무냉매 초전도 임계전류 측정 장치 개발 한국전기연구원(원장 박동욱) 재료응용연구단 초전도기기연구그룹 손명환 박사팀은 최근 '무냉매(無冷媒) 초전도 임계전류 측정장치'의 국산화에 성공하여, 국내 초전도체 연구개발에 획기적으로 기여할 것으로 전망되고 있다. 손 박사팀이 이번에 개발한 '초전도 임계전류 측정장치'는 냉매를 사용하지 않고 영하 263℃(10K)정도의 극저온에서 초전도체의 임계전류를 정확하게 측정할 수 있는 특징을 갖고 있다. 더욱이, 이 장치는 고온초전도체뿐만 아니라 MgB2 초전도체에 관한 임계전류도 측정할 수 있으며, 초전도 자석의 경우 소형 모델코일의 안정성 실험 등에도 활용할 수 있게 되었다. 손 박사팀이 이 장치를 개발하기 전까지 초전도 자석을 개발하는 경우, 임계전류를 측정할 때 액체질소(77K)나 값비싼 액체 헬륨(4.2K)을 냉매로 사용했으며, 운전온도 20~40K 사이의 임계전류값을 정확하게 측정할 수 없어서 연구원들이 많은 불편을 겪었다. 특히, 초전도체의 경우 온도가 내려 갈수록 임계전류값이 증가하는 특성으로 인해 전류도입부에서 주울 열(Joule Heat)이 발생함으로써 200A이상의 전류를 흘려 실험하기가 매우 어려웠으며, 연구원들은 실험과정에서 임계전류값이 어느 정도인지 항상 궁금한 상태였다. 손 박사팀은 산업기술이사회가 지원하는 기본연구사업 중 '2T Cryogen Free 고온초전도자석 개발' 과제를 통해 이 장치를 개발하였으며, 이 장치에는 히터가 내장되어 있어서 사용자가 원하는 10K이상의 온도로 유지가 가능하고, 외부로부터의 열 침입을 최소화 위해 2단 냉동기가 장착되어 있다. 아울러, 전류도입부에는 자체 설계·제작한 고온초전도 선재를 리드선으로 활용하였으며, 시험전류는 500암페어까지 통전이 가능하다. 한편, 손 박사팀은 이 장치의 제작 기술에 대한 국내 특허를 출원하였으며, 내년 말까지 2T Crygen Free 고온초전도자석의 개발을 완료하고, 이 기술을 국내 관련 기업에 이전하여 이화학실험용(理化學 實驗用) 초전도 자석의 상용화를 추진할 방침이다. 글_편집부 용어해설 · 임계전류: 저항없이 흐를 수 있는 최대 직류 전류 · MgB2 초전도체 : 마그네슘 다이보라이드, 이보론 마그네슘, 이 붕소 마그네슘 등으로 불리는데, 이 물질은 금속계 초전도체 중 초전도전이온도가 가장 높은 39K에서 초전도현상을 보인다. 2001년 일본 아오야마 가쿠인대학의 아키미쓰 준 박사 연구팀이 이 사실을 발견했다. · 전류도입부 : 측정장치의 극저온 진공용기 외부에서 내부에 있 는 초전도 시편까지 전류가 흐르는 부분 · 주울 열(Joule Heat): 저항을 가지는 물체에 전류가 흐를 때 발 생하는 열, (전류)2×(저항) · 2T Cryogen Free 고온초전도자석: 2 테슬라급 무냉매 고온초전 도 자석