 도전선이 권선(권선된 도전선은 탈자 코일이라고 지칭)된다. 해당 도전선에 전류가 공급되면, 이러한 도전선에 흐르는 전류로부터 자기장이 발생된다. 이와 같이 생성된 자기장이 선박에 인가될 경우, 선박의 자기장이 저감 또는 원하는 세기로 제어될 수 있다.
반면, 소자 기술은 전술한 탈자 기술의 수행 후 선박에 잔류하는 자기장을 저감 내지 제어하는 기술이다.
즉 탈자 기술(탈자 프로토콜)은 선박의 자기장을 1차로 저감 내지 제거하는 기술이며, 소자 기술은 탈자 후 선박에 잔류되어있는 자기장을 2차로 저감 내지 제거하는 기술이다.
한국등록공보, 제 10-1614039 호 (2016.04.14. 등록)
기존에는 선박에 대한 자기적 특성의 고려 없이 단순히 실험을 통해 얻어진 경험적인 결과(try and error method)를 기반으로 탈자 프로토콜이 선박에 적용되어 왔다. 따라서, 선박이 기존과 다른 재질로 제작된 경우 해당 선박에 최적화된 탈자 프로토콜을 찾는 데에는 많은 시간과 노력이 요구되었다.
이에, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 선박의 자기적 특성을 기초로 해당 선박의 탈자에 적용될 탈자 프로토콜에 대한 최적의 사항을 규정하고 적용되도록 하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 탈자 제어 장치는 자성체에 포함된 자성 입자(magnetic particle)들의 보자력(coercive force)별 밀도 분포를 획득하는 자기적 특성 획득부와, 상기 자성체를 포함하는 대상체를 소정의 탈자 프로토콜에 따라 탈자(deperming)시키는 복수 개의 과정들 중에서, 상기 복수 개의 과정 중 어느 하나의 과정에서 상기 대상체에 인가될 자기장의 최소값과 최대값을, 상기 밀도 분포로부터 산정하는 탈자 제어부를 포함한다.
또한, 상기 소정의 탈자 프로토콜은 flash-D 탈자 프로토콜일 수 있다.
또한, 상기 보자력의 최소값과 최대값 각각은 상기 flash-D 탈자 프로토콜에서 2-stage의 시작 자기장의 크기 및 종료 자기장의 크기를 나타낼 수 있다.
또한, 상기 탈자 제어부는 상기 밀도 분포에서 최대 밀도를 갖는 보자력을 중심으로 소정의 범위 내의 보자력을 갖는 자성 입자들이 상기 자성체에 포함된 전체 자성 입자들 중에서 소정 비율이 되도록, 상기 소정 범위의 보자력의 최소값과 최대값을 산정할 수 있다.
또한, 상기 비율은 50%일 수 있다.
또한, 상기 탈자 제어부는 상기 밀도 분포에서 최대 밀도에 대한 소정 비율을 곱한 밀도를 갖는 자성 입자들이 갖는 보자력의 최소값과 최대값을 산정할 수 있다.
또한, 상기 자기적 특성 획득부는 상기 최대 밀도가 소정의 기준치 이상인지 아니면 미만인지에 따라 상기 비율의 값을 달리 산정할 수 있다.
또한, 상기 자기적 특성 획득부는 상기 자성체에 대한 히스테리시스 곡선을 획득하고, 상기 히스테리시스 곡선으로부터 상기 밀도 분포를 획득할 수 있다.
또한, 상기 자기적 특성 획득부는 상기 히스테리시스 곡선을 미분하여서 상기 밀도 분포를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 탈자 장치는 전술한 탈자 제어 장치와, 상기 최소값 및 상기 최대값에 기초한 전류를 생성하는 전원 공급부와, 상기 생성된 전류를 인가받아서, 상기 대상체에게 인가될 자기장을 생성하는 탈자 코일을 포함한다.
일 실시예에 따른 탈자 제어 방법은 탈자 제어 장치에 의해 수행되며, 자성체에 포함된 자성 입자(magnetic particle)들의 보자력(coercive force)별 밀도 분포를 획득하는 단계와, 상기 자성체를 포함하는 대상체를 소정의 탈자 프로토콜에 따라 탈자(deperming)시키는 복수 개의 과정 중 어느 하나의 과정에서 상기 대상체에 인가될 자기장의 최소값과 최대값을, 상기 밀도 분포로부터 산정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 탈자 방법은 탈자 장치에 의해 수행되며, 자성체에 포함된 자성 입자(magnetic particle)들의 보자력(coercive force)별 밀도 분포를 획득하는 단계와, 상기 자성체를 포함하는 대상체를 소정의 탈자 프로토콜에 따라 탈자(deperming)시키는 과정에서 상기 대상체에 인가될 자기장의 최소값과 최대값을, 상기 밀도 분포로부터 산정하는 단계와, 상기 최소값 및 상기 최대값에 기초한 전류를 상기 탈자 장치에 포함된 전원 공급부가 생성하는 단계와, 상기 생성된 전류를 상기 탈자 장치에 포함된 탈자 코일에 인가함으로써 상기 대상체에게 자기장이 인가되도록 하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면 탈자 과정에서 대상체에 인가될 자기장의 크기는 대상체의 자기적 특성을 기초로 산정될 수 있다. 아울러, flash-D 탈자 프로토콜에서의 stage 2가 최대 밀도의 보자력을 갖는 자성 입자들 및 최대 밀도와 가까운 보자력을 갖는 자성 입자들에 대해 수행될 수 있도록, 자성 입자들의 보자력별 밀도 분포가 고려되어서 자기장의 크기의 최소값과 최대값이 산정될 수 있다. 따라서, 탈자 과정이 종래보다 효과적이면서도 효율적으로 대상체에 대해 수행될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 탈자 장치가 대상체에 적용된 것을 개념적으로 도시하고 있다.
도 2는 선박과 같은 대상체에 탈자 코일이 감겨있는 것을 예시적으로 도시하고 있다.
도 3은 도 1에 도시된 탈자 제어 장치의 구성을 개념적으로 도시하고 있다.
도 4는 도 3에 도시된 자기적 특성 획득부의 구성 중 일부를 도시하고 있다.
도 5는 flash-D 탈자 프로토콜에 따라 대상체에 적용되는 자기장의 세기를 도시하고 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 탈자 제어 장치가 자성체로부터 획득한 자기적 특성을 도시하고 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 탈자 제어 장치가 대상체에 적용될 자기장의 세기를 산정하는 과정에서 이용하는 그래프를 도시하고 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 탈자 제어 방법의 절차를 도시하고 있다.
도 9는 도 8에 도시된 절차 중 하나를 자세하게 도시하고 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 탈자 제어 장치 및 탈자 장치가 대상체에 적용되었을 때의 효과를 기존 탈자 기술이 적용되었을 때와 구분하여서 도시하고 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 탈자 장치(10)가 대상체(200)에 적용된 것을 개념적으로 도시하고 있다. 다만, 도 1은 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명의 사상이 도 1에 도시된 것으로 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 탈자 장치(10)는 대상체(200)에 대한 탈자를 수행한다. 이러한 탈자 장치(10)는 전원 공급부(300), 탈자 코일(400) 및 탈자 제어 장치(100)를 포함하며, 실시예에 따라서 자기장 측정부(500)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 탈자 장치(10)에 의해 탈자의 대상이 되는 대상체(200)는 잠수함 또는 어선이나 군용 함선과 같은 선박 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
대상체(200)는 자성체(210) 및 기타 다양한 성분을 포함한다. 대상체(200)가 전술한 잠수함이나 선박일 경우, 자성체(210)는 잠수함이나 선박의 선체를 구성하거나 이러한 선체에 포함되는 성분일 수 있다.
일 실시예에서, 대상체(200)의 자기적 특성은 해당 대상체(200)에 포함된 자성체(210)의 종류에 의해 결정되는 것으로 간주한다. 예컨대 대상체(200)의 크기, 종류, 구조 또는 해당 대상체(200)가 포함하고 있는 자성체(210)의 양에 상관없이, 동일한 종류의 자성체(210)를 포함하는 대상체(200)들은 서로 동일한 자기적 특성을 갖는 것으로 한다. 아울러, 이하에서는 대상체(200)에 포함된 자성체(210)는 한가지 종류인 것을 전제로 설명하기로 한다.
자성체(210)는 자성 입자(magnetic particle)(211)를 복수 개 포함한다. 이러한 자성 입자(211)에 의해 자성체(210) 주변에는 자기장(magnetic field)이 형성된다. 여기서 자성체(210) 및 이러한 자성체(210)에 포함되어서 자기장을 유발하는 자성 입자(211) 자체는 이미 공지된 구성이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
자기장 측정부(500)는 대상체(200)의 자기장을 측정하는 센서이다. 이러한 자기장 측정부(500)는 탈자의 수행 종료 후에 대상체(200)에 잔류하는 자기장을 측정할 수 있으며 또한 탈자 과정 중에도 대상체(200)의 자기장을 측정할 수 있다. 자기장 측정부(500)가 측정한 자기장은 실시예에 따라 탈자 제어 장치(100)에게 전달될 수 있으며, 탈자 제어 장치(100)는 이와 같이 전달된 자기장을 기초로 추가적인 탈자의 수행 여부를 결정할 수 있다.
탈자 코일(400)은 도 1에 도시된 것과 같이 도전선(導電線)이 대상체(200)에 코일 형태로 감긴 것을 지칭한다. 도 2는 대상체(200)가 선박일 경우, 이러한 선박에 탈자 코일(400)이 감겨있는 것을 예시적으로 도시하고 있다. 여기서 탈자 코일(400) 자체의 특성 내지 형태 등은 공지된 기술이므로 이에 대한 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
다시 도 1을 참조하면, 탈자 코일(400)에 전류가 인가되면 탈자 코일(400)로부터 자기장이 발생된다. 이러한 자기장은 대상체(200)에 인가되며, 그에 따라 대상체(200)에 대한 탈자 과정이 수행된다. 여기서, 탈자 코일(400)에서 발생되는 자기장의 세기는 탈자 코일(400)에 인가되는 전류의 크기와 위상에 따라 달라지는데, 인가되는 전류와 발생되는 자기장 간의 관계는 공지된 기술이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
전원 공급부(300)는 탈자 코일(400)에 전술한 전류를 인가한다. 전원 공급부(300)는 교류 전류원을 포함할 수 있다. 이 경우 탈자 코일(400)에는 교류 전류가 인가될 수 있다. 다만, 이와 달리 전원 공급부(300)는 직류 전류원을 포함할 수도 있으며, 이 경우 전원 공급부(300)는 직류 전류원으로부터 공급되는 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 인버터와 같은 구성을 추가적으로 포함할 수 있다.
탈자 제어 장치(100)에는 도 1에 도시된 것과 같이 대상체(200)에 포함된 것과 동일한 자성체(210)가 제공된다. 물론, 실시예에 따라 탈자 제어 장치(100)에 대상체(200)가 직접 제공될 수도 있지만, 이하에서는 탈자 제어 장치(100)에는 대상체(200)에 포함된 것과 동일한 자성체(210)가 제공되거나 또는 대상체(200)에 포함된 자성체(210) 자체가 제공되는 것을 전제로 설명하기로 한다.
이러한 탈자 제어 장치(100)는 자성체(210)의 자기적 특성을 획득한다. 또한, 탈자 제어 장치(100)는 자기적 특성을 기초로 대상체(200)에 가해질 탈자 프로토콜의 사항을 규정하고 제어한다. 이하에서는 탈자 제어 장치(100)의 구성에 대하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 탈자 제어 장치(100)의 구성을 개념적으로 도시한다. 다만, 도 3은 예시적인 것에 불과하므로, 탈자 제어 장치(100)의 구성이 도 3에 도시된 것으로 한정 해석되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 탈자 제어 장치(100)는 자기적 특성 획득부(110)와 탈자 제어부(130)를 포함한다.
전술한 바와 같이 탈자 제어 장치(100)에는 대상체(200)에 포함된 것과 동일한 종류의 자성체(210)가 제공된다. 자기적 특성 획득부(110)는 이러한 자성체(210)로부터 해당 자성체(210)의 자기적 특성을 획득한다. 앞서 살펴본 바와 같이, 자성체(210)의 자기적 특성은 대상체(200)의 자기적 특성으로 간주된다.
자기적 특성 획득부(110)가 획득할 수 있는 자성체(210)의 자기적 특성에는 예컨대 자성체(210)에 포함된 자성 입자들의 보자력(coercive force)별 밀도 분포, 포화자속 밀도, 잔류자속밀도 또는 각형비 등이 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 이러한 자기적 특성 획득부(110)에 대해서는 도 4를 참조하여서 보다 살펴보기로 한다.
도 4는 도 3에 도시된 자기적 특성 획득부(110)의 구성 중 일부를 도시하고 있다. 도 4를 참조하면, 자기적 특성 획득부(110)에는 대상체(200)에 포함된 것과 동일한 종류의 자성체(210)가 제공된다. 이하에서 자성체(210)는 도 4에 도시된 것과 같이 도넛 형태의 rowland ring인 것을 전제로 한다.
자기적 특성 획득부(110)는 1차측 코일(115) 및 2차측 코일(117)을 포함하며, 도면에는 도시되어 있지 않지만 특성 산출부를 더 포함한다.
1차측 코일(115)은 자성체(210)에 N1의 턴수만큼 감긴다. 아울러, 2차측 코일(117)은 자성체(210)에 N2의 턴수만큼 감긴다. (N1과 N2는 자연수)
1차측 코일(115)에는 도면에는 도시되지 않았지만 전류 I(114)를 인가하는 외부의 전류 공급원이 연결된다. 인가된 전류 I(114)는 자성체(210) 내부에 자기장 H를 발생시키는데, 이 때 발생되는 자기장 H는 다음의 수학식 1에 따른다.
Figure 112018003188665-pat00001
여기서, L은 도 4에 도시된 것과 같이 rowland ring 형태의 자성체(210)의 평균 둘레를 나타낸다.
2차측 코일(117)의 양단에는 도면에는 도시되지 않았지만 외부의 전압 측정 기기가 연결된다. 2차측 코일(117)의 양단에서 측정되는 전압 V(116)는 1차측 코일(115)에 인가된 전류 I(114) 및 자성체(210) 내부에 생성된 자기장 H에 의해 발생된 것이다. 이러한 전압 V(116)로부터 자성체(210) 내부의 자속 밀도 B가 산출되는데, 이 때 산출되는 자속 밀도 B는 다음의 수학식 2에 따른다.
Figure 112018003188665-pat00002
여기서, A는 도 4에 도시된 것과 같이 rowland ring 형태의 자성체(210)의 단면적 넓이이다.
특성 산출부는 전술한 자기장 H에 대한 수학식 1과 자속 밀도 B에 대한 수학식 2를 결합시켜서 자성체(210)에 대한 히스테리시스 곡선을 산출한다. 여기서, 자기장 H에 대한 수학식 1과 자속 밀도 B에 대한 수학식 2를 결합시켜서 히스테리시스 곡선을 산출하는 알고리즘 자체는 이미 공지된 것이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
특성 산출부는 자성체(210)에 대한 히스테리시스 곡선을 미분하여서 자성체(210)에 포함된 자성 입자들(211)의 보자력별 밀도 분포를 획득할 수 있다. 여기에서 자성 입자들(211)의 보자력별 밀도 분포는 다음을 의미할 수 있다. 즉, 자성체(210)에는 다양한 크기의 보자력을 갖는 자성 입자들(211)이 포함될 수 있다. 예컨대, 자성체(210)는 제1 보자력을 갖는 자성 입자들(211)과 제2 보자력을 갖는 자성 입자들(211)을 포함할 수 있다. 제1 보자력을 갖는 자성 입자들(211)의 개수가 해당 자성체(210)에 포함된 전체 자성 입자들(211)의 개수에서 차지하는 비율은 제2 보자력을 갖는 자성 입자들(211)의 개수가 해당 자성체(210)에 포함된 전체 자성 입자들(211)의 개수에서 차지하는 비율과 서로 상이할 수 있다. 이를 기초로 살펴보면, 자성 입자들(211)의 보자력별 밀도 분포는 각각의 보자력을 갖는 자성 입자들(211)의 개수를 해당 자성체(210)에 포함된 전체 자성 입자들(211)의 개수와 대비하였을 때의 비율을 그래프로 나타낸 것이다.
또는 특성 산출부는 자성체(210)에 대한 히스테리시스 곡선으로부터 자성체(210) 자체의 보자력, 포화자속 밀도, 잔류자속밀도 또는 각형비 등에 대한 정보를 획득할 수 있다.
이러한 특성 산출부는 전술한 기능을 수행하도록 프로그램된 명령어를 저장하는 메모리 및 이러한 명령어를 실행하는 마이크로프로세서에 의해 구현 가능하다.
다시 도 4를 참조하면, 탈자 제어부(130)는 소정의 탈자 프로토콜에 따라 대상체(200)에 인가될 자기장의 값을 산출한다. 여기서, 소정의 프로토콜은 flash-D 탈자 프로토콜 또는 anhysteretic 탈자 프로토콜 등이 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 다만 이하에서는 flash-D 탈자 프로토콜이 적용되는 것을 전제로 설명하기로 한다. 이하에서는 도 5를 참조하여서 이러한 flash-D 탈자 프로토콜에 대해 살펴보기로 한다.
도 5는 flash-D 탈자 프로토콜에 따라 대상체(200)에 가해지는 자기장의 세기(H)를 시간에 따라 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, flash-D 탈자 프로토콜은 총 3개의 stage로 구분된다. stage 1은 크기 a에서부터 교번하면서 크기 b까지 작아지는 자기장을 대상체(200)에 인가하는 단계이다. stage 2는 크기 b(stage 2에서의 시작 자기장)에서부터 교번하면서 크기 c(stage 2에서의 종료 자기장)까지 커지는 자기장을 대상체(200)에 인가하는 단계이다. stage 3는 크기 c에서부터 교번하면서 크기 0 또는 일정한 수준까지 작아지는 자기장을 대상체(200)에 인가하는 단계이다. 여기서, b와 c의 크기에 따라 탈자의 효율 내지 효과가 달라질 수 있다.
탈자 제어부(130)는 전술한 자기장의 크기 a, b 및 c를 산정할 수 있다. 예컨대 탈자 제어부(130)는 자성체(210)에 대한 히스테리시스 곡선으로부터 포화자속밀도를 획득한 뒤, 이러한 포화자속밀도를 자기장의 크기 a로 산정할 수 있다. 여기서 자성체(210)에 대한 히스테리시스 곡선은 자기적 특성 획득부(110)의 특성 산출부가 획득한 것일 수 있다.
또한, 탈자 제어부(130)는 자성체(210)의 자기적 특성, 예컨대 자성체(210)에 포함된 자성 입자들(211)의 보자력별 밀도 분포를 기초로 자기장의 크기 b와 c를 산정할 수 있다. 이 때, 탈자 제어부(130)는 최대 밀도의 보자력을 갖는 자성 입자들 및 최대 밀도와 가까운 보자력을 갖는 자성 입자들에 대해 stage 2가 수행될 수 있도록 자기장의 크기 b와 c를 산정할 수 있다. 이에 대한 구체적인 과정에 대해서는 도 6을 참조하기로 한다.
도 6은 자성체(120)에 대한 히스테리시스 곡선(도 6에서 위쪽 그래프)(13a,13b), 그리고 이러한 히스테리시스 곡선(13a,13b)으로부터 획득된 자성 입자들(211)의 보자력별 밀도 분포(도 6에서 아래쪽 그래프)(14a,14b)를 나타낸다. 자성체(120)에 대한 히스테리시스 곡선(13a,13b) 및 자성 입자들(211)의 보자력별 밀도 분포(14a,14b)는 자기적 특성 획득부(110)에 포함된 특성 산출부가 획득한 것일 수 있다.
여기서, 그래프 13a를 미분하면 그래프 14a가 도출되고, 그래프 13b를 미분하면 그래프 14b가 도출된다. 여기서, 그래프 14a와 14b는 y축을 기준으로 서로 대칭이다. 또한, 그래프 14a와 14b는 가우시안 분포를 갖는다.
탈자 제어부(130)는 전술한 그래프 14a와 14b 중 어느 하나를 기초로 자기장의 크기 b와 c를 산정한다. 여기서, 전술한 바와 같이 그래프 14a와 14b는 y축을 기준으로 서로 대칭이므로, 탈자 제어부(130)는 14a와 14b 중 어느 하나만을 기초로 자기장의 크기 b와 c를 산정할 수 있다. 여기서 b는 최소값으로 그리고 c는 최대값으로 지칭될 수 있다.
이하에서는 탈자 제어부(130)가 이러한 b와 c를 산정하는 방법에 대해 2가지 예를 들어 살펴보기로 한다.
첫번 째 방법으로, 탈자 제어부(130)는 그래프 14a에서 최대 밀도(15)를 갖는 보자력(17)을 산정할 수 있다. 최대 밀도(15)를 갖는 보자력(17)은 그래프 13a에서 기울기가 최대인 지점의 x축 좌표 또는 그래프 14a에서 y축에서의 값이 최대인 지점의 x축 좌표이다. 그리고, 탈자 제어부(130)는 그래프(14a)에서 보자력(17)을 중심으로 일정 영역을 적분하되, 적분한 넓이(그래프(14a)에서 빗금친 부분)가 전체 그래프의 넓이 중 50%가 되도록 하는 자기장의 세기 b와 c를 산정할 수 있다. 여기서, 50%는 예시적인 값이며, 이와 다른 비율도 적용 가능하다. 아울러, 적분에 있어 그래프(14a)가 가우시안 분포인 것이 고려될 수 있다.
이와 달리 두번 째 방법을 설명하기 위해 도 7을 참조하기로 한다. 탈자 제어부(130)는 최대 밀도(15)에 소정의 비율을 곱하여서 타겟 밀도를 산정할 수 있다. 그리고, 탈자 제어부(130)는 자성 입자들 중에서 타겟 밀도를 갖는 자성 입자들의 보자력에 대한 최소값(b)과 최대값(c)을 산정할 수 있다. 이 때, 최대 밀도(15)에 곱해지는 소정의 비율은 최대 밀도(15)의 크기가 기준치 이상일 경우와 기준치 미만일 경우 상이하게 탈자 제어부(130)에 의해 산정될 수 있다. 예컨대, 최대 밀도(15)의 크기가 기준치인 0.004이상이면 이 때의 비율은 0.5(제1 비율)일 수 있고, 최대 밀도(15)의 크기가 기준치인 0.004 미만이면 이 때의 비율은 0.3(제2 비율)일 수 있다.
이와 같이 산정된 자기장의 크기 a, b 및 c를 기초로 탈자 제어부(130)는 전원 공급부(300)가 탈자 코일(400)에 인가할 전류의 크기와 위상을 산정할 수 있다. 이와 같이 산정된 전류의 크기와 위상은 전원 공급부(300)에게 제공될 수 있다. 이에 따라 전원 공급부(300)는 해당 전류의 크기와 위상에 따른 전류를 탈자 코일(400)에게 제공할 수 있다.
즉, 이상에서 살펴본 바와 같이 일 실시예에 따르면 탈자 과정에서 대상체에 인가될 자기장의 크기는 대상체의 자기적 특성을 기초로 산정될 수 있다. 아울러, flash-D 탈자 프로토콜에서의 stage 2가 최대 밀도의 보자력을 갖는 자성 입자들 및 최대 밀도와 가까운 보자력을 갖는 자성 입자들에 대해 수행될 수 있도록, 자성 입자들의 보자력별 밀도 분포가 고려되어서 자기장의 크기의 최소값과 최대값이 산정될 수 있다. 따라서, 탈자 과정이 종래보다 효과적이면서도 효율적으로 대상체에 대해 수행될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 탈자 제어 방법의 절차를 도시한 도면이다. 여기서, 도 8에 도시된 탈자 제어 방법은 도 1 및 도 3에 도시된 탈자 제어 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 아울러, 도 8에 도시된 절차는 예시적인 것에 불과하므로, 도 8에 도시된 것과 다른 순서로 각 단계가 수행될 수 있으며, 도 8에 도시되지 않은 절차가 추가로 수행될 수 있고, 아울러 도 8에 도시된 절차 중 적어도 하나가 수행되지 않을 수도 있다.
도 8을 참조하면, 먼저 자성체(210)에 포함된 자성 입자(magnetic particle)들(211)의 보자력(coercive force)별 밀도 분포를 획득하는 단계(S100)가 수행된다. 단계 S100은 자기적 특성 획득부(110)에 의해 수행될 수 있다.
또한 자성체(210)를 포함하는 대상체(200)를 소정의 탈자 프로토콜에 따라 탈자(deperming)시키는 과정에서 이러한 대상체(200)에 인가될 자기장의 최소값과 최대값을, 단계 S100에서 획득된 밀도 분포로부터 산정하는 단계(S200)가 수행된다. 단계 S200은 탈자 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
여기서, 단계 S200에서 대상체(200)에 인가될 자기장의 최소값과 최대값은 각각 flash-D 탈자 프로토콜의 stage 2에서 크기 b(stage 2에서의 시작 자기장) 및 stage 3에서 크기 c(stage 3에서의 종료 자기장)일 수 있다.
이 때, 단계 S200에서 flash-D 탈자 프로토콜의 stage 2에서 크기 b(stage 2에서의 시작 자기장) 및 stage 3에서 크기 c(stage 3에서의 종료 자기장)를 산정하는 방법은 전술한 것과 같이 2가지 방법이 있다. 이 중 첫번 째 방법은 이미 설명하였으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
아울러, 두번 째 방법에 대해서는 도 7과 9를 참조하여서 조금더 상세하게 설명하기로 한다.
도 7과 9를 참조하면, 탈자 제어부(130)는 밀도 분포로부터 최대 밀도(15)를 산출한다(S210). 아울러, 탈자 제어부(130)는 최대 밀도(15)의 크기와 소정의 기준치를 비교한다(S220). 예컨대 최대 밀도(15)의 크기가 기준치인 0.004 이상이면 탈자 제어부(130)는 최대 밀도(15)에 0.5(제1 비율)를 곱해서 타겟 밀도를 산출하고(S230), 탈자 제어부(130)는 이러한 타겟 밀도를 갖는 자성 입자들의 보자력에 대한 최소값(b)과 최대값(c)을 산정할 수 있다(S231). 반면, 최대 밀도(15)의 크기가 기준치인 0.004 미만이면 탈자 제어부(130)는 최대 밀도(15)에 0.3(제2 비율)을 곱하여서 타겟 밀도를 산출하고(S240), 탈자 제어부(130)는 이러한 타겟 밀도를 갖는 자성 입자들의 보자력에 대한 최소값(b)과 최대값(c)을 산정할 수 있다(S241).
한편, 일 실시예에 따르면 탈자 방법이 수행될 수 있다. 이러한 탈자 방법은 도 1에 도시된 탈자 장치(10)에 의해 수행될 수 있다.
탈자 방법에 대해 살펴보면, 자성체(210)에 포함된 자성 입자(magnetic particle)들(211)의 보자력(coercive force)별 밀도 분포를 획득하는 단계가 수행된다.
또한, 상기 자성체(210)를 포함하는 대상체(200)를 소정의 탈자 프로토콜에 따라 탈자(deperming)시키는 과정에서 상기 대상체(200)에 인가될 자기장의 최소값과 최대값을 상기 밀도 분포로부터 산정하는 단계가 수행된다.
또한, 상기 최소값 및 상기 최대값에 기초한 전류를 상기 탈자 장치(10)에 포함된 전원 공급부(300)가 생성하는 단계가 수행된다.
또한, 상기 생성된 전류를 상기 탈자 장치(10)에 포함된 탈자 코일(400)에 인가함으로써 상기 대상체(200)에게 자기장이 인가되도록 하는 단계가 수행된다.
도 10은 일 실시예에 따른 탈자 장치(10)가 대상체(200)에 적용되었을 때의 효과를 기존 탈자 기술이 대상체(200)에 적용되었을 때와 구분하여서 도시하고 있다. 도 10의 좌측 (a)는, 기존 탈자 기술이 적용되었을 때의 잔류 자기장의 세기를 대상체(200)로부터의 거리에 따라 도시한 것이다. Bx는 대상체(200)에 대한 X방향(대상체(200)의 폭이 아닌 길이 방향)의 잔류 자기장을 나타내고, Bz는 대상체(200)에 대한 Z방향(연직 방향)의 잔류 자기장을 나타낸다. 반면, 도 10의 우측 (b)는 일 실시예에 따른 탈자 기술이 대상체(200)에 적용되었을 때의 효과를 도시하고 있다. 도 10의 좌측과 우측의 그래프를 비교하면, 잔류 자기장의 세기는 우측이 좌측에 비하여서 작음을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 일 실시예에 따르면 탈자 과정에서 대상체에 인가될 자기장의 크기는 대상체의 자기적 특성을 기초로 산정될 수 있다. 아울러, flash-D 탈자 프로토콜에서의 stage 2가 최대 밀도의 보자력을 갖는 자성 입자들 및 최대 밀도와 가까운 보자력을 갖는 자성 입자들에 대해 수행될 수 있도록, 자성 입자들의 보자력별 밀도 분포가 고려되어서 자기장의 크기의 최소값과 최대값이 산정될 수 있다. 따라서, 탈자 과정이 종래보다 효과적이면서도 효율적으로 대상체에 대해 수행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다
10 : 탈자 장치
100 : 탈자 제어 장치
200 : 대상체 210 : 자성체
300 : 전원 공급부 400 : 탈자 코일

Claims (12)

  1. 자성체에 포함된 자성 입자(magnetic particle)들의 보자력(coercive force)별 밀도 분포를 획득하는 자기적 특성 획득부와,
    상기 자성체를 포함하는 대상체를 소정의 탈자 프로토콜에 따라 탈자(deperming)시키는 복수 개의 과정들 중에서, 상기 복수 개의 과정 중 어느 하나의 과정에서 상기 대상체에 인가될 자기장의 최소값과 최대값을, 상기 밀도 분포로부터 산정하는 탈자 제어부를 포함하는
    탈자 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 탈자 프로토콜은,
    flash-D 탈자 프로토콜인
    탈자 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보자력의 최소값과 최대값 각각은,
    상기 flash-D 탈자 프로토콜에서 2-stage의 시작 자기장의 크기 및 종료 자기장의 크기를 나타내는
    탈자 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈자 제어부는,
    상기 밀도 분포에서 최대 밀도를 갖는 보자력을 중심으로 소정의 범위 내의 보자력을 갖는 자성 입자들이 상기 자성체에 포함된 전체 자성 입자들 중에서 소정 비율이 되도록, 상기 소정 범위의 보자력의 최소값과 최대값을 산정하는
    탈자 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 비율은 50%인
    탈자 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈자 제어부는,
    상기 밀도 분포에서 최대 밀도에 대한 소정 비율을 곱한 밀도를 갖는 자성 입자들이 갖는 보자력의 최소값과 최대값을 산정하는
    탈자 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 자기적 특성 획득부는,
    상기 최대 밀도가 소정의 기준치 이상인지 아니면 미만인지에 따라 상기 비율의 값을 달리 산정하는
    탈자 제어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기적 특성 획득부는,
    상기 자성체에 대한 히스테리시스 곡선을 획득하고, 상기 히스테리시스 곡선으로부터 상기 밀도 분포를 획득하는
    탈자 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자기적 특성 획득부는,
    상기 히스테리시스 곡선을 미분하여서 상기 밀도 분포를 획득하는
    탈자 제어 장치.
  10. 제 1 항에 따른 탈자 제어 장치와,
    상기 최소값 및 상기 최대값에 기초한 전류를 생성하는 전원 공급부와,
    상기 생성된 전류를 인가받아서, 상기 대상체에게 인가될 자기장을 생성하는 탈자 코일을 포함하는
    탈자 장치.
  11. 탈자 제어 장치에 의해 수행되는 탈자 제어 방법으로서,
    자성체에 포함된 자성 입자(magnetic particle)들의 보자력(coercive force)별 밀도 분포를 획득하는 단계와,
    상기 자성체를 포함하는 대상체를 소정의 탈자 프로토콜에 따라 탈자(deperming)시키는 과정에서 상기 대상체에 인가될 자기장의 최소값과 최대값을, 상기 밀도 분포로부터 산정하는 단계를 포함하는
    탈자 제어 방법.
  12. 탈자 장치에 의해 수행되는 탈자 방법으로서,
    자성체에 포함된 자성 입자(magnetic particle)들의 보자력(coercive force)별 밀도 분포를 획득하는 단계와,
    상기 자성체를 포함하는 대상체를 소정의 탈자 프로토콜에 따라 탈자(deperming)시키는 과정에서 상기 대상체에 인가될 자기장의 최소값과 최대값을, 상기 밀도 분포로부터 산정하는 단계와,
    상기 최소값 및 상기 최대값에 기초한 전류를 상기 탈자 장치에 포함된 전원 공급부가 생성하는 단계와,
    상기 생성된 전류를 상기 탈자 장치에 포함된 탈자 코일에 인가함으로써 상기 대상체에게 자기장이 인가되도록 하는 단계를 포함하는
    탈자 방법.
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