MRI서 자기장 만드는 '초전도 전자석' 발열 문제···구리(Cu) 감싸면서 무거워져
전기연 연구팀, '스마트 인슐레이션' 기술로 전류 나눠···구리 사용 대폭 줄여

의료기기 MRI에 들어가는 초전도 전자석의 크기와 무게를 줄일 수 있는 기술이 개발됐다.

한국전기연구원(원장 최규하)은 김석환·조영식 초전도연구센터 박사팀이 스마트 인슐레이션(Smart Insulation) 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 
MRI는 인체에 수십만 헤르츠(Hz)의 고주파 자기장을 송신한 뒤, 인체 내부 수소 원자핵에서 나온 영상 신호를 2·3차원 단면상으로 보여준다. 자기장이 클수록 영상의 해상도가 높아지기 때문에 대부분의 MRI에는 강력한 자기장을 만드는 '초전도 전자석'이 들어있다. 

그러나 초전도선에 전기가 일정량 이상 흐르면 어느 한 부분이 초전도 상태를 벗어나고 결국 발열과 함께 타버린다. 현재 발열을 줄이기 위해 기존보다 약 10배 많은 양의 구리(Cu)를 초전도선에 두르면서 MRI의 부피와 무게가 커졌다.

연구팀은 초전도선의 발열 문제를 보완하면서 구리의 양도 줄이는 '스마트 인슐레이션(Smart Insulation)' 기술을 개발했다. 이 기술은 초전도선이 평상시에 절연 기능을 수행하다가, 발열이 생기면 자동으로 '도전재'로 변해 전류가 선과 선 사이를 건너갈 수 있게 해준다.

기존에는 각 선에 전류를 감당할 많은 양의 구리를 넣어야 했지만, 스마트 인슐레이션 기술을 활용하면 발열 시 초전도선 인근의 선들이 전류를 나눠 감당하기 때문에 초전도선을 감싸는 구리를 대폭 줄일 수 있다. 

초전도선이 발열 시 1개 선 안에서 전류를 흐르게 하는 기존 기술(왼쪽)과 발열 시 주변 선들과 전류를 나누는 스마트 인슐레이션 적용 절연 기술을 나타낸 그림. <그림=전기연 제공>
초전도선이 발열 시 1개 선 안에서 전류를 흐르게 하는 기존 기술(왼쪽)과 발열 시 주변 선들과 전류를 나누는 스마트 인슐레이션 적용 절연 기술을 나타낸 그림. <그림=전기연 제공>
김석환 박사는 "MRI에 스마트 인슐레이션 기술을 적용하면 구리 양을 절반 이하로 줄일 수 있고, MRI 크기 역시 반으로 줄일 수 있다"며 "이번 기술이 MRI의 소형화와 경량화에 기여할 것"이라고 말했다.

연구팀은 국내를 포함한 5개 국가에 이번 기술의 특허를 출원하고 기술이전과 상용화를 추진 중이다. 

 스마트 인슐레이션 기술 적용 전과 후를 비교한 그림. <그림=전기연 제공>
스마트 인슐레이션 기술 적용 전과 후를 비교한 그림. <그림=전기연 제공>

김석환 박사(왼쪽)와 조영식 박사가 크기와 무게가 줄어든 초전도 전자석 모형을 들고 있다. <사진=전기연 제공>
김석환 박사(왼쪽)와 조영식 박사가 크기와 무게가 줄어든 초전도 전자석 모형을 들고 있다. <사진=전기연 제공>
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