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기초연, 냉매없는 초전도 자석 국내 최초로 개발 목록

조회 : 4293 | 2008-10-22

“MRI 등 자기의료, 실험장치 효율성 크게 증대될 것”

자기공명영상(MRI) 촬영장치 등 의료기기에 사용되는 ‘초전도 자석’의 효율성을 크게 높일 수 있는 기술이 개발됐다.

초전도자석은 몇몇 특수합금이 극저온에서 저항이 0이 된다는 사실을 활용해 초저온 상태에서 높은 자기장을 얻는 일종의 ‘전자석’이다. 기존에는 고가의 액체헬륨, 액체질소 등으로 냉각시키는 초전도자석을 사용해왔다. 특히 기존장치는 대형 냉매시설이 없으면 운용이 불가능하다는 점에서 각종 실험장비 제작의 걸림돌이 돼 왔다.

한국기초과학지원연구원 고기자장 연구팀은 17일 냉매를 일체 사용하지 않고 소형냉동기를 흡열원으로 삼는 기술을 개발했다고 밝혔다. 열전도 현상을 이용해 냉각하는 ‘전도냉각기술’을 개발해 시연에 성공했다는 것.

이 ‘전도냉각형 초전도자석 시스템’(사진)은 소형냉동기만을 사용해 NbTi(니오브티탄, 초전도선재의 재료)의 온도를 4 K(-269.15℃)이하의 극저온으로 낮추고서 초전도 자석 현상을 발생시키는 것이 가능하다. 연구팀 관계자는 “이 기술을 이용하면 전기가 있는 어느 곳에서나 초전도자석을 이용한 고자기장을 얻을 수 있다”고 밝혔다.

연구팀은 이미 3T(테슬라, 1T는 지구자기장의 2만배) 수준의 높은 자기장을 발생시키는데 성공했으며 “4.9 K (-268.25℃) 이하의 온도로 3주일 이상의 실험에서도 안정적으로 운전할 수 있었다”고 설명했다.





우리나라에서는 그간 초전도 자석을 영국, 일본 등 외국에서 전량 수입하여 실험에 사용해 왔다. 연구팀은 “앞으로 고자기장의 실용화와 국내 산업현장에서의 활용 등 관련 분야에 대한 개발과 이용이 가속화 될 것으로 기대된다”고 전했다.

연구개발을 총괄한 김동락 박사(사진)는 과거 한국형핵융합시험로 KSTAR의 초전도선재 연구를 담당했던 인물로 국내에서 몇 안되는 초전도 기술 전문가로 꼽히고 있다. 김 팀장은 “이번 초전도기술 개발은 대형장비 보다는 소형 초전도 장비에 적합한 기술”이라며 “연구 및 산업 현장의 기술 및 제작지원도 고려하고 있다”고 밝혔다.

연구팀은 앞으로 7T 이상의 고자기장 전도냉각형 초전도자석시스템을 개발할 예정이다. 기초연 측은 이 기술의 활용분야로 생체물질분리, 환경 오폐수 처리, 자원회수 등의 연구를 위한 자기분리기술 개발, 미소중력(무중력) 발생장치 개발, 나노소자 및 반도체 특성연구, 자기물성연구 등을 꼽고 있다. 이 연구는 정부의 탑브랜드(Top Brand) 연구기관 지원사업의 일환으로 진행됐다.


전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com




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자석 ,자기장 ,전기
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