‘초전도 영구전류’원천기술 개발 … MRI 해상도 획기적 개선 길 열려

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2006-11-01 15:35

시흥--(뉴스와이어)--세계적 학술지 ‘피지카 C’ 최근호에 게재 큰 관심 모아

- 차세대 초전도 선재 ‘coated conductor’ 이용, 초고자장 영구 전류모드 구현
- 세계 최초 ‘wind and flip 방법’ 개발, 기존의 ‘초전도 접합기술’ 한계 극복
- 고해상도 MRI 등 적용 30테슬라급 정밀 고자장 ‘초전도 자석’ 개발 획기적 전기 마련

고해상도 MRI(자기공명영상진단장치), NMR(핵자기공명) 등 초전도 전력기기에 필수적인 정밀 고자장 초전도 자석의 개발을 위한 핵심기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국산업기술대학교(총장 최홍건) 초전도응용연구소 홍계원 교수(지식기반기술ㆍ에너지대학원) 연구팀은 최근 차세대 초전도 선재로 불리는 coated conductor를 이용, 초 고자장 영구전류모드를 구현할 수 있는 원천기술을 개발했다고 발표했다.

이 연구팀은 coated conductor로 제작한 초전도 권선의 양 끝을 기존의 물리적 접합이 아닌 ‘wind and flip 방법(감아 넘기기 방법)’으로 고자장이 같은 방향으로 영구히 흐르도록 배열하는, 이른바 ‘고자장 영구전류모드’의 시험작동에 성공했다고 밝혔다.

홍 교수 연구팀이 세계최초로 개발한 ‘wind and flip’방법은 기존의 초전도 접합기술을 대체할 수 있는 신기술. 일반적으로 초전도 자석이 영구전류모드로 안정적인 자장을 발생시키기 위해서는 권선의 양 끝에 완전한 초전도 접합이 이뤄져야 한다. 그러나 차세대 선재로 각광받는 coated conductor를 이용한 초전도 접합기술이 아직 개발되지 않아, 그동안 강력한 자기장을 발생시킬 수 있는 초전도 자석의 제조에 응용하기가 어려웠던 난제를 해결한 것이다.

이번에 개발된 기술은 분할된 두개의 초전도 권선에 물리적 접합을 가하지 않고도 자장의 방향이 같아지게 배열할 수 있는 방법으로, 초전도 접합기술의 한계를 뛰어 넘을 수 있는 핵심기술이다. 즉, 두개로 분할돼 자장의 방향이 각각 다른 권선 가운데 하나를 자장 축에 수직한 방향으로 180도 회전시킴으로써, 초전도 전류에 의한 자기장이 같은 방향으로 영구히 흐르도록 하는 원리다.

이 기술이 상용화될 경우, 최고 30테슬라(T;Tesla)급의 초고자장을 안정적으로 발생시킬 수 있는 초전도 자석의 개발이 가능해져, 기존보다 해상도와 정확도가 높은 MRI 및 NMR 등이 앞당겨 선보일 수 있을 것으로 예상된다. 뿐만 아니라 자장이 높을수록 단백질의 특성을 기존보다 빠르게 분석할 수 있기 때문에 생명공학 및 기초과학 분야의 기술 발전을 촉진시킬 수 있을 것으로 기대된다.

홍 교수는 “영구전류모드를 구현해 주는 박막형 선재인 coated conductor는 많은 장점에도 불구하고 그동안 초전도 접합기술이 개발되지 않아 이를 이용한 고자장 자석 개발에 어려움이 많았다”며 “특히 이 선재는 금 소모재를 사용하기 때문에 기존 선재의 피복재로 사용되어온 은에 비해 가격이 저렴해 각종 초전도 전력기기 등에도 널리 응용될 수 있을 것”이라고 밝히고 “현재 이 기술을 이용한 초전도 자석 개발을 위해 연구력을 집중하고 있다”고 덧붙였다.

한편, 홍 교수 연구팀은 이번 연구결과를 유명 학술지 ‘피지카 C’ 최근호에 싣고 지난 8월 미국에서 열린 국제초전도응용학회(Applied Superconductivity Conference 2006, seattle, WA)에서 발표해 큰 관심을 모았다.

※참고 설명
▶ coated conductor(국문명칭 없음): 얇은 박판형 금속테이프에 산화물 초전도체를 코팅하 여 만드는 (단위 단면적당 흘릴 수 있는 전류가 1 MA/cm2 이상인) 초전도 선재.

▶ 30테슬라(T;Tesla): 생체 단백질 분석을 위해서는 1.2 GHz 급의 주파수를 가지는 NMR system 이 필요하며 NMR system 의 주파수는 42.5 MHz/Tesla 로서, 1.2 GHz 급 NMR system 을 위해서는 28.1 T 급의 초전도 자석이 필요함. 현재 세계 최고수준은 23T 급의 초전도 자석이 개발되어 있음.

한국산업기술대학교 개요
1998년 산업자원부의 지원으로 설립된 한국산업기술대학교는 산학이 협력하여 기술경쟁력을 높이고 기업에서 필요로 하는 우수한 전문기술인력을 양성할 목적으로 국내에서는 유일하게 국가산업단지내(국내 최대 中企밀집단지인 반월시화산업단지)에 설립된 산학협력 중심대학이다. 설립 이래 대학이 보유한 고급두뇌와 최첨단 연구장비를 기업과 함께 공유하여 산업체의 기술경쟁력을 높여주고 산업현장에서 필요로 하는 현장적응력이 뛰어난 고급엔지니어를 양성함으로써 국가 산업경쟁력을 제고해 나가고 있다. 특히 ‘국내 최대 中企단지의 중심’이라는 산업입지를 최대한 활용하여 대학 자체를 'Industrial Park화'하고, 대학은 산업현장을 캠퍼스로, 산업체는 대학을 연구개발실로 활용하는 적극적인 산업체 지향정책을 펴 나가고 있는 산학협력의 모델로 평가받고 있다.

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