영하 271도(2K) 극저온 냉각장치 국내최초 개발
이번에 개발한 기술은 가속기 빔의 안정적 가속을 위해 진공상태인 초전도 가속관 내부를 최적의 온도조건인 영하 271도(2K) 상태로 만드는 극저온 냉각기술로 국가 신성장거점인 국제과학비즈니스벨트 내 중이온가속기의 성공적 구축에 필수적인 기술이다.
사업단은 이를 위해 ’13년도 중반부터 개발에 착수해 초유체 헬륨을 생성하여 초저온·저진공 상태에서 누설없이 보관하는 대용량(30W)1)냉각장치를 자체 설계(’13.9월~’14.3월)한 후 국내 산업체들과 함께 장치제작과 시스템 설치, 예비시험 등을 마치고(’14.3월~’15.6월), 최근 이를 활용한 2K 실험2)을 국내 최초3)로 성공했다.(’15.10월)
이러한, 초유체 헬륨의 대량생성 기술구현은 프랑스, 독일, 미국, 일본 등 세계 약 10개국 정도만 가능하다.
이번 산·연(産·硏) 협력을 통한 영하 271도(2K) 극저온 냉각장치 개발 및 실험성공으로 압력제어 기술과 열 차폐 설계 분야의 국내기술 수준이 크게 진일보하게 되었다.
아울러 ’21년에 완공될 과학벨트 중이온가속기를 활용한 기초연구 및 활용연구가 보다 활성화되고, 산업분야의 기술파급도 클 것으로 보인다.
디지털 혁명의 필수 원소인 실리콘(Si)이 별의 내부(30억도)에서 생성되는 장면을 2K 환경의 초전도 가속기를 운전하여 재현할 수 있고, 2K 조건에서 대형·대규모 물성연구가 가능해, 가속기 활용연구가 극대화될 전망이다.
2K 구현에 사용된 액체헬륨 압력제어 기술은 지상 송전분야의 초전도 케이블 실험 등에 필요한 온도/압력 제어시스템에 활용이 가능하고 초유체 헬륨 누설이 없고 단열효과가 우수한 저온유지 용기 제작 노하우는 의료분야 MRI용 헬륨 용기 제작에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
또한 극저온 냉각장치 제작기술을 국내에서 보유하게 됨으로써 중이온가속기 구축비용의 절감효과*와 국산화 제작에 참여한 국내 업체들의 향후 해외진출 효과를 동시에 달성할 수 있을 것으로 보인다.
웹사이트: http://www.msit.go.kr/web/main/main.do
연락처
미래창조과학부
김민정 주무관
02-2110-2674