KSM

Ferrofluidic Seal

자성유체소개

금속 자성 유체 < 자기장으로 제어되는 소재 >

사진의 시험관 안에 있는 검은 액체에 자석을 가까이 가져가면 액체는 자석 쪽으로 끌려갑니다. ‘자성을 띠는 액체’ 이것이 자성유체입니다. 이 자성유체는 1960년대 초, NASA의 Space program의 Process에서 개발되었습니다. 우주공간의 무중력 상태 속에서 우주선 내부에 액체연료를 어떻게 하면 보낼 수 있을까? 자력(磁力)으로 이동시킬 수 있는 액체 연료가 있다면 해결 가능하지 않을까? 연료에 철의 작은 분말을 섞으면 어떨까? 이러한 발상으로부터 이 신소재는 탄생하였습니다.

자성 유체 재료의 원료는 자성 미립자, 계면 활성제, Carrier가 되는 Base액 이 3가지의 기본 성분으로 구성됩니다. 직경 약 100Å(10nm) 정도의 극소미립자인 마그네타이트(Fe₃O₄) 주위 응집을 막는 계면활성제를 피막하여, Base액 안에 안정적으로 분포되어 콜로이드상태(콜로이드 상태의 예로 공기 중 산소 분자가 중력에 의해 바닥에 떨어지지 않고 이리 저리 자유롭게 떠다니며 움직이는 분자 운동 현상)의 액체가 됩니다. Base액 안에는 미립자가 응집 및 침전 또는 분리되지 않고 안정적으로 분산됩니다. 이 안정성은 무중력이나 강한 자장(磁場)안에서도 깨지지 않습니다. 자성유체는 최첨단 기술의 응용분야의 연구에서 중요한 위치를 점하고 있어, 장래에 무한한 가능성을 가진 유망한 소재로 일컬어 집니다.

샤프트와 폴피스로 형성되는 틈새에 자계를 만들어 이 틈에 자성유체를 유도하면, 자성유체는 '유체 오링‘을 형성하게 되어 Gap을 완전히 채우게 됩니다. 자성유체씰은 회전운동을 진공 챔버 내로 전달하는 등 완전한 회전축의 밀봉을 가능하게 하는 장치입니다. 자성유체는 각각의 스테이지로 보호 및 유지되어 일련의 '유체 오링'을 형성해 스테이지 사이는 공기로 가득 차게 됩니다. 한 단의 스테이지는 약 0.15~0.2의 표준기압의 압력 차이를 유지합니다.