KERI, 수백 미터 초전도 선재 비접촉 정밀측정 기술 개발

레이저로 연속 검사…측정 오차 ±1.5㎛ 이하

이차전지 금속박 등 품질검사에도 적용

한국전기연구원(KERI)은 극저온기기연구센터 하홍수·박인성 박사팀이 고온초전도 선재를 비접촉 방식으로 정밀 검사하는 시스템을 세계 최초로 개발했다고 6일 밝혔다. ⓒ한국전기연구원

한국전기연구원(KERI)이 수백m 길이의 고온초전도 선재를 자르지 않고 두께와 폭을 연속 측정하는 기술을 개발했다.

KERI는 극저온기기연구센터 하홍수·박인성 박사팀이 고온초전도 선재를 비접촉 방식으로 정밀 검사하는 시스템을 세계 최초로 개발했다고 5일 밝혔다.

고온초전도 선재는 일정 온도 이하에서 전기저항이 사라지는 얇고 긴 소재다. 핵융합 장치와 의료용 자기공명영상(MRI), 전력기기 등에 쓰이는 초전도 자석의 핵심 부품이다.

선재는 두께가 수십 마이크로미터(㎛), 폭은 4~12㎜에 불과하지만 길이는 수백m에 이른다. 이를 수백 겹 감아 초전도 자석을 만들기 때문에 미세한 두께 차이가 누적되면 자석 형태가 틀어지거나 성능이 떨어질 수 있다.

기존 접촉식 측정은 선재 표면에 긁힘이나 오염을 일으킬 수 있었다. 비접촉 방식도 이동 중인 선재의 흔들림 때문에 긴 선재 전체를 정밀하게 측정하기 어려웠다. 정밀 검사를 위해 선재 일부를 잘라 단면을 확인해야 하는 한계도 있었다.

연구팀은 선재를 한쪽 릴에서 다른 쪽 릴로 이동시키면서 위아래에 설치한 레이저 센서로 양쪽 표면을 동시에 측정하는 방식을 적용했다. 장력 제어와 이동속도 보정 기술도 결합했다.

그 결과 선재가 시간당 100m 속도로 이동하는 상황에서도 측정 오차를 ±1.5㎛ 이하로 줄였다. 선재를 자르지 않고 전체 구간의 두께와 폭, 표면 굴곡 등을 실시간으로 확인할 수 있다.

이 기술은 이차전지용 구리박·알루미늄박, 금속 압연재, 박막 태양전지 등 얇고 긴 소재의 품질 검사에도 적용할 수 있다.

하홍수 KERI 박사는 “고온초전도 선재의 미세한 두께 오차는 육안으로 확인할 수 없지만, 이것이 수백 겹 쌓이면 거대한 초전도 자석의 전체 성능과 신뢰성을 좌우하는 치명적인 결과로 이어진다”고 말했다.