전도냉각

[KERI TV] 의료, 전력, 환경까지! 가성비 갑 초전도 기술

초전도 현상은 극저온에서 전기저항이 완전히 사라져 에너지 손실 없이 대용량의 전류를 전송할 수 있는 혁신적인 물리 현상입니다. 한국전기연구원은 이러한 특성을 활용하여 1.5 테슬라 및 3.0 테슬라 MRI용 초전도 자석 설계 기술을 독자적으로 확보하며 의료 산업의 발전을 이끌어왔습니다. 하지만 기존의 초전도 자석은 냉각을 위해 고가의 액체 헬륨을 필수적으로 사용해야 했으며, 기화를 막기 위한 복잡한 진공 단열 챔버와 무거운 중량 때문에 냉각 성능과 비용 측면에서 많은 제약이 따랐습니다. 연구팀이 새롭게 개발한 전도냉각형 초전도 자석은 기존의 액체 헬륨 방식에서 벗어나 전기만으로 작동하는 극저온 냉동기를 적용한 혁신적인 성과입니다. 이를 통해 장치의 가격과 중량을 절반 이하로 낮출 수 있었으며, 저손실 초전도선 덕분에 충전 속도가 기존보다 7배 이상 빨라져 운용 효율이 극대화되었습니다. 또한 NbTi 초전도선과 YBCO 타입의 유연한 전류 리드를 채택하여 냉각 시 발생할 수 있는 단선 사고를 방지했으며, 조립 과정에서의 기계적 오차까지 수용할 수 있는 높은 안정성을 확보했습니다. 이번 기술 개발은 초전도 자석의 패러다임을 전환하여 의료용 MRI부터 전력 및 환경 분야에 이르기까지 광범위한 상용화의 길을 열었습니다. 전류 리드와 코일 사이에 고온 초전도체를 삽입해 상온의 저항열 유입을 완벽히 차단한 설계는 장치의 신뢰도를 높여주며, 향후 고효율 모터나 발전기 같은 차세대 전력 기기의 핵심 경쟁력이 될 것입니다. 뿐만 아니라 오폐수 처리 장치나 자력 선별기 등 환경 정화 기술에도 적용되어 초전도 기술이 우리 사회 전반에 범용적으로 기여하는 가치 있는 기술로 거듭날 전망입니다.