전기연구원, 고온초전도 선재 비접촉 정밀측정기술 개발 성공

극저온기기연구센터 하홍수·박인성 박사팀 세계 최초로

미세오차 실시간 감지, 초전도 자석 파손·성능 저하 방지

첨단소재 제조업 분야 적용·스마트 품질관리 실현 기대

[창원=뉴시스]한국전기연구원 극저온기기연구센터 박인성(왼쪽)·하홍수 박사가 고온초전도 선재를 들고 3D 비접촉 초정밀 검사 장비 옆에서 포즈를 취하고 있다.(사진=한국전기연구원 제공) 2026.09.06. [email protected]

[창원=뉴시스]홍정명 기자 = 한국전기연구원(KERI)은 극저온기기연구센터 하홍수·박인성 박사팀이 '고온초전도 선재'의 두께와 폭을 비접촉으로 정밀하게 연속 측정할 수 있는 시스템을 세계 최초로 개발했다고 6일 밝혔다.

'고온초전도 선재'는 특정 온도 이하에서 전기저항이 '0'이 되어 큰 전류를 손실 없이 흘려보낼 수 있는 꿈의 소재로, 주로 핵융합 장치나 의료용 MRI, 고효율 전력기기 등에 쓰이는 강력한 초전도 자석을 만드는 핵심 부품으로 쓰이고 있다.

고온초전도 선재는 일반 A4 용지보다 얇은 수십 마이크로미터(㎛) 두께에 폭은 4~12㎜인 길고 얇은 테이프 형태를 띠고 있으며, 초전도 자석은 이 얇은 선재를 수백 번 이상 촘촘하게 감아서 완성한다.

선재 한 가닥의 두께는 수㎛에 불과하지만 이것이 수백 겹 쌓이면 자석 전체의 크기와 형태에 큰 오차를 유발한다. 두루마리 휴지가 어긋나게 감길수록 한쪽으로 크게 쏠리고 일그러지는 것과 같은 원리다.

이렇게 누적된 오차는 자석 특정 부위에 힘을 집중시켜 파손을 일으키거나 자기장을 불안정하게 만들어 장비 성능을 크게 떨어뜨린다.

따라서 선재의 정밀한 상태 검사가 필수적이지만 기존의 접촉식 센서는 선재 표면에 긁힘이나 오염을 유발했고, 비접촉식 방식은 선재가 이송 중 흔들리면 정확한 측정이 불가능해 긴 선재 전체를 한 번에 검사하기 어려웠다.

결국 정밀검사를 위해서는 값비싼 선재를 일일이 잘라내 단면을 현미경으로 확인해야만 하는 비효율을 감수해야 했다.

KERI는 이러한 난제를 해결하기 위해 영사기 필름처럼 선재를 한쪽 릴에서 다른 쪽 릴로 감아 넘기는 '릴투릴(Reel-to-Reel)' 이송장치에 '상하 대향형 색채 공초점 레이저 센서'를 결합했다.

[창원=뉴시스]한국전기연구원(KERI) 극저온기기연구센터 박인성 박사가 3D 비접촉 초정밀 검사 장비를 통해 고온초전도 선재의 두께와 폭을 확인하고 있다.(사진=한국전기연구원 제공) 2026.09.06. [email protected]

잉크젯 프린터의 잉크 카트리지가 종이 위를 좌우로 왕복하듯 위·아래에 설치된 두 개의 레이저 센서가 선재 표면을 좌우로 빠르게 훑으며 양쪽 표면까지의 거리를 동시에 측정하는 방식이다.

기술의 범용성도 매우 뛰어나다. 고온초전도 선재 뿐만 아니라 이차전지에 쓰이는 구리박·알루미늄박, 금속 압연재, 박막 태양전지, 전자소재용 정밀 필름 등 얇고 긴 형태로 연속 생산되는 다양한 첨단 소재의 품질검사에도 즉시 적용할 수 있다.

[창원=뉴시스]3D 비접촉 초정밀 검사 장비를 통해 확인된 고온초전도 선재의 상태와 형상 측정 데이터.(자료=한국전기연구원 제공) 2026.09.06. [email protected]

연구팀은 향후 실시간 측정 데이터를 생산 장비와 연동하여 도금이나 압연 등 공정 조건을 기계가 스스로 자동 조절하게 돕는 '스마트 품질관리 기술'로 발전시킬 계획이다.

KERI 하홍수 박사는 "고온초전도 선재의 미세한 두께 오차는 육안으로 확인할 수 없지만 이것이 수백겹 쌓이면 거대한 초전도 자석의 전체 성능과 신뢰성을 좌우하는 치명적인 결과로 이어진다"면서 "이번 기술은 보이지 않는 미세오차를 생산 단계에서 조기에 찾아내 첨단소재의 품질을 스스로 관리하도록 돕는 스마트 제조 기술의 진정한 출발점이 될 것"이라고 강조했다.


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