일반적으로 ME 복합체는 층상의 2–2 결합(가로방향의 자화 및 세로방향 분극 or 가로방향의 자화 및 가로방향의 분극)이 많이 이용되었는데, 2006년 중국 칭화대 연구진은 2–1 결합의 자왜 FeBSi(Metglas) 및 압전세라믹 PZT 복합체를 이용하여 비공진 ME 변환계수를 22V/cm·Oe까지 향상시켰다.¹⁰⁾ 이후 2011년 미국 버지니아공대에서는 2–1 결합의 Metglas 및 압전단결정 Pb(Mb_1/3 Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PMN-PT) 복합체를 활용하여 ME 변환계수를 높이며 미세 자기장 감지를 시도 하였다.¹¹⁾ PZT 세라믹에 비해 PMN-PT 단결정은 압전상수 d₃₃기준으로 약 3배 이상 높은 값을 가지고 있는데, 이는 압전체에 동일한 변형이 가해졌을 때 압전상수 차이만큼 많은 전하가 발생함을 의미하고 발생되는 압전 기전력이 클 가능성이 높음을 의미한다. 또한 전기기계 결합계수(k₃₃)는 압전체의 기계에너지-전기에너지 변환효율을 의미하는데, 기존 PZT(k₃₃=0.5)에 비해 압전 단결정은 우수한(k₃₃=0.9) 값을 가지기 때문에 전기에너지 생성에 유리하다. 본 연구에서는 압전 세라믹과 압전 단결정을 이용하여 ME 복합체를 제작하고 두 압전물질간 ME 변환특성 및 자기장 감지성능에 대해 비교분석 하였다. 두 압전체의 주요 물성인 압전 전하상수(d₃₃), 압전 전압상수(g₃₃), 전기기계 결합계수(k₃₃)는 표1에 나타나 있다. 앞서 언급했든 세라믹에 비해 단결정은 주요물성이 우수하여 높은 ME 결합계수 및 자기장 감지 감도를 가질 수 있다. ME 소자의 제작을 위해 깍지형태(Interdigitated)전극이 코팅된 Polyamide가 180μ m두께의 압전체의 아래위에 부착되어 패키징을 이루었고, 자왜금속인 Metglas가 압전체 패키징 아래위에 부착되어 샌드위치 형태를 만들었다. ME 소자의 비공진 ME 결합계수 특성을 보기위해 PZT 세라믹 및 PMN-PT 단결정 복합체에 1Oe, 1kHz의 교류자기장을 인가한 상태에서, 추가로 인가하는 직류자기장의 크기를 변화시켰고 ME 복합체에서 출력되는 전압을 측정하여 그림5 (a)와 같은 결과를 얻었는데 단결정 PMN-PT에서는 45V/cm·Oe, PZT 세라믹에서는 15V/cm·Oe의 ME 결합계수가 출력되었다. 공진주파수에서 ME 결합계수를 측정하기 위해 그림5 (b)와 같이 교류자기장의 주파수의 크기를 바꾸어가며 전압을 측정하였고, 그 결과 단결정에서는 약1100V/cm·Oe, 세라믹에서는 약 350V/ cm·Oe이 출력되었다. 이후 ME 복합체의 자기장 감지성능을 평가하였는데, 소자에 0.1Oe, 10kHz의 교류자기장을 인가한 상태에서 감지가능한 최소의 직류자기장을 측정하였다. 그 결과 그림5 (c),(d)와 같이 PZT 세라믹은 12nT, PMN-PT 단결정은 4nT를 감지하였다. 이처럼 압전단결정은 고유의 우수한 물성으로 인해 월등한 ME 결합상수 및 자기장 감지특성을 보여주었다. 이러한 직류자기장 센서는 지자기장의 변화를 감지하여 위치를 파악하는 네비게이션으로 사용될 수 있고 이론적으로는 50m의 정밀도로 위치변화 탐지가 가능하다.

ME 복합체를 이용한 자기장 센서는 내/외부 노이즈로 인해 낮은 주파수에서 민감도가 좋지 못한 한계가 있는데, 이는 구동 주파수를 변환할 수 있는 ME 복합체를 이용하면 해결할 수 있다. 2013년 중국 상해세라믹대에서는 주파수 변환을 이용해 ME 센서의 동작 주파수를 이동하여 민감도를 낮추는 연구를 진행하였다.¹²⁾ ME 센서의 자기장 민감도를 측정하기 위해 Metglas와 PMN-PT로 그림6 (a)와 같은 형태의 ME 복합체를 제작하였다. 주파수에 따른 ME 결합계수를 측정하여 22kHz에서 공진 주파수를 확인하였고, 1kHz부터 22kHz까지의 반송파 주파수(1, 7, 13, 19Hz)에서 측파대의 노이즈를 비교하였다. 여기서 주파수가 증가할수록 측파대의 노이즈가 증가하는 경향을 나타내었다. 이런 측파대 노이즈의 증가현상을 설명하기 위해 반송파 주파수 부근의 전체 노이즈와 구동전류로 인한 노이즈를 비교하였다. 반송파 주파수에서 멀어질수록 전체 노이즈의 구동전류로 인한 노이즈 차이가 크지만, 반송파 주파수 주변의 전체 노이즈와 구동전류로 인한 노이즈 차이는 거의 없었다. 이를 근거로 연구팀은 측파대 노이즈는 구동전류로 인한 것으로 밝혔다. 또한 반송파 주파수를 최적화하기 위해 그림6 (b)에서와 같이 1kHz, 22kHz의 반송 파 자기장에서 ME 복합체를 구동하여 1Hz, 100mHz, 10mHz의 입사 자기장을 감지하였다. 그 결과, 1Hz의 감지에서는 신호 대 잡음비가 22kHz의 반송파 주파수에서 높았고 100mHz, 10mHz의 감지에서는 신호 대 잡음비가 1kHz의 반송파 주파수에서 높은 값을 가졌다. 그림6 (c)에서와 같이 구동 주파수를 변환하는 ME 자기장 센서는 10mHz, 100mHz, 1Hz에서 자기장 민감도 각각 200pT, 150pT, 20pT를 나타냄으로서 기존 저주파 ME 자기장 센서에 비해 10배 이상 우수한 민감도를가진다. 이처럼 본 연구의 ME 자기장 센서는 동작 주파수 변환을 통해 내/외부적 노이즈를 최소화함으로서0.1Hz이하 주파수의 자기장을 감지하는데 장점을 가지고 있다.

기존에는 ME 자기센서의 민감도를 높이기 위해 외부 바이어스(직류) 자기장을 이용해 ME 효율을 증가시켰다. 하지만 이러한 방법은 장치의 부피를 증가시키게되는데, 이를 개선하기 위해 2014년 중국 충칭대 연구팀은 양의 자왜재료인 Terfenol-D와 음의 자왜재료인 SmFe₂, 압전 PMN-PT를 이용한 ME 복합체를 제작하여 외부 바이어스 자기장이 없는 ME 자기센서로 응용하는 연구를 진행하였다.¹³⁾ 바이어스 자기장이 없이 자기센서를 구동하기 위해서는 두 가지 요소가 작용한다.첫 째로 SmFe₂의 비등방적 내부 자기장으로 인해 자기바이어스 자기장이 증가하게 된다. 그림7 (a)에서처럼 SmFe₂의 히스테리시스와 잔류자화가 더 강하게 나타나는데, 이는 내부 비등방상수(K₁=−5.3×10⁶ ergs/cm³) 가 크기 때문이다. 따라서 내부 자기장이 비등방성을 갖고 자기 바이어스 자기장을 증가시키게 되는 것이다. 또한 자왜 방향이 다른 두 자왜재료를 결합함으로서 바이어스 교환 자기장을 발생시켜 자체 바이어스를 증가시킬 수 있다. 이러한 원리를 바탕으로 그림7 (b) 제작된 ME 복합체의 공진 주파수를 찾기 위해 바이어스 자기장 없이 ME 결합계수를 측정하였을 때, 97.5Hz의 공진 주파수에서 1.1V/Oe의 ME 계수를 가졌다. 공진 주파수 97.5Hz에서 바이어스 자기장에 따른 ME를 측정한 그림7 (c)에서처럼 자체 바이어스 자기장에서의 ME 계수 값은 최댓값 4.5V/Oe에 비교했을 때 상대적으로 작은 값이지만 자기센서의 자석을 제거함으로서 부피를 줄일 수 있다는데 의의를 둔다. 바이어스 자기장이 없을 때, ME 자기센서의 민감도를 나타낸 그림7 (d)를 보면 센서에서 발생된 전압이 입력전압과 비례하여 선형적으로 증가하는 것을 볼 수 있는데, 민감도는 공진에서와 반공진에서 각각 1.1V/Oe, 8.7mV/Oe의 값을 가진다. 결과적으로 자체적인 바이어스 자기장으로 구동된 소형 ME 자기감지 센서는 22.7nT의 작은 자기장 변화를 감지하는데 성공하였다. 연구팀이 개발한 자체 바이어스 ME 자기센서는 외부 바이어스의 의존성을 줄임으로서 센서의 부피는 줄일 수 있게 되었지만, 여전히 외부 바이어스를 이용한 센서의 민감도에는 미치지 못한 것으로 보인다.

ME 복합체의 성능을 향상시키기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있는데, ME 복합체의 형태 최적화 및 자왜금속의 물성개선으로도 목표를 달성할 수 있다. 2017년 중국 북경대에서는 1–1 결합구조의 ME복합체를 제작하였고, 자왜 Metglas의 기계적 품질계수를 향상시키기 위해 레이저 열처리를 시도하였다.¹⁴⁾ 1–1 결합은 종횡비 (너비/길이)를 극도로 낮추어 ME 복합체를 1차원의 얇고 길쭉한 모양으로 제작하는 것을 의미한다. 연구팀은 그림8 (a)처럼 1–1 결합의 자왜 Metglas, 압전 단결정 PMN-PT ME 복합체를 제작하였다. 이렇게 1–1 결합을 이용하면 자왜재료의 자기소거(demagnetization)값이 최소화되어 소자내부에 큰 자기선속밀도(magnetic flux density)를 유발할 수 있다. 이는 그림8 (b)에서 보여주는 것처럼 시뮬레이션 계산을 통해 확인하였는데, 소자의 길이는 고정시키고 너비의 크기를 줄일수록 자왜재료에서 발생하는 자기선속밀도의 크기가 점점 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 종횡비의 감소는 그림8 (c)의 시뮬레이션 결과처럼 ME 결합계수의 증가로도 이어질 수 있다. 한편 소자의 기계적 품질계수(Q _m)가 클수록 ME 변환성능이 우수한 것으로 알려져 있는데, 여기서 Q _m은 기계적 진동흡수(damping) 때문에 나타난 응력에 대한 변위의 집중도로 정의되고, 이 값이 클수록 진동시에 기계적 에너지 손실이 작음을 의미한다. 본 연구에서는 Metglas에 레이저 열처리를 통해 자왜재료의 Q _m을 향상시키는 연구도 진행하였다. 연구팀은 파장 1064nm의 라디오주파수(RF) 레이저를 이용하여 Metglas의 표면을 열처리 하였는데, 레이저는 비정질상인 Metglas 표면에서 핵생성 및 부분 결정화를 유발하여 철산화물(ferric oxide) 나노결정을 형성한다. 이러한 과정은 Metglas 표면의 잔류응력에 영향을 주고 보다 취성의(brittle) 성질을 유발하며, 재료의 Q _m을 향상시킨다. 그림8 (d)에는 레이저 스캔을 이용한 Metglas 표면 열처리 공정 및 레이저 조사 전/후의 표면 주사전자현미경(SEM) 사진이 나타나 있는데, 레이저 열처리 후에 표면에 국부적인 용융 및 응고로 인한 나노결정립이 관찰되었다. 레이저 열처리를 진행한 Metglas는 그림8 (e) 및 (f)처럼 자화특성 및 자왜특성에도 변화를 유발하는데, 잔류/포화자화의 감소 및 자왜 최대변형율의 상승이 주요한 특성변화로 나타났다. 이후 ME 복합체를 제작하였는데 공진주파수에서 열처리 전 샘플은 ME 결합상수 및 Q _m은 5600V/cm·Oe 및 200인데 반해 레이저 열처리 후에는 7000V/cm·Oe 및 320까지 향상되었다. 또한 열처리를 진행한 ME 복합체의 교류자기장 감지특성을 측정해봤는데, 23kHz의 주파수에서 최소 0.14pT의 초미세 교류자기장을 감지하는데 성공하였다. 본 논문에서 달성한 ME 변환상수 및 교류자기장 감지특성은 현재까지 보고된 최고의 특성이지만, 레이저의 열처리 공정에 많은 시간이 소모되고 23kHz의 동작주파수는 실제 응용하기에는 너무 높아 적절한 응용분야를 찾기 어려운 단점이 있다.

현재까지 발표된 ME 복합체 자기장 센서는 1kHz 미만의 저주파 영역이 아닌 대부분 수십 kHz대역의 고주파에서 동작하기 때문에 실제 응용에는 무리가 있다. 2017년 재료연구소에서는 500Hz 미만의 미세자기장을 감지하는 ME 복합체 자기센서를 개발하였다.¹⁵⁾ 실험에 사용된 자왜재료는 니켈이고, 압전재료는 단결정 Pb(Mg_1/3 Nb_2/3)O₃-PbZrO₃-PbTiO₃ (PMN-PZT)로 ME 복합체의 자기장 감지 민감도를 측정하기 위해 그림9 (a)와 같은 시스템을 구축하였다. 외부 자기장 노이즈를 제거하기 위해 자기장 차폐박스를 제작하였고, 헬름홀츠 코일에 교류전류를 인가하여 미세한 교류자기장을 발생하였을 때 ME 복합체에서 생성되는 전압을 측정하였다. 이번 연구에서는 다양한 Q _m값을 가지고 있는 압전 단결정을 사용하였는데, 기계적 손실에 따라 high, medium, low-loss라고 명명하였다. 세 가지 단결정의 주파수 변화에 따른 임피던스 분석을 실시해 보았는데, 약 60Hz 및 500Hz에서 공진이 관찰되었으며 low-loss 단결정의 임피던스 값이 가장 큰 것을 알 수 있었다. 압전 단결정의 임피던스가 크면 ME 복합체에서 자기장의 변화에 의해 발생할 수 있는 전압의 크기가 커져 자기장 센싱에 유리한 장점이 있다. ME 복합체의 응용가능 범위를 파악하기 위해 자기장 감지 특성을 측정하였다. 측정은 초기에 ME 복합체에 교류자기장 25μT를 인가하였고, 50pT씩 자기장의 크기를 줄여가며 측정이 가능한 최소 교류자기장의 크기를 찾는 방법으로 진행되었다. 그림9 (b)에서는 공진 주파수인 500Hz의 교류자기장에서 측정된 자기장 감지 결과를 보여주고 있다. high, medium, low-loss의 단결정 ME 복합체를 이용하였을 때, low-loss 단결정 샘플에서 가장 낮은 범위의 교류 자기장 측정이 되었으며 측정 한계 값은 25pT였다. 측정된 자기장 센싱 민감도는 기존의 상용 자기센서인 Hall effect, 플럭스게이트, 거대자기저항효과(GMR) 센서보다 10∼1000배 이상 향상된 우수한 결과이다. 추가적으로 ME 복합체의 자기장 감지 성능을 확인하기 위해 low-loss 단결정 ME 복합체에 2nT의 폭으로 교류자기장의 크기로 계단형태로 올렸다가 내렸을 때 그에 상응하는 모양으로 전압이 출력되는지 확인해 보았다. 그 결과 그림9 (c)에서처럼 교류자기장의 크기를 2nT씩 증가시키고 감소 시켰을 때 뚜렷한 폭으로 ME 복합체의 출력 전압이 증가 및 감소하였으며, 노이즈가 거의 없이 미세 자기장 감지능력이 있는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 500Hz 미만의 저주파에서도 100pT이하의 교류자기장 감지가 가능함을 확인했지만, 추후 생체자기장 영역인 1pT 이하의 교류자기장을 감지하기 위해 재료의 물성, 구조 등의 개선이 필요하다.

앞서 언급하였듯 ME 복합체의 성능을 결정하는 요소에는 크게 압전재료와 자왜재료, 인터페이스의 접착층이 있는데, 이 중 압전재료와 자왜재료의 특성을 개선하여 ME 결합계수를 향상하고자 하는 시도는 많이 있었지만 접착제 최적화를 통한 ME 복합체 성능개선에 관한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 2018년 재료연구소에서는 압전-자왜재료 인터페이스 접착층에서 ME 결합계수에 영향을 미칠 수 있는 요소를 이론적으로 탐구하고 접착층의 최적화를 진행하였다. 최종적으로는 초미세 교류자기장 감지가 가능한 ME 복합체 센서를 개발하였다.¹⁶⁾ 본 연구의 ME 복합체 제작에 사용된 자왜재료와 압전재료는 Metglas와 PMN-PZT 단결정으로 그림10 (a)처럼 여러 장의 Metglas호일을 접착제를 이용해 결합하고, 이를 접착제를 이용해 PMN-PZT와 샌드위치 구조로 결합하였다. 시뮬레이션 툴을 이용하여 분석해본 결과 ME 결합계수에 영향을 미치는 접착층의 주요 물리적 특성은 영률과 두께로 판단되었고, 그림10 (b)와 (c)의 시뮬레이션 결과에 나타난 것처럼 접착제의 영률이 클수록, 접착층의 두께가 얇을수록 ME 결합계수는 상승하였다. 시뮬레이션 결과를 검증하기 위해 Metglas 와 PMN-PZT 복합체 접착제의 영률과 두께를 변화 하였을 때 주파수에 따른 ME 결합계수를 측정하였는데, 그림10 (d)와 (e)에서 나타난 것처럼 영률이 클수록, 두께가 얇을수록 우수한 특성을 보여주었다. 접착제의 물리적/기계적 성질에 따른 특성변화를 보다 심도있게 비교하기 위해 ME 복합체를 교류자기장 감지가 가능한 센서로 이용하였다. 접착층의 영률이 큰 접착제가 우수한 교류자기장 감지특성을 보여주었으며, 117kHz에서 9.2 pT의 초미세 자기장 감지에 성공하였다. 접착층의 두께변화를 주었을 때는 얇을수록 교류자기장 감지 특성이 우수하였으며, 117kHz에서 마찬가지로 9.2 pT의 자기장 감지에 성공하였다. 본 연구에서는 ME 복합체에서 접착층의 물리적/기계적 특성이 ME 변환성능에 영향을 미치는 것을 확인하였고, 접착층의 물성개선 방향을 제시하였다.

기존에 사용되던 다양한 자기센서에 비해 ME 복합체는 우수한 민감도와 저비용, 작은부피, 쉬운 제조법 등의 이점을 가진다. 하지만 미세 자기장 감지 외에 물체의 위치를 추적하는 등 응용분야를 확장하려는 시도는 이루어지지 않았다. 2018년 중국 북경대 연구팀은 1–1 구조의 ME 복합체 여러 개를 배열하여 움직이는 소형의 금속 물체의 위치와 각도, 종횡비 등을 감지하는데 성공하였다.¹⁷⁾ 연구팀은 구형 철의 위치를 감지하기 위해 그림11 (a)과 같이 공진 주파수에서는 5600V/cm·Oe, 1kHz에서는 28V/cm·Oe의 ME 변환계수를 갖는 ME 자기센서를 2차원으로 배열하였다. 이 때, 근접한 3개의 센서들은 각각 공진 주파수를 달리하여 자기감지에 있어서 혼선을 없애고, 필터링 시간을 줄였다. 배열된 ME 자기센서의 금속물체 위치 감지를 위해 그림11 (b)와 같이 바이어스 자기장 속을 구형 철이 이동할 때, 배열된 각각의 ME 자기센서들이 감지하는 자기장 크기의 차이로 인해 물체의 위치가 계산되었다. 또한 그림11 (c) 금속막대의 방향과 종횡비를 감지하기 위한 시스템이다. 먼저 교류전류가 흐르는 코일에서 자기장이 발생하고, 각각 다른 방향과 다른 종횡비를 가진 막대 형태의 금속이 교류자기장 사이를 일정한 속도로 이동할 때 배열된 ME 자기센서들에 감지된 자기장 크기의 차이로 인해 금속막대의 방향과 종횡비를 파악하는 원리이다. 연구팀이 사용한 금속막대는 일정한 속도로 이동하기 때문에 감지된 자기장 신호는 금속막대의 이동한 변위 또는 시간의 함수로 나타낼 수 있고, 그림11 (d),(e)와 같이 방향과 종횡비를 파악할 수 있다. 이 연구는 현재로서는 이론적이고 예비적인 측면이 있지만, 생체자기 영역과 보안 영역에 있어서의 응용을 기대할 수 있고, 기존의 금속감지 또는 이미징 시스템이 갖는 비용과 민감도의 한계를 극복하는 의의를 갖는다.

앞서 언급 하였듯, ME 자기센서는 저주파에서 노이즈가 커 1Hz 이하의 교류자기장을 감지하는 데에 어려움이 있었다. 이를 극복하기 위해 ME 복합체의 구동 주파수 변환기술이 개발되었지만, 이 기술을 이용하면 ME 복합체의 출력이 감소되어 신호의 증폭과정이 필요하다. 2019년 중국 북경대 연구팀에서는 변조된 자기장의 증폭을 이용해 주파수 변환기술이 적용된 센서의 출력 누출을 개선하는 연구를 진행하였다.¹⁸⁾ 본 연구에 사용된 자기센서는 1–1 결합으로 이루어진 ME 복합체이다. 제작된 ME 자기센서는 100Hz의 주파수로 20μT의 반송파 자기장이 가해졌을 때 그림12 (a-i)와 같이 0.2V _pp 의 일정한 출력을 갖는다. 반면 10Hz의 저주파수로 1μ T의 변조 자기장을 추가적으로 가해주면 그림12 (a-ii)와 같이 증폭 변조된 출력을 나타낸다. 그림12 (b)는 증폭 변조된 신호를 참고신호와의 상관감지를 통해 노이즈를 제거하는 과정을 나타낸 모식도인데, 여기서 증폭 변조된 입력신호의 주파수와 참고신호의 주파수가 일치할 때 불균일한 노이즈를 줄여 신호 대 잡음비를 높여준다. 연구팀이 사용한 ME 복합체는 20μT의 참고신호와 함께 100mHz, 1nT의 증폭 변조된 신호가 가해지면 1.2mV의 출력을 갖는다. 그림12 (c)는 변조된 신호에 따른 ME 복합체의 출력을 나타내었는데, 결론적으로 100pT의 자기장을 감지하는 것을 알 수 있다. 100pT 자기장을 감지할 때 배경 노이즈의 영향을 확인하기 위해 그림12 (d)와 같이 100mHz의 주파수에서 출력을 확인하였다. 변조신호의 입력이 없는 경우 배경 노이즈와 비교했을 때 변조신호에 의해 유발된 출력 신호는 확연히 구별될 수 있음을 밝혔다. 100pT의 민감도는 이전의 주파수 변환 방식을 이용한 연구와 비교하여 크게 향상된 결과이다. 본 연구에서 다룬 것처럼 ME 복합체에서 출력되는 신호를 다양한 방법으로 처리하면 성능을 올릴 수 있는 여지가 있기에, 앞으로 관련 연구가 많이 이루어질 것으로 예상된다.

압전모드는 압전체 내부에 정렬된 분극의 방향과 물리적 변형이 일어나는 방향의 관계에 의해 결정된다. 일반적인 세라믹 압전소자에서는 분극의 방향과 변형의 방향이 같은 d₃₃모드 및 분극의 방향과 변형의 방향이 수직인 d₃₁모드가 많이 이용된다. 압전 단결정의 경우 특정 면방향으로 가공했을 때 d₃₂모드의 압전상수가 d₃₁모드에 비해 월등히 높은 경우가 있는데, 앞서 소개한 압전 단결정을 활용한 ME 복합체에서는 d₃₂모드를 사용한 경우가 많았다. 압전 단결정의 d₃₂모드를 ME 복합체에 사용할 시 d₃₁모드 진동에 의한 공진주파수와 d₃₂모드 진동에 의한 공진주파수의 차이가 크지 않다. 비교적 근거리에 위치한 두 공진 주파수는 하베스팅 응용에 있어서는 구동 대역폭을 넓히는 장점을 갖지만, 두 공진 간의 상호작용으로 인해 자기장 감지 민감도에 영향을 줄 수 있다. 이러한 한계점을 해결하기 위해 2019년 영남대 연구팀은 전단모드인 d₃₆모드 PMN-PZT 단결정을 Metglas 와 결합하여 넓은 주파수 대역폭에서 단일 공명모드를 갖는 2–2 결합 ME 복합체를 제작하였다.¹⁹⁾ d₃₆모드는 전단 d₁₅모드처럼 높은 압전상수 및 전기기계 결합계수를 가지며 d₃₁모드처럼 분극이 쉽게 형성되는 이점을 가지는데, 그림13 (a)에서 볼 수 있듯이 d₃₂모드 단결정의 자발분극 방향을 45도 회전하여 모서리 방향으로 자발 분극이 형성되도록 제작되었다. PMN-PZT 단결정은 모드에 따른 ME 복합체의 특성을 비교하기 위해 각각 d₃₁모드, d₃₂모드, d₃₆모드로 준비되었고, Metglas와 에폭시로 접착되어 모드에 따른 ME 변환계수를 확인하였다. 그림13 (b)처럼 각각 다른 모드의 ME 복합체를 주파수에 따른 ME 변환계수로 비교하면, d₃₁모드에 비해 d₃₂모드의 공진 ME 변환계수는 높지만 공진이 둘로 나눠져 나타나게 된다. 반면 d₃₆ 모드의 공진은 단일하게 나타나며 ME 변환계수 값도 d₃₂모드와 근사한 값을 가진다. d₃₆모드의 공주파수는 시뮬레이션 결과(118kHz)와 근사하게 103kHz의 값을 가졌다. 이어서 d₃₆모드 ME 복합체의 공진 주파수(103kHz)와 비공진 주파수(1kHz), 저주파수(50Hz)에서 가해주는 자기장의 방향을 [100]과 [011]로 달리하여 자기장 감지특성을 확인 하였다. 비공진과 저주파수에서는 2nT, 공진주파수에서는 2pT의 민감도를 가지는 것으로 확인되었다. 낮은 주파수에서는 민감도가 수 nT에 그치며 2pT의 민감도를 가지기 위해서는 동작 주파수가 높아지는 한계점이 있지만 ME 복합체의 축의 길이 등을 조절하여 개선한다면 고성능 ME 자기센서로의 응용이 기대된다.