‘꿈의 소재’ 초전도 선재 정밀·연속 측정하는 비접촉 기술 작성일 09-06 59 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="pIjiOrRfir"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="910cb773accdb60e3861376f1cd9b861b68b5f6f4414510f721c5b3735ec3454" dmcf-pid="UCAnIme4Jw" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 박인성 한국전기연구원 선임연구원과 하홍수 책임연구원이 고온초전도 선재를 들고 3D 비접촉 초정밀 검사 장비 옆에 서있다. 전기연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/06/dongascience/20260906120552195cuyz.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="30ST7phDes" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/06/dongascience/20260906120552195cuyz.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽부터 박인성 한국전기연구원 선임연구원과 하홍수 책임연구원이 고온초전도 선재를 들고 3D 비접촉 초정밀 검사 장비 옆에 서있다. 전기연 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="827c07dfa296e15a7817f7aa854cc19e14cbda8f4bee34d47762fa3218ca868d" dmcf-pid="uhcLCsd8dD" dmcf-ptype="general">‘꿈의 소재’인 고온초전도 선재의 두께와 폭을 비접촉 방식으로 정밀하게 연속 측정하는 시스템이 세계 최초로 개발됐다. 첨단소재의 품질을 관리하는 스마트 기술이 도약하는 데 기반이 될 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="b208c8c0a4e49c3d58034a7b563400f10b3198799d14d442af298a327662d2fa" dmcf-pid="7ONJswMVLE" dmcf-ptype="general">한국전기연구원(전기연)은 하홍수 극저온기기연구센터 책임연구원과 박인성 선임연구원 연구팀이 고온초전도 선재 비접촉 초정밀 검사 기술을 개발했다고 6일 밝혔다. </p> <p contents-hash="70480c239dc2fb7d7e7e5dbdaa609f71e98d9483890fbad139b5a1764e709f8f" dmcf-pid="zIjiOrRfLk" dmcf-ptype="general">고온초전도 선재는 특정 온도 이하가 되면 전기저항이 ‘0’이 돼 큰 전류를 손실 없이 흘려보낼 수 있는 소재다. 핵융합 장치, 의료용 자기공명영상(MRI), 고효율 전력기기 등에 쓰이는 강력한 초전도 자석을 이루는 핵심 부품이다. </p> <p contents-hash="b242191032365411c0432176ffd51bcf8ed0188df8fc5c97695dd94d4c1f40b1" dmcf-pid="qCAnIme4dc" dmcf-ptype="general">고온초전도 선재의 두께는 A4 용지보다 얇은 수십 마이크로미터(μm, 100만분의 1미터), 폭은 4~12mm로 긴 테이프 형태를 띤다. 고온초전도 선재를 수백 번 이상 촘촘하게 감으면 초전도 자석이 완성된다.</p> <p contents-hash="65bff42cb4d418c8d4632e84d93d44d4c1e259207b26cfe1be712060a7ce7885" dmcf-pid="BhcLCsd8iA" dmcf-ptype="general">고온초전도 선재 한 가닥의 두께는 얇지만 수백 겹이 쌓이면 자석에 큰 오차를 유발할 수 있다. 두루마리 휴지가 어긋나게 감기면 한쪽으로 쏠리고 일그러지는 것과 같은 원리다. 누적된 오차는 자석 특정 부위에 힘을 집중시켜 파손을 일으키거나 자기장을 불안정하게 만들어 장비 성능을 떨어뜨린다.</p> <p contents-hash="fd23b887bf49ad6a42280f31bb72e35a3d4a9423ef04bd078d91dd636cc1be76" dmcf-pid="blkohOJ6ej" dmcf-ptype="general">고온초전도 선재가 제대로 감겼는지 확인하려면 정밀 검사가 필요하지만 기존 접촉식 센서는 접촉 과정에서 선재 표면에 긁힘이나 오염을 유발한다는 한계가 있다. </p> <p contents-hash="98fedd235459ddcc6cc6ecec924a4e4a11747d7f29ffad4992f0e1bf3d8754f7" dmcf-pid="KSEglIiPRN" dmcf-ptype="general">또한 기존 비접촉식 센서는 선재 전체를 한 번에 검사하기 어렵다는 문제가 있다. 값비싼 선재를 일일이 잘라내 단면을 현미경으로 확인하는 비효율적인 방식이 쓰였다. </p> <p contents-hash="07dc7e2d2d090dd27b4b81cfe001df68079454ac35e8a893a9a811c4400e75e8" dmcf-pid="9vDaSCnQia" dmcf-ptype="general">연구팀은 기존 한계를 극복하기 위해 영사기 필름처럼 선재를 한쪽 릴에서 다른 쪽 릴로 감아 넘기는 ‘릴투릴(Reel-to-Reel)’ 이송 장치에 ‘상하 대향형 색채 공초점 레이저 센서’를 결합했다. </p> <p contents-hash="a30eb28b548a4b00c3128eb10b184111bcc85f45c16b66f9e16463ff80307710" dmcf-pid="2TwNvhLxLg" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 시스템은 잉크젯 프린터의 잉크 카트리지가 종이 위를 좌우로 왕복하듯 위아래에 설치된 두 개의 레이저 센서가 선재 표면을 좌우로 빠르게 훑으며 양쪽 표면까지의 거리를 동시에 측정한다. 빛을 보내고 받는 경로가 거의 같은 '공초점 레이저' 방식은 은이나 구리처럼 빛 반사가 강한 금속 표면도 안정적으로 측정할 수 있다. </p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="470f3eb68d904e7b84b072e82aab16d81b72b5733ed7f72b409db754d989a8ab" dmcf-pid="VyrjTloMLo" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="고온초전도 선재의 상태와 형상을 확인하는 3D 비접촉 초정밀 검사 장비. 전기연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/06/dongascience/20260906120553430dpkz.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="0lyIF5rNnm" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/06/dongascience/20260906120553430dpkz.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 고온초전도 선재의 상태와 형상을 확인하는 3D 비접촉 초정밀 검사 장비. 전기연 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="0beda834dd84438c135c0bac8c2cb0248dcb9cc2b544d10a034ec98e9664f0f8" dmcf-pid="fWmAySgRRL" dmcf-ptype="general">연구팀은 얇은 선재가 흔들림 없이 이동하도록 실시간 장력 제어 및 속도 자동 보정 기술도 적용했다. 또한 노이즈를 걸러내는 독자적인 데이터 분석 프로그램을 국내 기술로 구축해 시스템의 신뢰성을 극대화했다.</p> <p contents-hash="c5480c9771ba58c2aeec3fcd21a53dec0cbd783ecaa5d15f2fe09e056906a98b" dmcf-pid="4YscWvaenn" dmcf-ptype="general">연구팀의 시스템은 선재가 100m/h 속도로 이동하며 진동하는 이송 환경에서도 측정 오차를 초미세먼지보다도 작은 ±1.5μm 이하로 억제했다. 또한 센서 이동 속도를 4mm/s 이하로 정밀하게 제어하면 반복 측정 오차가 머리카락 굵기의 수백 분의 1(0.2μm 이하) 수준까지 줄어든다는 점도 확인됐다. </p> <p contents-hash="36f3ceaaac4d48d08b3bbcfb031854897cfba63b1b70922124ef144e102028e5" dmcf-pid="8q5yzUlwRi" dmcf-ptype="general">연구팀의 기술은 선재를 자르지 않고 어느 부위가 얇고 두꺼운지 혹은 볼록하거나 오목한지 등을 3차원으로 실시간 확인할 수 있다. 고온초전도 선재뿐 아니라 이차전지에 쓰이는 구리박·알루미늄박, 금속 압연재, 박막 태양전지, 전자소재용 정밀 필름 등 얇고 긴 형태로 연속 생산되는 다양한 첨단소재의 품질 검사에도 적용될 수 있다. </p> <p contents-hash="fca3bde26c9f842bbf9c8c41c6843f06f9adb6520ffad364af1895e387144727" dmcf-pid="6B1WquSrdJ" dmcf-ptype="general">연구팀은 향후 실시간 측정 데이터를 생산 장비와 연동해 도금이나 압연 등의 공정조건을 기계가 스스로 자동 조절하게 돕는 ‘스마트 품질관리 기술’로 발전시킬 계획이다.</p> <p contents-hash="de239d49ed6ba43ed00e2e80455cddb2f0178db100e6c8e8aa57485e5a7c284f" dmcf-pid="PbtYB7vmJd" dmcf-ptype="general">하 책임연구원은 “고온초전도 선재의 미세한 두께 오차는 수백 겹 쌓이면 거대한 초전도 자석의 전체 성능과 신뢰성을 좌우하는 치명적인 결과로 이어진다”며 “이번 기술은 보이지 않는 미세 오차를 생산단계에서 조기에 찾아내 첨단소재의 품질을 스스로 관리하도록 돕는 스마트 제조기술의 출발점이 될 것”이라고 말했다. </p> <p contents-hash="30eb6481631ad9f2d33e9d01aa74b14a1d50b296d7b3ac2a57fb571a93105284" dmcf-pid="QKFGbzTsee" dmcf-ptype="general">연구결과는 2024~2026년 국제학술지 ‘IEEE 응용 초전도 트랜잭션’에 3편의 논문으로 게재됐다. 연구팀은 미국 특허 등록을 포함한 국내외 특허 출원을 마쳐 원천기술을 확보하게 됐다.</p> <p contents-hash="808b7da1f5f9b0be78250def97639f7ac64500187e4a309d26d8a9896f247436" dmcf-pid="x93HKqyOMR" dmcf-ptype="general">[문세영 기자 moon09@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 초전도 선재 자르지 않고 3D 검사…한국전기연구원, 세계 첫 기술 개발 09-06 다음 “조만간 팔아야 하나?” 주가 방어 10월 초 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