전기硏, MRI 사용 구리 절반으로 줄이는 초전도 절연기술 개발

국내 연구진이 새로운 초전도 절연기술을 개발해 의료기관에서 많이 사용되는 자기공명영상(MRI) 장치를 더 작고 가볍게 만들 수 있게 됐다.

한국전기연구원 초전도연구센터 연구진은 MRI 내부에 들어가는 핵심부품인 초전도 전자석의 재료를 적게 사용하면서도 발열을 막을 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

MRI는 초전도 전자석으로 고주파 자기장을 만들어 인체 내부 수소 원자핵으로부터 발생되는 영상신호를 2차원, 3차원 단면을 보여주는 전신 검사장비이다. X선, 컴퓨터단층촬영(CT)과 달리 방사선을 사용하지 않아 안전하고 해상도가 뛰어난 영상을 다양한 각도에서 자유자재로 촬영할 수 있다는 장점이 있다.

MRI 해상도는 자기장의 크기에 비례하는데 자기장 크기는 ‘초전도 전자석’에 좌우된다. 초전도는 금속이나 화합물을 일정 온도 이하로 냉각할 때 전기저항이 사라져 전류가 아무런 장애 없이 흐르는 현상이다. 전기저항이 0이기 때문에 같은 단면적의 구리선과 비교했을 때 훨씬 많은 전류를 흘릴 수 있는데 일정 전기량이 넘어가면 초전도선 일부에서 초전도 상태를 벗어나는 현상이 나타난다. 이렇게 되면 일반 금속보다 저항이 커져 열이 발생해 타버린다. 아직까지는 초전도 발열현상이 명확히 밝혀지지는 않은 상태다. 이 때문에 현재는 하나의 초전도선을 타지 않게 하기 위해 10배 정도 많은 구리를 초전도선으로 둘러싸고 있다. 문제는 이렇게 될 경우 구리가 많이 사용돼 전체 부피와 무게가 커진다는 단점이 있다.연구팀은 정상 동작시에는 일반 절연체와 같이 전기가 새지 않도록 절연기능을 수행하다가 초전도선에서 발열현상이 나타나면 자동으로 전기를 흘려주는 도전재로 전환하는 ‘스마트 인슐레이션’ 기술을 개발했다. 스마트 인슐레이션 기술은 발열 발생시 주변 다른 선들과 전류를 나누기 때문에 초전도선을 둘러싸는 구리의 양을 절반 가까이 줄일 수 있게 된다.

전기연구원 김석환 박사는 “일반 의료기관에서 MRI를 설치할 때 장치의 크기와 무게 때문에 많은 어려움을 겪는데 이번 스마트 인슐레이션 기술을 활용하면 MRI의 소형화와 경량화가 가능해질 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr