전자석 공중부양 기술(1) - 공중부양 플랫폼 알아보기

전자석과 영구자석을 활용한 공중부양 기술 포스팅(1)

 

 

지난번 포스팅에선 공중부양 플랫폼을 활용한 피규어와 각종 인테리어 용품들을 알아봤습니다.

 

 

오늘은 Deep Dive Day! (줄여서 DDD..) 

공중부양 플랫폼의 원리를 알아보고자 합니다.

저 스스로도 이쪽 공부를 해야 앞으로의 프로젝트를 진행할 수 있기 때문입니다.

 

물론 끝까지 완벽하게 모든걸 알아볼 수는 없고 능력 닿는데까지..

 

(이전 포스팅 참조)

2018/06/26 - [미니멀 토이] - 공중부양 피규어 기술과 공중부양 시스템 모듈 알아보기

 

 

 

 

 

1. 전자석 및 네오디뮴을 활용한 Levitation 장치의 설명

 

 

 

 

 

 

제가 가지고 있는 공중부양 플랫폼 사진을 찍어봤습니다.

 

 

핵심부품은 전자석과 영구자석입니다.

제가 가진 건 네오디뮴 36개가 사방 대칭으로 바깥쪽을 둘러싸고 있고

전자석 4개(코일)가 중앙에 또 대칭으로 있습니다.

 

사진 오른쪽에 보이는 전선은 직류전원장치로부터 전류를 받아옵니다.

전원은 입력기준 50~60Hz, 0.5A네요. (출력은 5V 2A)

 

굉장히 간단합니다.

포지션을 잡아주기 위한 LED도 4개가 설치되어 있는데,

공중부양과 직접적으로 연결된 기능은 아니므로 설명은 생략하겠습니다.

 

이래저래 조작해보면서 추정하기로는,

네오디뮴 영구자석의 기능은 끌어당기는 기능을 하고,

전자석은 밀어내는 기능을 하는 것으로 파악됩니다.

 

고무줄로 접시를 사방에서 당기고 있는데

접시 아래에서 엄청난 바람을 불면 중심을 유지하며 위로 뜨겠죠.  

네오디뮴과 전자석이 뭐 그런 역할을 하는 것 같습니다.

 

전원을 내려서 전자석을 꺼버리면 밀어주는 힘이 없어지는건지 그냥 붙어버리거든요

 

 

 

그런데 위의 복잡하게 생긴 장치만 있으면 뜨는가? 아무거나 띄울 수 있는건가!? 당연히 아닙니다.

저 테이프로 감아놓은건 뭘까요?

아래 사진을 보시죠.

 

 

 

공중부양 플랫폼은 반드시 자석 플레이트가 필요합니다.

띄우는 것이 일반 쇳덩어리가 아닌 자석을 띄우는 겁니다.

 

그래서 피규어, 스피커, 컵, 화분 모두 내부에 원형 자석이 들어갑니다.
그리고 한 방향으로만 띄울 수 있습니다.

지난번에 포스팅한 아이언맨, 마징가 등을 뒤집어서 띄울 수 없는 것이죠.

자석은 극성이 있기 때문입니다.

 

그래서 위 사진과 같이 굳이 Top 스티커를 붙여놨습니다.

(스티커 붙이는 공정이 늘었으므로 원가 +100원 상승?)

 

어쨌든, 공중부양 플랫폼은 전자석+네오디뮴 본체와 영구자석 플레이트로 구성되어 있습니다. 

두 놈이 있어야 완전체가 되는겁니다.

 

 

지금까지 공중부양 플랫폼 내부를 대충 알아봤습니다.

그럼 실제로 물건을 띄워볼까요.

 

본체의 전원을 키고 자석 플레이트를 올려놓으면 되겠네요!

그럼 두둥실~ 뜰 것 같습니다.

 

하지만..

 

 

결과는 이렇습니다.

 

원반형의 자석플레이트를 본체의 정중앙-자기력선이 중립이 되는 위치에 맞추지 못하면

어느 한쪽으로 가서 들러붙어 버립니다.

 

어느정도 숙달이 되기 전까진 정중앙에 맞추기가 굉장히 힘이듭니다.

원반 플레이트와 네오디뮴 자석이 직접 부딪히게 되면 자석이 깨질확률이 높구요.

 

그래서 원반과 본체에 모두 케이스를 씌웁니다.

(물론 디자인적 요소가 더 큽니다) 

 

위의 문제를 해결하기 위해 여러가지 방법을 쓰는데요,

중국에서 온 공중부양 모듈은 사방에 LED를 설치하

불빛 4개가 모두 들어오면 중앙에 위치됐다고 알려주고요.

 

 

레비테이션 컵을 만든

Levitating X에서는

컵을 제대로 올려놓기 위한 특별한 기계적인 가이드를 만들기도 하였습니다.

 

공중부양 초심자에게는 반드시 필요한 물건일 것 같습니다.

 

 

 

이 부분 그러니까 쉽게 띄울 수 없고 띄운 후에도 안정성이 떨어지는 것이 공중부양 장치의 최대 단점입니다.

 

 

[공중부양 장치의 단점]

 

1. 처음에 띄우기 힘들다.

2. 띄운 후 본체나 플레이트가 수평방향으로 가속도를 받으면(=좌우로 흔들리면) 센터가 어긋나면서 서로 붙어버린다.

3. 비싸다

 

 

문제점들을 해결해야 할 필요성이 있습니다.

어떻게 개선해야 할까요?

 

일단 알리에서 산 건 갖다버려야..

 

일단 전자기장에 대해서 공부를 해야할 것 같습니다.

자기력선이 어떻게 구성되어 있는지,

강건하게 만드려면 어떻게 자기력선을 만들어줘야 하는지에 대해서 말이죠.

 

그리고 관련지식 공부와 더불어

초심자도 쉽게 띄울 수 있도록 만들어진 제품들을 찾아보는 것입니다.

 

어떤 제품들이 있을까요?

 

당연히 위에 나온 레비테이션 컵(Levitation Cup). 깨지기 쉬운 재료이니 신경을 많이 썼을 것 같습니다. 가이드도 만들었구요.

장바구니에 Beer Cup담아봤는데 199$ 뭐이리비쌈

 

 

 

두번째로는 LG의 스피커. 스스로 위로 올라옵니다. 반드시 뜯어볼 필요가 있습니다. 역시 LG

붙어있다가 지 혼자 떠!? 사람이 안도와줬는데?

스피커도 몇번 떨어뜨리면 내부 부품이 파손되거나 이탈이 발생할 수 있기 때문에 엄청 신경을 썼겠죠.

 

 

 

세번째로는 공중부양 전구입니다.

위의 유리컵만큼 깨지기 쉽고 깨지면 원상복구가 불가능하니 연구를 꽤 많이 했을 겁니다.

 

공중부양 전구의 부품 설명을 보면,

전자석 코일 외부에 작은 네오디뮴이 아닌 링 형태의 커다란 영구자석이 붙어있습니다.

 

다시한번 쓰자면

깨지기 쉬운 전구나 컵, 스피커 등은

한 번만 떨어져도 제품으로서 fail이기 때문에..

반드시 공중부양에 대한 안정성과 신뢰성을 추구해야 했을텐데요.

 

연구하고 연구해서 나온 결과물일 것이라고 쉽게 예상됩니다.

 

솔루션을 얻기 위해 공부도 필요하지만,

이렇게 저보다 많이 시간과 비용을 투자했음이 확실한 사람들이

연구해놓은 결과물을 들여다보는 것도 반드시 필요한 것 같습니다.

(이런 검색방법을 TRIZ라는 툴에서는 FOS-Function Oriented Search, 기능지향검색 이라고 합니다)

 

다음번 포스팅에는 위의 세 제품 중 하나를 사서

분해를 해보겠습니다.

 

돈이 부족하면 분해된 동영상이라도 찾아서 분석을 해보려구요.

오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.

 

마그넷 플레이트를 상하좌우로 흔들 수 있을 때까지 공중부양 포스팅은 계속됩니다.

To be continued..

 

2019/04/03 - [Tech & Life] - F-22 현존 최강의 스텔스 전투기 총정리

F-22 현존 최강의 스텔스 전투기 총정리

2019/03/19 - [Tech & Life] - 자동차의 클러치와 변속기의 작동 원리 이해하기

자동차의 클러치와 변속기의 작동 원리 이해하기

2018/06/26 - [미니멀 토이] - 공중부양 피규어 기술과 공중부양 시스템 모듈 알아보기

공중부양 피규어 기술과 공중부양 시스템 모듈 알아보기

2018/06/24 - [미니멀 인테리어] - 34평 신규 입주 아파트 인테리어 계획 - 미니멀과 모던