무절연 고온초전도 자석 만든 한승용 서울대 교수 ‘이달의 과학기술인상’

2021.03.31 12:00
한승용 서울대 전기정보공학부 교수. 과학동아DB
한승용 서울대 전기정보공학부 교수. 과학동아DB

초소형·초경량 무절연 고온초전도 자석을 개발해 전기전자 기반 산업 경쟁력을 강화한 한승용 서울대 전기정보공학부 교수가 ‘이달의 과학기술인상’을 받는다.

 

과학기술정보통신부는 이달의 과학기술인상 4월 수상자로 한 교수를 선정했다고 31일 밝혔다. 이달의 과학기술인상은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구자를 매월 1명 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만원을 수여하는 시상이다. 

 

한승용 교수는 초소형 무절연 고온초전도 자석을 개발하고 직류 자기장 세계 신기록을 달성해 초전도자석 연구의 국제적 위상을 높인 공로를 높게 평가받았다. 

 

절대온도 0도(영하 273.15도)의 극저온에서 전기저항이 0에 가까워져 전류를 손실 없이 전송할 수 있는 현상을 초전도 현상이라고 한다. 초전도 현상을 만들려면 극저온 환경을 갖춰야 하기 때문에 비교적 고온에서 초전도 현상을 구현하려는 고온초전도 연구가 활발히 이어지고 있다. 

 

고온초전도 현상이 1986년 처음 밝혀진 뒤 항공기나 선박 등에 필요한 대형전기추진시스템, 진단용 자기공명영상(MRI), 신약개발 분석 장비 등 산업 전반에 파급 효과를 불러왔다. 하지만 순간적으로 초전도 특성이 사라지는 ‘퀜치’ 현상과 이로 인해 고온초전도 자석이 타버리는 문제가 있었다. 

 

서울대 한승용 교수팀이 미국 국립고자기장연구소(NHMFL)와 공동으로 45.5 T 직류 자기장 세계기록을 달성한 무절연 고온 초전도 자석.서울대 제공
서울대 한승용 교수팀이 미국 국립고자기장연구소(NHMFL)와 공동으로 45.5 T 직류 자기장 세계기록을 달성한 무절연 고온 초전도 자석.서울대 제공

 

이 문제를 해결하기 위해 기존 고온초전도 자석은 테이프 형태의 초전도선 사이에 절연체를 넣었다. 한승용 교수는 절연체를 없앤 ‘무절연 고온초전도 자석’을 개발했다. 기존 세계 최고 성능의 초전도 자석(총 무게 35t)에 비해 크기와 무게를 100분의 1로 줄인 초소형·초경량 초전도 자석을 개발한 것이다. 이를 통해 지난 20여년 간 깨지지 않았던 직류 자기장 최고 기록인 44.6테슬라의 벽을 넘어 45.5테슬라를 달성하는 데 성공했다. 

 

개발된 무절연 고온초전도 자석은 직경 34mm, 길이 53mm에 불과하지만 에너지 밀도는 50배에 달해 다양한 산업에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

 

한승용 교수의 연구결과는 2019년 6월 13일 국제학술지 ‘네이처’에 소개됐다. 미국 핵융합 벤처기업 MIT-CFSrk 차세대 초소형 핵융합 장치 개발을 위해 한 교수의 기술을 활용중이다. 

 

한승용 교수는 “이번 연구는 초전도 자석의 패러다임을 바꾼 것으로 평가받는 무절연 고온초전도 기술을 실증했다는 데 의미가 있다”며 “바이오, 의료, 에너지, 수송, 환경, 국방 등 다양한 산업 분야에 적용될 것으로 기대한다”고 말했다. 

 
한승용 교수가 처음으로 무절연 초전도 자석의 개념을 제안한 2011년 논문이다. 과학동아DB
한승용 교수가 처음으로 무절연 초전도 자석의 개념을 제안한 2011년 논문이다. 과학동아DB

 

 

 

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