국내 연구진이 첨단업종에 쓰이는 희귀광물인 희토류 초전도체의 전기 효율을 10배 이상 향상시키는데 성공했다.
한국원자력연구원(원장 정연호) 중성자과학연구부 김찬중 박사팀은 교육과학기술부 원자력연구개발사업 지원을 받아 초전도 에너지 저장 장치 핵심 소재인 `희토류계 초전도 물질`의 전기 효율을 10배 이상 향상시킬 수 있는 방법을 찾아냈다고 12일 밝혔다.
연구진은 희토류 초전도체의 전기 특성을 저하시키는 원인인 미세 구멍이 초전도체 제조 과정에서 발생하는 산소 때문이라는 것을 규명했다. 원료 물질의 화학 조성을 조절하고 성형체 밀도를 높이는 방법으로 산소발생 원인을 제거했더니 초전도체 단위 면적당 전류량이 10배 이상 늘었다는 것이 연구진 설명이다.
희토류 초전도체는 이트륨(Y) 또는 가돌리늄(Gd) 등 희토류 원소를 주성분으로 하는 분말 성형체 위에 종자를 심고 가열 후 냉각해서 결정을 성장시키는 종자 성장 공정으로 최대 10㎝ 크기까지 제조가 가능하다. 하지만 초전도체 내부에서 수 마이크로미터~수 밀리미터 크기의 미세 구멍(기공)이 생겨 전류 흐름을 방해, 상용화 걸림돌로 작용해 왔다.
이 연구 결과는 초전도 전문 국제 학술지인 ‘슈퍼컨덕터 사이언스 앤 테크놀러지’의 ‘2010년 주목할 만한 연구결과 20선’으로 선정됐다.
김찬중 책임연구원은 “이 기술을 토대로 2015년 상용화를 목표로 개발 중인 초전도 플라이휠 에너지 저장 장치 제작을 위한 초전도 단결정 벌크 대량 생산 공정을 개발할 계획”이라고 말했다.
<용어>
희토류(rare-earth) 계 초전도 물질은 초전도 온도가 90K(섭씨 영하 183도) 이상인 고온 산화물 초전도 물질로, 플라이휠 에너지 저장 장치, 고속 원심분리기, 자기 분리기, 초전도 벌크 모터 등의 핵심 소재로 사용될 수 있어 상용화 가능성이 가장 높은 초전도체로 꼽힌다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com