스펀지에 방송탄김에, ER유체/MR유체가 무엇인지 썰을 풀어볼까 합니다.


ER유체란 Electro-rheological Fluid 라고 하는 것으로,
기름에 입자를 섞은 물질입니다.

스펀지에 나온대로 식용유에 전분가루를 타도 멋진 ER유체를 만들 수 있습니다.만..
실용적으로 사용하기는 무리겠죠.

현재 ER유체는 상용화된 것이 없습니다.
이유는? 입자와 기름은 서로 비중이 다릅니다. 보통 입자가 비중이 더 높고,
따라서 그냥 두면 입자가 가라앉아버립니다.
이와같이 자동차의 댐퍼에 적용을 하려고 연구를 하고 있는데요.
(저희 연구실에서 주력으로 연구하고 있는 분야중 하나입니다.
저 댐퍼도 제가 조립을 했지요.)

ER유체가 그냥 두면 입자들이 가라앉아버리기 때문에 만든지 일주일만 되어도 제대로 사용할 수 없게 됩니다.
이 문제를 해결하여 ER유체의 상용화에 성공한다면?
몇대가 놀고먹을 수 있는 떼돈을 벌 수 있습니다.


그러면, 대체 ER유체란게 무엇일까요?

이것이 ER유체입니다.
스펀지에서 내보낸 저 그래픽화면은 ER유체에 대한 화면인데, MR유체의 소개로 잘못 나왔네요.

ER유체는 평상시에는 액체인 oil의 성질을 가지고 있습니다.
일반 기름과 똑같습니다.
그러나, 위 그림처럼 전압을 가하게 되면 입자들이 배열하여 체인을 형성하게 됩니다.
액체인 oil은 저 체인사이에 갇히게 되고, 배열된 입자의 힘으로 인해 마치 고체와 같이 변하게 되는 것입니다.
그래서 힘을 주어도 그 힘에 저항을 할 수 있습니다.

전문적인 말로 하면, 유체의 점성이 증가한다고 합니다.

저희 교수님의 말씀처럼, 자동차나 항공기 등에 사용이 가능한데요.
어떤 원리로 사용할 수 있을까요?

위에 사용했던 그림을 다시 보시죠.





일반적으로 자동차의 댐퍼에는 oil이 들어가 있습니다.

개발새발 그려봤습니다.

이것이 일반적인 댐퍼의 구조입니다.

피스톤이 상하운동을 할 때, 안에 있는 오일이 피스톤의 구멍을 통과하게 됩니다.
좁은 구멍을 오일이 통과하게 되니 힘을 받게 되겠죠.
이런 원리로 작동하는 것이 자동차, 자전거 기타등등에 들어가는 댐퍼입니다.

그런데, 이 댐퍼에 oil 대신 ER유체를 넣고 구조를 살짝 바꾸면 어떻게 될까요?




또 개발새발 그려봤습니다. 저희가 만드는 ER댐퍼의 간략화된 구조입니다.
연구실에 이쁘게 그려놓은것들이 많이 있는데, 집에서 그냥 개발새발 그려가며 써보렵니다.

위 그림처럼 피스톤 안의 ER유체가 내측실린더와 외측실린더를 통하며 흐르게 되어있습니다.
왼쪽 반은 피스톤이 올라갈 때, 우측 반은 피스톤이 내려갈 때의 그림입니다.
이때, 내측실린더와 외측실린더 사이에 전압을 걸어주게 되면 확대그림처럼
ER유체가 관 사이에서 굳어버리게 되고, 그렇게 되면 피스톤이 움직이기가 훨씬 힘들어지겠죠.
이런식으로 댐퍼의 힘(댐핑력)을 조절할 수 있습니다.

그럼 이렇게 조절하면 뭐가 좋아질까요?
또 개발새발입니다.
도로의 범프를 빠른속도로 넘어간다고 할 때, 차체의 높이변화입니다.
차체의 높이가 오르락내리락하면 사람은 출렁출렁거리는 느낌을 받겠죠.
빨간색은 일반댐퍼를 사용했을 때입니다.
파란색은 ER댐퍼를 사용해 전압을 제어했을 때입니다.
그래프와 같이, 차체가 범프를 넘자마자 출렁거림이 바로 사라지는걸 볼 수 있습니다.
승차감을 월등히 향상시킬 수 있죠.

또, 평상시에는 세단과같은 부드러움을 느끼고 싶다가,
때로는 스포츠카처럼 질주하고 싶을 때에도 적용할 수 있습니다.
평상시에는 ER유체에 전기장을 가하지 않아서 부드럽게 타다가,
질주하고 싶을때는 전기장을 가해서 댐퍼를 딱딱하게 만들어주는 거죠.

멋지죠?


MR유체는 Magneto-rheological Fluid라고 합니다.
자기장으로 작동시킨다는것 외에는 ER유체와 거의 같습니다.

MR유체는 현재 상용화되어있습니다.
GM캐딜락에 MR댐퍼가 옵션으로 들어갑니다.
옵션 가격은 천만원입니다.
헉; 댐퍼값이 차한대값입니다.
그만한 가치가 있다는 소리겠죠.

스포츠카인 콜벳에도 장착된다고 들었습니다.

그 외에 건물의 지진방지용 댐퍼, 헬리콥터의 로터블레이드댐퍼, 코브라헬기의 기관총댐퍼, 미국 험머 짚차 등등..
많은곳에 대해 개발중이고, 상용화도 되어가고 있습니다.

MR유체는 현재 미국의 LORD라는 회사에서 독점적으로 생산,공급하고 있습니다.
1리터에 70만원이 넘습니다.
허거덩...
아까 위에 ER유체가 상용화가 안되는 이유가 입자가 가라앉기 때문이라고 했지요?
LORD사에서는 MR유체에 이 문제를 해결을 했습니다.
자석으로 영향을 주니, MR유체의 입자가 철가루란건 눈치들 채셨을겁니다.
이 철가루 하나하나에 (하나하나가 나노사이즈입니다..) 특수 화학 코팅을 해서
비중을 oil과 비슷하게 조절을 한 것입니다.
와우! 대단하군요!

LORD사에서 만든 MR유체와 비슷한 성능을 낼 수 있는 MR유체를 개발해서 더 싼값에 판다면,
떼돈벌 수 있겠지요.

그보다도, 상용화 할 수 있는 ER유체를 만들 수 있다면, 정말 떼돈벌 수 있습니다.

왜냐구요?
MR유체를 이용한 장치에는 코일을 감아서 자기장을 줘야하는데,
이게 ER유체를 이용한 장치에 비해서 훨씬 만들기도 어렵고, 해석하기도 어렵기 때문이죠.
ER유체를 이용하면 그냥 철판에 전기만 꽂으면 되니까 정말 간단하거든요~!

단, ER유체는 이미 델파이, GE 등등 내노라하는 기업들이 시도했다가 포기한 분야입니다. (....)

ER유체와 MR유체를 이용한 분야는 아직 미개척지대입니다.
연구가 시작된지 그다지 오래되지 않았기 때문이죠.
아직 남들이 생각하지 못하고 있을 때, ER유체나 MR유체를 이용해
일상생활에서 혁신적으로 사용할 수 있는 장치를 생각해 내보세요~
멋진 미래가 기다리고 있을겁니다~


ER유체/MR유체에 대해 더 궁금한게 있으신분은 댓글 남겨주세요~
http://www.lord.com/
MR유체를 생산하는 회사인 LORD사의 홈페이지입니다.
MR유체의 응용분야들이 자세히 설명되어 있습니다.
(물론 영어입니다.)
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  1. BlogIcon grace 2006.09.10 22:42 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    어제 봤어요. 굉장히 신기하던데요. 자석을 대면 고체로 변하는 액체라니.
    교수님도 멋지게 생기셨더군요. 하하.
    그나저나 꽤 비싼 물건이군요. 상용화에 성곡하셔서 몇 대가 놀고먹을 떼돈을 버셨으면 좋겠어요.
    글을 보니까 잘 쓰인다면 여러모로 생활에서도 편리할 것 같아요. ^^

    • BlogIcon 드림투유 2006.09.10 23:15 신고  댓글주소  수정/삭제

      ㅋ 보셨어요?
      저흰 만들어진 유체를 어떻게 써먹을까를 연구하기 땜에.
      상용화해서 떼돈벌일은 없을 것 같아요. ㅎㅎ

      고분자공학과나 화학공학과쪽에서 해볼 만 하지요

  2. BlogIcon 호시 2006.09.12 21:41 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    전 다른건 봤는데 이건 못 봤어요

    읽어가면서 우와.. 그렇구나.. 하다가 가격에서 입이 떡~

  3. 2006.09.18 17:36  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    비밀댓글입니다

  4. 한승룡 2006.09.19 16:45 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    그렇게 비싸지 않습니다. sample가격만비싸지 양산시에는 물량에 따라
    가격이 저렴합니다. 기존의 유체식 가변 damper의 가격과 대동 소이합니다. 참고로, 저힌 MR 유체를 국내에서 영업을 하고 있는 공식 agent입니다.

    • BlogIcon 드림투유 2006.09.19 17:13 신고  댓글주소  수정/삭제

      그렇습니까?
      자세한 정보를 메일로 알려주셨으면 합니다.
      11골뱅이dreams2u.net 으로 메일 부탁드립니다.

      저흰 여전히 LORD사에서 1리터에 70만원가량을 주고
      구입하고 있습니다.

      어떤 MR유체를 어느정도 가격에 판매하시는지,
      구입방법은 어떤지 알려주세요.

  5. 한승룡 2006.09.25 13:00 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    추가적인 문의가 필요하시면 연락 바랍니다.
    지테크, Tel : 031 978 1243입니다.

  6. 2006.10.31 16:31  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    비밀댓글입니다

    • BlogIcon 드림투유 2006.10.31 16:52 신고  댓글주소  수정/삭제

      ER유체의 특성이라면, 논문을 검색해 보시면 많이 나올 겁니다.
      우선, 논문들을 좀 찾아서 읽어보시는게 좋겠네요.


      학부수준의 연구인지, 대학원수준의 프로젝트를 하려고 하는지,
      ER자체를 연구하려는지 ER을 이용한 응용장치를 만들려 하시는지..

      구체적인 내용을 알려주시면 좀 더 적합한 답변을 드릴 수 있을 것 같습니다.

      메일 주세요.

      admin@dreams2u.net 입니다.

  7. 2007.03.29 16:22  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    비밀댓글입니다

  8. 2007.04.16 22:41  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    비밀댓글입니다

  9. BlogIcon M.S.성 2007.04.17 00:17 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    김용길님 안녕하세요. ^^
    와..사진들이 정말 멋지군요.

    저건 제가 보기엔 MR유체를 이용한게 아니라 액체자석이란걸 이용한 듯 합니다.
    저도 잘은 모르는 것인데, MR유체에 대한 스펀지가 나올때 잠시 같이 나온 적이 있습니다.
    그때 나온 액체자석과 매우 유사하네요.

    MR유체의 경우는 최근에는 구입하지 않아서 글을 쓸 때 상태 그대로입니다. ^^;
    지테크의 분과 교수님께서 이야기를 나누셨던 것 같은데,
    정확한 상황은 전달받은게 없어서 잘 모르겠네요.

    좋은 사진 보여주셔서 감사합니다. ^^

  10. oks2662@hotmail.com 2009.05.10 17:42 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    저도 er mr유체 더 많은 자료 좀 얻고 싶은데요 ~~ 메일로 좀 보내주세요 ~~ :)

  11. 전병우 2009.07.23 22:27 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    질문이 있습니다
    mr유체를 기름과 같은비중으로 특수화학코팅을 하셨다고 하셧는데요
    1965년 아폴로우주선을 제작할때 만든 자성유체(2004년 일본연구진이 개발한 가시화를하는 액체자석말고)
    는 계면활성제를 넣었을때 가라앉기도 하지만 자석을 근처에 갖다댈때
    계면활성제와 fe3o4가 서로 분리되더군요
    mr유체가 기름과의 비중을 해결했다고 하더라도 자석을 되면
    철가루와 섞인물질이 서로 분해될거 같은데요 이것은 어떻게 해결하셨나요?
    또 아폴로우주선때 만든 자성유체는 이문제를 어떻게해결했나요?

    • BlogIcon 드림투유 2009.07.25 12:26 신고  댓글주소  수정/삭제

      저희 연구실은 유체를 만드는 연구가 아니라,
      만들어진 유체로 응용장치를 만드는 연구를 수행하기 때문에
      어떤 방식으로 코팅을 하는지는 정확히 모르겠네요.

      같은 비중이 되도록 한다는 것은 아주 간단하게 적은 것이고,
      실제로는 MR 효과, 내구성, 마모성 등을 높이기 위한
      다양한 방법을 사용하는 것으로 알고 있습니다.
      하지만 정확하게는 모르겠네요.

      MR 유체를 연구하는 고분자공학과 등에 문의를 해 보시는 것이
      좋을 것 같네요.

  12. 이득원 2010.09.24 17:40 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    ㅋㅋㅋ MR 검색하다가 보니... 형 블로그 였네요ㅋㅋ 잘보고 갑니다!!ㅋㅋㅋ^^

  13. 2013.05.13 16:28  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    비밀댓글입니다

  14. 2013.05.13 16:35  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    비밀댓글입니다

  15. BlogIcon 김다영 2016.04.22 15:56 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    안녕하세요, 저는 현재 한양대학교 ERICA캠퍼스 4학년에 재학중인 김 다영입니다.
    졸업 과제로 캡스톤 디자인을 하는데, 주제가MR쇼바라서 자료를 찾던 중 이 블로그를 찾게 되었습니다.
    다음과 같은 점을 찾고 있어요.
    - mr의 결정이 페라이트인가 단순한 Fe인가?
    - 페라이트라면 연자성인가 강자성인가?
    - Fe라면 원모양인가, 정렬이 잘되는 타원형인가?

  16. BlogIcon 김다영 2016.04.22 15:59 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    ㆍ전원공급 방식 여부
    - current를 얼마나 줘야 입자를 정렬시킬 수 있나?
    - 피에조의 작은 전류만으로 정렬을 시킬 수 있나?
    - 외부전원을 끌어다 쓰는가? 내부전원으로 바꿀 순 없나?

    - MR쇼바안에 입자는 얼마나 넣어야 하는가?
    - 입자가 정렬됐을 때 viscosity 값은?
    - 입자가 정렬되는 시간은?
    -현 MR쇼바의 문제점, 해결한 방법은?


    여기저기 찾고 있는데 혹시 관련 자세한 정보를 알 수 있을까요?
    감사합니다.^^