전자기표준 선진국 반열에
지난 1962년 B.D 조셉슨은 2개의 초전도체가 매우 얇은 막을 사이에 두고 있으면 터널효과로 전자가 특수한 쌍를 이루며 절연막을 통과한다는 것을 예측했다.
이를 조셉슨 효과라고 부른다.
P.W 앤더슨 등이 실험적으로 확인한후 조셉슨 효과는 외부 자기장에 민감하게 반응하는 것을 이용해 자기장 ,전류,전압 등의 고감도 측정장치 개발에 응용돼왔다.
1976년부터는 전압 표준으로 조셉슨 효과가 이용된다.
이외에도 조셉슨 효과를 이용한 소자는 고분해능 레이저나 초고속 네트워크 스위치 등에 쓸 수 있다. 이는 초전도체를 이용해 소비전력이 거의 들지않고 초고속 정보처리에 응용할 수 있기 때문이다.
한국표준과학연구원 전기ㆍ자기그룹(그룹장 김규태)은 전기 및 자기와 관련한 국가표준을 확립하고 유지,보급하는 연구를 핵심기능으로 하고 있다.
이 그룹은 이중 전기분야의 핵심인 조셉슨 전압표준과 양자홀 저항표준을 주요 연구토픽으로 삼고 있다.
전기 및 자기표준은 산업체 전반에 기초가 되고 영역이 넓다는 특징을 갖고 있다.
지난 1993년 이 그룹은 1V 표준전압용 조셉슨 소자를 개발했고 성능을 지속적으로 향상시키는 연구를 해 현재는 10V급으로 높였다.
1V가 나오는 조셉슨 접합소자의 개수를 10개 늘여 연결한것.
조셉슨 소자를 개발하기 전까지 전압측정에 쓰는 소자는 전량 해외에서 들여왔다.
작지만 1개당 가격이 2만5000달러에 달한다.
가격도 문제지만 조셉슨 효과를 이용한 소자는 응용분야가 많기 때문에 자체 기술 확보는 기초기술기반 확충면에서도 중요하다.
이 그룹은 조셉슨전압표준의 국제 비교에서 선진7개국(G7) 수준에 들어있다는 평가를 받았다. 이분야는 미국의 표준연구기관인 PTB가 가장 앞서있다고 한다.
최상위 표준이기 때문에 조셉슨 전압 표준기는 전국 35개 국가교정기관에서 보유하고 있는 전자식 전압표준기를 교정할 때 주로 쓴다.
이 그룹은 직류 조셉슨 효과를 이용하는 직류전압 표준에서 한발 나아가 0.1V의 교류전압 표준 구현 연구를 추진하고 있다.
이런 교류전압 표준을 까다롭다.
직류를 교류전압으로 변환할 때 나오는 오차를 정확하게 평가해 보정해줘야하는데 PTB같은 일부 선진 표준기관에서 기술을 확보하고 있을 정도다.
이그룹은 또 차세대 초전도 응용기술개발분야 프론티어 연구개발사업의 전기분과에 참여해 초고속 초전도 마이크로 프로세서 개발에도 나서고 있다.
일종의 수동적 전기량 표준인 저항분야에서 양자홀 효과를 이용하는 저항표준도 연구중이다.
저항은 극저온으로 내려가면 일정한 저항값을 보이는 현상이 나타나는데 이를 표준에 활용한다.
이 그룹은 지난 1995년 6.4㏀의 양자홀 저항표준기 시스템을 개발해 정확도를 높이기위해 1Ω까지 낮추는 것을 목표로 도전하고 있다.
이 표준기도 현재는 직류 저항에 해당되는데 조셉슨 전압표준기처럼 교류 양자홀 저항표준기를 개발하는데 힘쓸 계획이다.
김규태 그룹장은 "SI기본단위중 중요한 표준영역을 담당하고 있고 전자기 계측이 산업전반에 광범위하게 활용되는 것인 만큼 선진국 수준의 표준을 확립하는데 주력하겠다"고 말했다.
지난 1962년 B.D 조셉슨은 2개의 초전도체가 매우 얇은 막을 사이에 두고 있으면 터널효과로 전자가 특수한 쌍를 이루며 절연막을 통과한다는 것을 예측했다.
이를 조셉슨 효과라고 부른다.
P.W 앤더슨 등이 실험적으로 확인한후 조셉슨 효과는 외부 자기장에 민감하게 반응하는 것을 이용해 자기장 ,전류,전압 등의 고감도 측정장치 개발에 응용돼왔다.
1976년부터는 전압 표준으로 조셉슨 효과가 이용된다.
이외에도 조셉슨 효과를 이용한 소자는 고분해능 레이저나 초고속 네트워크 스위치 등에 쓸 수 있다. 이는 초전도체를 이용해 소비전력이 거의 들지않고 초고속 정보처리에 응용할 수 있기 때문이다.
한국표준과학연구원 전기ㆍ자기그룹(그룹장 김규태)은 전기 및 자기와 관련한 국가표준을 확립하고 유지,보급하는 연구를 핵심기능으로 하고 있다.
이 그룹은 이중 전기분야의 핵심인 조셉슨 전압표준과 양자홀 저항표준을 주요 연구토픽으로 삼고 있다.
전기 및 자기표준은 산업체 전반에 기초가 되고 영역이 넓다는 특징을 갖고 있다.
지난 1993년 이 그룹은 1V 표준전압용 조셉슨 소자를 개발했고 성능을 지속적으로 향상시키는 연구를 해 현재는 10V급으로 높였다.
1V가 나오는 조셉슨 접합소자의 개수를 10개 늘여 연결한것.
조셉슨 소자를 개발하기 전까지 전압측정에 쓰는 소자는 전량 해외에서 들여왔다.
작지만 1개당 가격이 2만5000달러에 달한다.
가격도 문제지만 조셉슨 효과를 이용한 소자는 응용분야가 많기 때문에 자체 기술 확보는 기초기술기반 확충면에서도 중요하다.
이 그룹은 조셉슨전압표준의 국제 비교에서 선진7개국(G7) 수준에 들어있다는 평가를 받았다. 이분야는 미국의 표준연구기관인 PTB가 가장 앞서있다고 한다.
최상위 표준이기 때문에 조셉슨 전압 표준기는 전국 35개 국가교정기관에서 보유하고 있는 전자식 전압표준기를 교정할 때 주로 쓴다.
이 그룹은 직류 조셉슨 효과를 이용하는 직류전압 표준에서 한발 나아가 0.1V의 교류전압 표준 구현 연구를 추진하고 있다.
이런 교류전압 표준을 까다롭다.
직류를 교류전압으로 변환할 때 나오는 오차를 정확하게 평가해 보정해줘야하는데 PTB같은 일부 선진 표준기관에서 기술을 확보하고 있을 정도다.
이그룹은 또 차세대 초전도 응용기술개발분야 프론티어 연구개발사업의 전기분과에 참여해 초고속 초전도 마이크로 프로세서 개발에도 나서고 있다.
일종의 수동적 전기량 표준인 저항분야에서 양자홀 효과를 이용하는 저항표준도 연구중이다.
저항은 극저온으로 내려가면 일정한 저항값을 보이는 현상이 나타나는데 이를 표준에 활용한다.
이 그룹은 지난 1995년 6.4㏀의 양자홀 저항표준기 시스템을 개발해 정확도를 높이기위해 1Ω까지 낮추는 것을 목표로 도전하고 있다.
이 표준기도 현재는 직류 저항에 해당되는데 조셉슨 전압표준기처럼 교류 양자홀 저항표준기를 개발하는데 힘쓸 계획이다.
김규태 그룹장은 "SI기본단위중 중요한 표준영역을 담당하고 있고 전자기 계측이 산업전반에 광범위하게 활용되는 것인 만큼 선진국 수준의 표준을 확립하는데 주력하겠다"고 말했다.
