전기硏 하홍수·박인성 박사팀

인공태양(핵융합 장치)이나 병원 MRI(자기공명영상) 장비의 성능을 좌우하는 핵심 부품인 ‘초전도 자석’의 파손을 막고 품질을 획기적으로 높일 수 있는 초정밀 검사 기술이 세계 최초로 국내 연구진에 의해 개발됐다.

7일 한국전기연구원(KERI)에 따르면 연구원 극저온기기연구센터 하홍수·박인성 박사팀이 종이보다 얇은 테이프 형태의 ‘고온초전도 선재’ 두께와 폭을 접촉 없이 3차원으로 정밀하게 연속 측정하는 시스템을 개발했다. 고온초전도 선재는 특정 온도 이하에서 전기저항이 ‘0’이 돼 전력 손실 없이 대용량 전류를 보내는 ‘꿈의 소재’다. 이를 두루마리 휴지처럼 수백 번 촘촘하게 감아 강력한 초전도 자석을 만든다.

문제는 수백 겹을 감는 과정에서 발생하는 미세한 두께 오차다. 이것이 수백 번 쌓이면 두루마리 휴지가 삐뚤게 감기듯 자석 전체가 일그러진다. 이로 인해 특정 부위에 힘이 쏠려 자석이 깨지거나 자기장이 불안정해지는 치명적인 결함이 발생해 왔다.

연구팀은 옛날 영사기처럼 선재를 감아 넘기는 ‘릴투릴(Reel-to-Reel)’ 이송 장치에 상하 대향형 색채 공초점 레이저 센서를 결합해 이 난제를 해결했다. 이 시스템은 선재가 시간당 100m 속도로 빠르게 이동하며 진동하는 환경에서도 초미세먼지보다 작은 ±1.5㎛ 이하의 오차 범위로 3차원 입체 형상을 정밀 측정해 낸다.

이번 연구 성과는 초전도 응용 분야 최고 권위 학술지인 ‘IEEE Transactions on Applied Superconductivity’에 2024년부터 2026년에 걸쳐 3편의 논문으로 연이어 게재됐으며, 미국 특허 등록과 국내외 특허 출원까지 마쳐 독보적인 기술력을 입증했다.