구리전선 170배… 2세대 고온초전도선 개발

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작성자 영재원 댓글 0건 조회 8,041회 작성일 11-04-12 11:20

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구리전선 170배… 2세대 고온초전도선 개발 한 가닥에 2천400가구 전력 공급

지난 8일은 초전도가 발견된 지 100주년이 되는 날이었다. 초전도란 어떤 물질을 절대온도 0도(섭씨 영하 273.15도)에 가까운 극저온 상태로 냉각시키면 갑자기 전기저항이 없어지는 물리적 현상을 말한다.

1911년 네덜란드의 물리학자 H. 오네스가 우연히 발견한 이 현상이 100년이 지나도록 큰 관심을 받는 이유는 초전도 물체의 특이한 성질 때문이다. 초전도 물체는 대전류를 거의 손실 없이 흘려 줄 수 있어 매우 강력한 자석을 만들거나 전력손실이 없는 송전선을 만드는 데 쓰일 수 있다.

우리나라에서도 초전도 현상을 이용한 연구가 진행되고 있다. 교육과학기술부(장관 이주호)는 8일 같은 굵기의 구리전선과 비교해 170배가 넘는 전류를 보낼 수 있는 2세대 고온초전도선이 국내 기술진에 의해 개발됐다고 밝혔다. 이번에 개발된 고성능 고온초전도선은 향후 초전도기기의 소형화 및 고효율화에 크게 기여할 것으로 기대된다.

한국전기연구원 오상수 박사팀이 주도한 이번 연구는 교과부가 추진한 21세기프론티어연구개발사업 차세대초전도응용기술개발사업(단장 성기철)의 지원을 받아 수행됐다.

한 가닥에 2천400가구 전력 공급

▲ 스풀에 감긴 22m 길이의 초전도선

임계온도(초전도선에 전기저항 제로의 상태로 흘릴 수 있는 최대 전류값)가 기존의 금속계 초전도재료에 비해 훨씬 높은 2세대 고온초전도선은 기존 1세대 고온초전도선에 비해 가격대비 성능이 우수해 향후 초전도기기에 많이 사용될 것으로 예상되는 소재이다. 구성원소로는 이트륨, 사마륨, 가돌리늄 등의 히토류 원소와 바륨, 구리, 산소가 일정비율로 섞여 있으며 제조방법에 따라 성능이 크게 달라진다.

이번 개발된 초전도선은 1㎟ 단면적에서 1천250암페어를 흘릴 수 있다. 이는 기존 구리전선의 170배에 해당하는 전류로써, 이 초전도선 한 가닥을 22.9kV 전력케이블에 적용하면 2천400가구에 전력을 공급하는 것이 가능하다.

오 박사팀은 이번 고성능 고온초전도선 개발을 위해 금속기판 위에 금속원소들을 증발시켜 초전도층을 입히는 동시증발법을 고안했다. 동시증발법은 초전도선의 원료 물질로 산화물 대신 저가의 금속원료를 사용하고 고성능의 초전도층을 넓게 증착할 수 있기 때문에 경제성이 매우 높은 기술이다.

연구팀은 동시증발법을 이용해 1천암페어급 고성능 고온초전도선을 16m까지 제조할 수 있었다. 이는 동일 수준의 고온초전도선을 7~30cm정도로 제조한 미국, 일본에 비해 상용화에 훨씬 다가선 것이다.

초전도 기술 선진국 발판 마련

초전도 기술은 차세대 친환경 에너지 분야의 핵심기술로 이를 적용한 기기의 제작을 위해서는 고성능이면서 경제성 있는 초전도선의 안정적인 공급이 과제였다.

한국 전기연구원 오상수 박사는 “이번 성과는 초전도기술의 산업화에서 가장 중요한 소재인 초전도선을 최고의 성능으로 가장 값싸게 만들 수 있는 기술을 우리나라가 선진국 보다 먼저 확보한 것”이라며 “우리나라가 초전도 기술 선진국으로 앞서 나갈 수 있는 발판을 마련한 것이라고 볼 수 있다”고 연구의의를 밝혔다.