자기공명영상장치(MRI)에 활용되는 초전도자석의 안정성을 높이면서 기존의 절반 가격에 생산할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다.
한국전기연구원 초전도연구센터 배준한 박사(사진)팀은 기존 초전도자석에 비해 원가를 절반 가량 줄이면서 열적 안전성을 높인 '전도냉각형 초전도자석'을 개발했다고 21일 밝혔다.
초전도자석은 특정 온도에서 전기저항이 '0'이 되는 초전도체를 이용해 손실 없이 큰 전류를 전송할 수 있어 MRI나 초전도 자기분리기, 전자가속기, 핵융합발전 등 초전도 전기기기에 활용되고 있다.
하지만 초전도 상태를 유지하려면 비싼 액체헬륨이나 액체질소 등의 냉매가 필요하고, 극저온 용기의 구조가 복잡하고 유지비용이 많이 든다. 내부압력이 급속히 상승하면 극저온 용기가 폭발할 위험도 있다.
이로 인해 최근에는 값비싼 냉매를 사용하지 않고 구조가 단순한 전도냉각형 초전도자석 개발에 극저온 냉동기를 이용한 기술개발이 진행되고 있으나, 핵심 기술을 일본 기업이 독점하고 있었다. 일본 기업의 기술은 냉각성능이 떨어져 초전도자석 충전속도가 느리고, 사고 시 과열로 인해 타버리는 위험성이 있다.
연구팀은 진공단열의 최적화 설계를 적용해 극저온 용기로 들어오는 복사열 침입량을 최소화하면서 전류가 흐를 때 발생하는 저항열의 유입을 차단하는 방법으로 초전도자석의 충전속도를 7배 가량 높였다. 또 생산 원가를 절반으로 낮췄다.
배준한 박사는 "빠른 시간 내 관련 기술을 적용해 전도냉각형 초전도 MRI와 초전도 자기분리기 등을 상용화해 의료, 환경, 에너지 등의 분야에 널리 쓰이도록 해 초전도산업 활성화에 기여하겠다"고 말했다.
이준기기자 bongchu@dt.co.kr
전기연 배준한 박사팀이 개발한 전도냉각형 초전도자석의 모습으로, 열적 안전성을 높이면서 저렴하게 제작할 수 있다. 전기연 제공
