본 논문에서는 고투자율 등방성 자기물질을 이용한 공진형 마그네토미터(Resonant-type Magnetometer, RM)의 설계와 개발에 관하여 기술하였다. 먼저, 자기 물질에 감은 코일의 인덕턴스 L과 등방성 고투자율 자기 물질에서 나타나는 투자율 u(H) 사이의 기본이론을 정립하였다. 다음으로, L 의 변화를 간단한 슈미트 트리거 회로를 이용하여 주파수로 획득할 수 있는 RM회로를 구현하였다. RM의 측정능력을 평가하기 위한 선회실험을 통하여 RM의 지구자장 성분 측정 가능성을 확인하였다.

본 연구에서는 hexagonal-ferrite에서 NiO, CuO의 몰비와 B-Bi-Zn 첨가제에 따른 미세구조, 밀도 흡수율, 수축율, 주파수에 따른 투자율 등의 특성을 관찰하여 수 GHz대역의 고주파 침 인덕터용 재료로서의 가능성을 확인하고자 하였다. 투자율의 측정은 impedance analyzer 와 network analyzer를 이용하여 100kHz∼3GHz 대역까지 실시하였다. 특성의변화를 살펴본 결과 사용된 B-Bi-Zn 유리분말은 전극돠의 동시소결이 가능하게 보였으며, 복수투자율의 결과에 의하며, 1.8GHz까지는 그 값이 변화를 보이지 않고 일정하였고, 복소투자율의 허수값이 최고값에서 나타나는 공진주파수는 2 GHz 부근에서 관찰되었다.

52mol% Fe2O3, 26mol% MnO의 조성에서 calcium과 vanadium의 동시첨가에 의한 투자율의 변화원인을 살펴보았다. 초투자율은 첨가물의 농도가 커짐에 따라 감사하였으나 소결체의 밀도나 입자크기는 증가하였으므로 초투자율의 변화는 미세구조의 변화로는 설명되지 않았다. 전기비저항은 첨가물의 농도가 증가함에 따라 증가하였으며 이는 입계의 고저항층의 생성과 vanadium ion에 의한 Fe2+이온의 산화로 설명되었다. 첨가물의 농도가 증가함에 따라, 초투자율의 제 2차 최대치가 나타나지 않는 것과 초투자율이 감소하는 것으로부터, 결정자기이방성 상수의 값은 음으로 커짐을 알 수 있었다. 투자육의 온도의존성과 비저항의 변화로부터, 첨가물의 농도에 따른 상온 초투자율의 감소는 Fe2+ 이온 농도의 감소에 따른 결정자기이방성 상수의 증가에 의한 효과와 입계에 유리질이 생겨 자벽이 쉽게 이동하지 못하는 효과 때문인 것으로 판단되었다.

기본조성 52.5mol% Fe2O3, 25.5mol% MnO, 22mol% ZnO로 구성된 Mn-Zn페라이트에 Bi2O3 및 CaCO3을 각각 0.02, 0.05wt%첨가한 시편에 대해서 Ta2O5,ZrO2및 SiO2의 미량 첨가한 따른 미세구조와 자기적 특성변화를 조사하였다. Ta2O5,ZrO2첨가에 따라 결정립 크기가 감소되었고, 전기시 균일한 입자로 형성된 미세구조를 가진 재료를 얻었다. SiO2첨가에 따라 결정립의 이상성장이 관찰되었고 소결밀도, 전기저항, 초투자율은 감소하고 고주파 영역에서 상대손실이 증가되었다. 본 연구결과 초투자자율은 균일한 결정립에서 최대의 값을 가지며 0.02wt%Bi2O3, 0.05wt%CaCO3, 0.1wt%Ta2O5 첨가시편의 경우 10kHz, 25˚C에서 초투자율(μI)은 6260이고 상대손실 계수(tanδ /μI)는 4.2 × 10-6 인 높은 투자율과 낮은 손실 특성을 가진 자성재료를 얻었다.