세계최고 수준 교류 전압 국가표준 확립
개발한 교류전압표준기는 최대 2.2 V(볼트)의 교류전압을 발생 및 측정할 수 있으며, 가용 주파수 범위는 극 저주파에서 수 백 Hz(헤르츠)이다. 이 표준기는 미래 국가 전력표준의 핵심 구성요소로 활용될 예정이다. 또한 스마트 그리드(SMART GRID) 사업으로 대표되는 전력(에너지) 효율화에도 큰 역할을 할 것으로 기대된다.
양자현상을 이용해 구현되는 조셉슨 교류표준기의 개발은 현재 선진국을 중심으로 세계 유수의 기관들이 연구자원을 집중 투입하고 있는 연구 분야이다. 이번에 개발한 교류전압표준기는 지난 6월 KRISS 주최로 대전에서 열린 전자기측정국제학술대회(Conference on Precision Electromagnetic Measurements)에서 시연되었다. 또한 세계 최고 수준의 미국 국가표준기관(NIST)의 교류전압표준기에 뒤지지 않는 정확도를 보유하고 있다.
직류전압과 달리 교류전압은 시간에 따라 신호가 변하기 때문에 측정에 있어 많은 어려움이 따른다. 또한 일반적인 교류전압은 기본파 외에 서로 다른 주파수를 가진 여러 미세 신호들이 섞여있는 경우가 대부분이다. 이번에 개발한 표준기는 기본파뿐만 아니라 혼재하는 미소 신호의 전압과 위상을 정확히 측정할 수 있다.
김문석 박사는 “미세 신호에서부터 대전력에 이르기까지 얼마나 정확하게 측정하느냐가 바로 국가경쟁력의 지표”라며 “그동안 인공물에 의존했던 교류 표준을 양자현상을 이용한 절대 불변의 표준으로 대체하는 것은 매우 중요하며 이미 미국이나 독일 등 선진국은 양자현상을 기반으로 한 전력표준을 개발해 활용하고 있다.”고 말했다.
이번 기술 개발로 교정기관 및 산업체에서 널리 사용되고 있는 열/전압변환기의 정확한 성능평가도 가능해졌다. 또한 전력계, 지진계, 아날로그-디지털 변환기 등 대부분의 전기관련 측정 장비에 활용할 수 있어 관련제품의 품질 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 전망된다.
연구팀은 앞으로 교류전압표준기의 측정 범위를 10 V, 수 kHz 수준까지 확장시키는 연구를 지속적으로 수행할 계획이다.
한국표준과학연구원 개요
국가측정표준 정점이며 가장 앞서가는 측정을 연구하는 대덕연구단지내의 출연연구기관입니다.
웹사이트: http://www.kriss.re.kr
연락처
한국표준과학연구원 전자기센터
김문석 박사
042-868-5725
