한국전기연구원(원장 박경엽)은 배준한 초전도연구센터 책임연구원팀이 원가를 크게 낮추고 안정성은 대폭 높인 '전도냉각형 초전도 자석' 개발에 성공했다고 21일 밝혔다.

초전도체는 특정온도에서 전기저항이 0으로 큰 전류를 손실없이 전송할 수 있다. 하지만 기존 초전도 자석은 초전도 상태를 유지하기 위해 비싼 액체헬륨이나 액체질소 등 냉매가 필요하고 주기적으로 냉매를 충전해야 하는 불편함이 있다.

무엇보다 유지비용이 많이 들고 사고 발생시 액체헬륨이 기화될 경우 용기 폭발의 위험성도 따르는게 사실이다.

이에 따라 최근에는 극저온 냉동기를 이용한 '전도냉각형 초전도 자석' 개발이 활발하다. 이는 값비싼 액체헬륨을 사용하지 않아 운전 비용이 10분의 1 수준으로 낮고 크기가 작다는 장점이 있다. 하지만 충전속도가 느리고 사고시 과열로 초전도 자석이 타버리는 위험성을 안고 있었다.

연구팀은 극저온 단열 최적화와 저손실 금속계 초전도선 적용을 통해 이런 문제를 해결했다. 우선 진공 단열의 설계를 적용, 극저온용기로 들어오는 복사열 침입량을 최소화해 극저온 단열이 가능하게 했다.

또 금속 전류도입선과 초전도코일 사이에 고온초전도 전류도입선을 삽입, 저항열이 초전도코일로 유입되는 것을 차단했다. 이어 유연성이 우수한 테이프 형상의 고온초전도선을 적용, 단선되는 사고도 방지하고 약간의 기계적 오차가 발생해도 조립이 가능하도록 했다.

이를 통해 연구팀은 초전도 자석의 속도를 7배 가량 높였다. 내부 열경로의 최소화와 단순화로 전도냉각형 초전도 자석 크기를 줄이고 원가절감에 성공했다.

연구팀은 전도냉각형 MRI용 초전도 자석과 폐수 정화, 재활용 분야에서 지속적으로 요구하는 전도냉각형 초전도 자기분리기의 제조기술 등을 국내 기업으로 이전하고 공동연구를 진행할 예정이다.

배준한 책임연구원은 "원가절감 전도냉각형 초전도자석 개발로 기존의 초전도자석은 고가이고, 유지비용이 많이 들며 위험하다는 인식을 획기적으로 바꿀 수 있는 계기가 될 것"이라며 "빠른 시일 내 전도냉각형 초전도 MRI와 초전도 자기분리기 등의 상품화를 가능하게 해 의료, 환경, 에너지 분야 등 미래의 먹거리로 각광받고 있는 초전도 산업 활성화에 크게 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.