핵심 요약
Graphtec-IWATSU B-H Analyzer는 자성재료의 B-H 히스테리시스 곡선과 코어 손실을 측정하는 장비입니다.
모델은 정현파 최대 10 MHz의 SY-8218과 최대 1 MHz의 SY-8219 두 가지이며, 펄스파는 두 모델 모두 10 Hz ~ 1 MHz입니다.
고주파 코어 손실은 IEC 62044-3에 부합하는 CROSS-POWER 방식으로 위상 오차를 줄여 측정합니다.
DC 바이어스·온도 스캐너·Single Sheet·원격 제어 옵션으로 실제 사용 조건에 가까운 시험까지 확장할 수 있습니다.
이 글에서 다루는 내용
- B-H Analyzer는 무엇을 측정하는 장비인가요?
- SY-8218과 SY-8219는 어떻게 다른가요?
- B-H Analyzer는 코어 손실을 어떤 원리로 측정하나요?
- B-H Analyzer로 어떤 파라미터를 얻을 수 있나요?
- 어떤 자성재료와 시료 형상을 측정할 수 있나요?
- 실제 사용 조건에 맞춘 확장 옵션은 무엇이 있나요?
- B-H Analyzer 도입을 검토할 만한 경우
- FAQ
B-H Analyzer는 무엇을 측정하는 장비인가요?
B-H Analyzer는 자기장 세기(H)와 자속밀도(B)의 관계를 측정하는 장비입니다. 자성재료에 자기장을 인가한 뒤 응답을 분석해 자기적 특성을 정량적으로 비교할 수 있습니다.
전력변환장치는 고효율화가, 전자부품은 소형화가 중요해지고 있습니다. 그래서 페라이트 코어, 분말 코어, 아몰퍼스 코어의 특성을 정확히 평가하는 기술이 주목받고 있습니다.
고주파에서 동작하는 변압기와 인덕터는 코어 손실이 전력변환 효율과 발열에 직접 영향을 줍니다. 따라서 자성재료는 실제 사용 조건에 맞춰 측정하고 평가해야 합니다.
B-H Analyzer 주요 평가 항목
| 평가 항목 | 기호 | 확인하는 내용 |
|---|---|---|
| B-H 곡선 | - | 자기적 거동과 히스테리시스 특성 |
| 코어 손실(Core Loss) | Pc | 자성재료의 에너지 손실 |
| 최대 자속밀도 | Bm | 측정 조건에서의 최대 자속밀도 |
| 잔류자속밀도 | Br | 외부 자기장 제거 후 남는 자속밀도 |
| 보자력 | Hc | 자화 상태를 되돌리는 데 필요한 자기장 |
| 투자율·임피던스 특성 | - | 재료의 자기적·전기적 특성 |
이 측정 기능은 자성재료 연구개발, 부품 설계, 품질관리 업무에 활용됩니다. 위 그래프의 Bm, Br, Hc와 코어 손실이 B-H Analyzer가 정량화하는 대표 값입니다.
SY-8218과 SY-8219는 어떻게 다른가요?
SY-8218과 SY-8219의 가장 큰 차이는 정현파 측정 주파수 상한입니다. SY-8218은 정현파를 최대 10 MHz까지, SY-8219는 최대 1 MHz까지 측정합니다.
| 검토 항목 | SY-8218 | SY-8219 |
|---|---|---|
| 정현파 측정 주파수 | 10 Hz ~ 10 MHz | 10 Hz ~ 1 MHz |
| 펄스파 측정 주파수 | 10 Hz ~ 1 MHz | 10 Hz ~ 1 MHz |
| 고주파 재료 연구 | 1 MHz 초과 영역까지 검토할 때 | 1 MHz 이하 영역 중심 |
| 온도 스캐너 연동 시 주파수 | 10 Hz ~ 5 MHz | 10 Hz ~ 1 MHz |
| 옵션 시스템 | 시험 목적에 맞게 별도 구성 검토 | 시험 목적에 맞게 별도 구성 검토 |
두 모델 모두 정현파와 펄스파 측정을 지원하며, 펄스파는 카탈로그 기준 10 Hz ~ 1 MHz 범위입니다. 1 MHz를 넘는 정현파 시험이 필요한 연구개발 환경이면 SY-8218이 맞습니다.
주의: 실제 측정 가능 범위는 측정 조건, 시료, 연결 구성에 따라 달라질 수 있습니다.
모델 선택 시 함께 확인할 조건
최종 모델은 주파수만이 아니라 아래 조건을 함께 보고 정합니다. 측정 대상에 따라 같은 모델이라도 옵션 구성이 달라집니다.
- 필요한 코어 손실 범위
- 시료 형상
- 권선 구성
- 인가 조건
- 온도 및 DC 바이어스 요구사항
주의: 고주파 영역에서 필요한 전류·전압을 확보하려면 전력 증폭기 사양도 확인해야 합니다. IWATSU는 HSA4101-IW, HSA4014-IW, IE-1125B 등의 전력 증폭기(Power Amplifier)를 제공합니다.
B-H Analyzer는 코어 손실을 어떤 원리로 측정하나요?
B-H Analyzer는 시험 대상(DUT) 자성 코어에 1차·2차 권선을 감아 H와 B를 따로 측정하는 방식을 기본으로 합니다. 각 값을 얻는 방법은 아래와 같습니다.
| 측정량 | 사용 권선 | 측정 방법 |
|---|---|---|
| 자기장 세기(H) | 1차 권선(Primary Winding) | 여자 전류를 인가하고 무유도 저항(Non-inductive resistor) 양단의 전압 강하로 전류를 측정 |
| 자속밀도(B) | 2차 권선(Secondary Winding) | 2차 권선에 유도되는 전압을 측정해 시간 적분 |
고주파에서는 왜 CROSS-POWER 방식이 필요한가요?
수 MHz 고주파 영역이나 고투자율 재료에서는 위상 오차(Phase Error) 때문에 코어 손실 오차가 급격히 커질 수 있습니다. 코어 손실은 전압과 전류 파형의 위상 관계에 영향을 받기 때문입니다.
CROSS-POWER 방식은 전류 검출 저항으로 측정하고 검출 회로의 진폭·위상 특성을 보정해 오차를 줄이는 기법입니다. Graphtec-IWATSU B-H Analyzer는 국제 표준 IEC 62044-3에 부합하는 이 방식을 적용합니다.
원문 설명에 따르면 이 구조로 주파수 스펙트럼 전반의 위상 오차를 최소화해 고주파에서도 정밀한 자동 코어 손실 측정을 구현합니다. 고주파 변압기, 전력 인덕터, 페라이트 코어의 연구개발과 재료 비교평가에 특히 유용한 기능입니다.
B-H Analyzer로 어떤 파라미터를 얻을 수 있나요?
B-H Analyzer는 B-H 곡선 외에 자기적·전기적 파라미터를 함께 산출합니다. 재료별 특성을 비교하고 개발 과정에 필요한 데이터를 확보하는 데 쓰입니다.
| 측정 구분 | 주요 항목 |
|---|---|
| 자기특성 | Bm, Br, Hm, Hc, Br/Bm |
| 코어 손실 | Pc, Pcv, Pcm |
| 투자율 | 진폭 투자율 μa, 임피던스 투자율 μz, 복소 투자율 μ′·μ″ |
| 전기적 특성 | 인덕턴스 L, 저항 R, 임피던스 |Z|, Q값 |
| 기타 | 위상 θ, 유전 손실 계수 tanδ, THD 등 |
자동 측정은 어떻게 설정하나요?
시료 정보와 측정 조건을 입력하면 B-H 곡선과 자기특성을 자동으로 측정합니다. 설정 순서는 다음과 같습니다.
- 시료 정보 입력: 유효 자로 길이, 유효 단면적, 권선 수
- 조건 설정: 측정 주파수, 목표 Hm, 목표 Bm
- 측정 실행 후 B-H 곡선과 자기특성 확인
측정 화면에서는 B-H 곡선과 함께 여기 전류, 유도 전압, 자기장·자속밀도 파형을 확인할 수 있습니다. 반복 시험이 많은 연구소와 제조업체에서 측정 절차를 표준화하고 조건별 결과를 비교하는 데 도움이 됩니다.
어떤 자성재료와 시료 형상을 측정할 수 있나요?
주요 측정 대상은 연자성(Soft) 재료입니다. Graphtec-IWATSU는 여러 종류의 연자성 재료와 시료 형상에 대한 테스트를 지원합니다.
| 재료 | 영문 표기 | 시료 형상 |
|---|---|---|
| 페라이트 | Ferrite | 토로이달(Toroidal) |
| 퍼멀로이 | Permalloy | EE 코어 |
| 아몰퍼스 | Amorphous | EI 코어 |
| 규소강판 | Silicon Steel Sheet | 시트(Sheet) |
| 분말 코어 | Dust Core | 분말(Powder) |
개별 시험 가능 여부와 측정 조건은 시료 형상과 필요한 옵션에 따라 따로 확인해야 합니다. 같은 재료라도 측정 주파수와 자기장 조건에 따라 결과가 달라질 수 있습니다.
활용 분야 ① 전력전자·전원장치 개발
- SMPS 및 DC-DC 컨버터
- 고주파 변압기
- 전력 인덕터 및 초크 코일
- 전력변환장치용 자성부품
활용 분야 ② 자성재료 제조업체
- 페라이트 코어 제조
- 분말 코어 및 연자성 합금 개발
- 아몰퍼스 코어 및 나노결정질 재료 연구
- 코어 손실 및 투자율 비교평가
활용 분야 ③ 대학 및 전문 연구기관
- 전기·전자공학 연구실
- 전력전자 및 에너지변환 연구실
- 자성재료 및 전자재료 연구실
- 변압기·인덕터 연구개발 조직
- 전자부품 품질관리 및 신제품 개발
실제 사용 조건에 맞춘 확장 옵션은 무엇이 있나요?
B-H Analyzer는 본체에 옵션 시스템을 조합해 측정 범위를 넓힐 수 있습니다. 옵션별 용도는 아래 표와 같습니다.
| 옵션 | 모델 | 용도 |
|---|---|---|
| DC 바이어스 시험 시스템 | SY-960 / SY-961 / SY-962 | 직류 바이어스 조건의 전력 인덕터 평가 |
| 온도 스캐너 시스템 | SY-320A / SY-321A | 온도별 특성 평가, 여러 시료 자동 시험 |
| Single Sheet 시험 시스템 | SY-956 | 규소강판 등 단판 시료 평가 |
| 원격 제어 소프트웨어 | SY-810 | PC 원격 제어 및 자동 시험 |
DC 바이어스 시험 시스템(SY-960 / SY-961 / SY-962)
실제 전력 인덕터는 교류 성분과 직류 바이어스가 동시에 걸리는 환경에서 동작하는 경우가 많습니다. DC 바이어스 시험 시스템은 이 조건에서 인덕터 특성 변화를 평가할 때 검토합니다.
- 최대 DC 바이어스 전류: 30 A
- AC 리플 전류: 최대 ±6 A
- 정현파 시험 주파수: 10 kHz ~ 3 MHz
- 펄스 시험 주파수: 10 kHz ~ 1 MHz
- 펄스 듀티비: 10 ~ 90%
주의: 이 시스템은 SY-8218 또는 SY-8219 전용 옵션이며 본체와의 조정·검사 등 시스템 구성이 필요합니다.
온도 스캐너 시스템(SY-320A / SY-321A)
자성재료 특성은 온도 조건에 따라서도 달라질 수 있습니다. 온도 스캐너 시스템은 온도별 특성 평가와 여러 시료의 자동 시험을 지원합니다.
| 항목 | SY-320A | SY-321A |
|---|---|---|
| 온도 범위 | -30°C ~ 150°C | -30°C ~ 150°C |
| 최대 시료 수 | 20개 | 41개 |
| SY-8218 사용 시 주파수 | 10 Hz ~ 5 MHz | 10 Hz ~ 5 MHz |
| SY-8219 사용 시 주파수 | 10 Hz ~ 1 MHz | 10 Hz ~ 1 MHz |
여러 시료의 온도별 자기특성을 비교하거나 반복 시험을 자동화하려는 경우에 맞는 구성입니다. 연구기관과 제조업체 모두 활용할 수 있습니다.
Single Sheet 시험 시스템(SY-956)
SY-956은 규소강판 같은 판상 자성재료를 단판 형태로 평가하는 옵션으로, IEC 60404-3에 부합합니다. 판상 재료는 시료 형상에 따라 측정 결과가 달라질 수 있습니다.
- 측정 주파수: 10 Hz ~ 20 kHz
- 최대 자기장 세기: 약 10,000 A/m
- 시료 길이: 최소 36 mm
- 시료 폭: 최대 35 mm
- 시료 두께: 최대 3 mm
Single Sheet 시료를 평가하려면 시료 치수와 시험 조건을 먼저 확인한 뒤 적용 여부를 검토합니다. 위 치수 범위가 판단 기준입니다.
원격 제어 소프트웨어(SY-810)
SY-810은 PC로 B-H Analyzer를 원격 제어하고 자동 시험을 실행하는 옵션입니다. 지원 기능은 다음과 같습니다.
- 주파수별 자기특성 시험
- 온도 조건 최대 20개, 여기 조건 최대 40개 조합
- 시료당 최대 800개 조건 조합 프로그램
- 측정 데이터 CSV 저장
- 측정 화면 이미지 JPEG·PNG 저장
여러 조건에서 반복 측정하거나 시험 결과를 체계적으로 관리해야 하는 연구개발 환경에 적합합니다. 조건 조합을 미리 프로그램해 두고 실행하는 방식입니다.
B-H Analyzer 도입을 검토할 만한 경우
다음과 같은 요구사항이 있다면 Graphtec-IWATSU B-H Analyzer 도입을 검토해 볼 수 있습니다. 자성재료 특성 평가는 고효율 전력변환장치와 고주파 전자부품 개발에서 중요한 과정입니다.
- 고주파 자성재료의 코어 손실 정밀 측정
- 페라이트·분말 코어의 주파수별 특성 비교
- DC 바이어스 조건의 전력 인덕터 평가
- 온도별 자성재료 특성 평가 자동화
- 대학·연구기관의 자성재료 연구용 측정 시스템 구축
모델 선정과 옵션 구성은 측정 대상과 요구 조건에 따라 달라지므로 도입 전 상세 사양과 적용 범위를 확인하는 것이 좋습니다. 상세 사양은 제조사 공식 제품 페이지에서 확인할 수 있습니다.
FAQ
B-H Analyzer로 어떤 값을 측정할 수 있나요?
B-H 곡선과 코어 손실(Pc, Pcv, Pcm)을 기본으로 Bm·Br·Hm·Hc 같은 자기특성, 진폭·임피던스·복소 투자율, L·R·|Z|·Q 같은 전기적 특성을 측정합니다. 위상 θ, tanδ, THD도 확인할 수 있습니다.
SY-8218과 SY-8219 중 어떤 모델을 골라야 하나요?
1 MHz를 넘는 정현파 영역까지 검토하면 SY-8218(최대 10 MHz), 1 MHz 이하 영역이 중심이면 SY-8219를 봅니다. 코어 손실 범위, 시료 형상, 권선 구성, 온도·DC 바이어스 조건도 함께 확인해야 합니다.
고주파에서 코어 손실 측정 오차가 커지는 이유는 무엇인가요?
수 MHz 영역이나 고투자율 재료에서는 전압·전류 파형 사이의 위상 오차가 코어 손실 오차를 크게 키울 수 있습니다. B-H Analyzer는 IEC 62044-3에 부합하는 CROSS-POWER 방식으로 진폭·위상 특성을 보정해 이 오차를 줄입니다.
DC 바이어스가 걸린 전력 인덕터도 평가할 수 있나요?
SY-960 / SY-961 / SY-962 DC 바이어스 시험 시스템을 추가하면 최대 30 A의 DC 바이어스 전류 조건에서 평가할 수 있습니다. 이 시스템은 SY-8218·SY-8219 전용 옵션이며 본체와의 조정·검사가 필요합니다.
규소강판 같은 판상 시료도 측정할 수 있나요?
SY-956 Single Sheet 시험 시스템을 쓰면 IEC 60404-3에 따라 단판 시료를 10 Hz ~ 20 kHz 범위에서 평가할 수 있습니다. 시료는 길이 최소 36 mm, 폭 최대 35 mm, 두께 최대 3 mm 조건을 확인해야 합니다.
측정 주파수 상한으로 SY-8218과 SY-8219 중 모델을 정하고, 실제 사용 조건에 맞춰 옵션을 조합하는 것이 B-H Analyzer 선정의 핵심입니다. 측정할 주파수, 시료 형상, 온도·DC 바이어스 조건을 먼저 정리해 두면 구성 검토가 수월합니다.
제품 견적 및 기술 문의
본 글에서 소개한 Graphtec-IWATSU B-H Analyzer에 대한 견적, 사양 확인, 기술 상담은 코스테크(주)로 문의해 주세요. 아래 링크에서 견적 문의를 남기시면 담당자가 확인 후 연락드립니다.
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