세계 기록 경신! 초고성능 초전도선 개발…에너지 혁명 예고

미국 버팔로 대학교 연구팀이 세계 최고 성능의 고온 초전도(HTS) 와이어 개발에 성공했다고 사이테크데일리 등 외신이 11일(현지시각) 보도했다.

보도에 따르면 아밋 고얄 교수가 이끄는 이 연구팀은 기존 초전도 재료보다 훨씬 높은 온도에서 작동하는 획기적인 와이어를 만들어냈다. 이는 에너지, 의료, 과학 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 잠재력을 지닌 엄청난 성과다.

HTS 와이어는 저항 없이 전기를 전송할 수 있는 특징 덕분에 미래 에너지 인프라의 핵심 기술로 주목받고 있다. 전력 손실 없는 송전은 물론, 해상 풍력 발전소의 출력 증대, 초전도 자기 에너지 저장 시스템 구축, 핵융합로 발전, 차세대 이미징 및 분광 기술 개발 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 하지만 높은 생산 비용이 상용화의 걸림돌이었다.


버팔로 대학 연구팀은 이온 빔 보조 증착(IBAD)과 나노 컬럼 결함이라는 두 가지 첨단 기술을 결합하여 획기적인 발전을 이루었다. 이를 통해 절연 또는 초전도 재료를 와이어에 통합하여 더 높은 초전류가 흐를 수 있는 와류를 생성하는 데 성공했다.
연구팀은 펄스 레이저 증착 시스템을 사용하여 희토류 바륨 구리 산화물(REBCO) 와이어에 HTS 필름을 만들었다. 캐나다 전자 현미경 센터와 살레르노 대학의 협력을 통해 와이어의 독특한 나노 구조와 원자 규모 결함을 분석하고 특성화했다.


그 결과, 외부 자기장 없이 섭씨 -269도(4.2켈빈)에서 제곱센티미터당 1억 9천만 암페어를 전달하는 전례 없는 성능을 보이는 와이어가 탄생했다. 섭씨 -253도(20켈빈)에서도 제곱센티미터당 1억 5천만 암페어를 전달하는 놀라운 성능을 보여줬다. 이는 일반적으로 10배 더 두꺼운 와이어로 달성할 수 있는 전류를 0.2마이크론 두께의 HTS 필름으로 전달한 것이다.

고얄 교수는 이번 연구 성과가 산업계의 생산 공정 최적화와 HTS 기술의 비용 효율성 향상을 이끌어 대규모 응용 분야에서 잠재력을 최대한 발휘할 수 있도록 할 것이라고 강조했다.


고온 초전도 기술은 에너지 효율성을 극대화하고 환경 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 전력 손실 없는 송전 시스템은 에너지 낭비를 줄이고 탄소 배출량 감소에 기여할 것이다. 또한, 해상 풍력 발전과 같은 신재생 에너지 분야의 발전을 촉진하고, 핵융합 에너지 상용화를 앞당기는 데 기여할 수 있다. 의료 분야에서는 더욱 정밀하고 효율적인 진단 및 치료 기술 개발에 활용될 수 있다.

이번 연구 성과는 고온 초전도 기술의 상용화를 앞당기는 중요한 발판이 될 것이다. 앞으로 더 많은 연구와 투자를 통해 고온 초전도 기술이 우리 삶에 더 가까이 다가오고, 더 밝은 미래를 열어갈 것으로 기대된다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com