'4월의 과학기술인', 고온초전도자석 '세계 신기록' 한승용 교수

과기정통부 "전기전자기반 산업 경쟁력 강화, 초전도자석 연구 국제적 위상 높여"

[아시아경제 김봉수 기자] 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 ‘이달의 과학기술인상’ 4월 수상자로 초소형·초경량 무절연 고온초전도자석을 개발한 한승용 서울대학교전기정보공학부 교수를 선정했다고 31일 밝혔다.

과기정통부는 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 장관상과 상금 1000만원을 수여하고 있다.

한 교수는 초소형·초경량 무절연 고온초전도자석을 개발하고, 직류 자기장 세계 신기록을 달성해 전기전자기반 산업의 경쟁력 강화를 이끌고 초전도자석 연구의 국제적 위상을 높인 공로를 인정받았다.

고온초전도 자석은 비교적 높은 온도에서 전기 저항이 0이 되어 많은 전류를 손실 없이 전송하는 고온초전도 현상을 이용한 자석으로, 1986년 처음 밝혀진 후 항공기·선박 등에 필요한 대형전기추진시스템, 진단용 MRI 및 신약개발 분석장비, 신재생에너지 저장장치 등에 사용된다.

하지만 순간적으로 초전도 특성이 사라지는 퀜치(Quench) 현상과 이로 인해 고온초전도자석이 타버리는 것이 문제였다. 과학자들은 테이프 형태의 초전도선 사이에 절연체를 넣어 이 문제를 해결하려 했지만, 그렇게 될 경우 고온초전도자석의 부피와 무게가 너무 커지고 비용도 많이 들어 상용화가 어려웠다.

한승용 서울대 교수가 개발한 고온초전도자석 논문을 게재한 국제학술지 '네이처' 표지.

한 교수는 2019년 미국 연구팀과 함께 절연체를 없앤 ‘무절연 고온초전도자석'을 세계 최초로 개발했다. 기존 세계 최고 성능의 초전도자석(총 무게 35t) 대비 크기와 무게를 100의1로 줄인 초소형·초경량 초전도자석을 개발했으며, 지난 20여 년간 깨지지 않았던 직류 자기장 최고 기록인 44.6 테슬라(Tesla)의 벽을 넘어 신기록인 45.5 테슬라를 달성해 성능과 안정성도 입증했다.

한 교수가 개발한 무절연 고온초전도자석은 크기가 직경 34㎜, 길이 53㎜에 불과해 휴대폰 보다도 작았다. 하지만 기존 대비 50배 이상의 에너지 밀도로 설계돼 초고자기장을 효율적으로 발생시켜 다양한 산업적 응용이 가능하다.

이같은 연구 결과는 2019년 6월 13일 네이처(Nature) 본지와 홈페이지 메인화면에 소개될 정도로 각광을 받았다. 미국 핵융합 벤처기업 MIT-CFS가 한승용 교수의 특허에 기술료를 지불하고 차세대 초소형 핵융합 장치 개발에 나서는 등 최근 선진국을 중심으로 무절연 초전도자석의 국제 경쟁이 본격화되고 있다.

한 교수는 “이번 연구는 초전도자석의 패러다임을 바꾼 것으로 평가받는 무절연 고온초전도 기술의 우수성을 실증한데 의의가 있다”라며 “고자기장 자석 기술은 광범위한 전기기기에 활용되는 원천기술인 만큼 바이오, 의료, 에너지, 수송, 환경, 국방 등 다양한 응용 분야에 적용될 것으로 기대한다”고 소감을 밝혔다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr