2001년에 초전도 물성이 발견된 MgB₂ 초전도 물질은 Magnesium과 Boron의 두 가지 원소로만 구성되어
있어 결정구조가 매우 단순하고 낮은 소결온도(650도 내외) 및 짧은 소결시간(30분 내외)으로 제조 공정이 용이하며
다양한 형태로 선재 제작이 가능합니다.
특히 MgB₂ 초전도 물질의 임계온도(Tc)는 39 K으로 저온초전도(LTS,
low temperature superconductor) 선재인 NbTi(~9 K) 및 Nb3Sn(~18
K)보다 현저히 높아 고가의 액체헬륨 대신 전기에너지만을 사용하는 냉동장치로 동작이 가능하여 운전비용이 낮은 장점을
가지고 있습니다.
- 높은 임계온도: 39 K
- 효율적인 냉동방식: 냉동기만으로 구동이 가능하여 고가의 액체헬륨을 사용하지 않음
- 선재 형태의 다양성: 원형, 각형, Tap 등
- 우수한 생산성: 일반적인 신선 공정으로 선재 제작이 가능하며, 수 km 길이의 초전도
선재도 생산할 수 있음 - 소재의 다양성: 사용하는 용도에 맞게 다양한 금속을 사용하여 초전도 선재 제작이 가능
((Nb, Cu, Monel, Ni, Ti, Fe, STS, ODS Cu 등) - 특성향상: 탄소 도핑 소재를 사용하여 용도에 맞는 특성의 선재를 제조할 수 있음
- 경량성: 중금속을 사용하는 NbTi보다 경량금속으로 알려진 마그네슘을
사용하기에 최종 제품의 무게를 줄일 수 있음 - 구조의 단순함: 마그네슘과 보론의 2가지 분말만으로 손쉽게 초전도 현상 구현
- 결정성: 이방성(Anisotropy)이 작고 약결합(weak link)이 없음
산업분야_모터
MgB₂ 초전도 선재 - 초전도 모터 (Motor)
모터는 자기력을 이용하여 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 장치입니다.
구리
코일을 사용하는 기존 모터에 MgB₂ 초전도 선재를 사용할 경우 저항 없이 전류를 전달하여
높은 출력 및 효율성을 기대할 수 있고, 동일한 출력 대비 크기와 무게를 1/3까지 줄일수 있어
운용 비용을 절감할 수 있습니다.
의료분야_의료용 영상분야(MRI)
MgB₂ 초전도 선재 - 자기공명영상(MRI, magnetic resonance imaging)
MRI는 인체를 구성하는 물질의 자기적 성질을 측정하여 컴퓨터를 통해 재구성하는 영상진단 장비로
CT나 X-ray로는 확인이 불가능한 인체 내부를 영상으로 볼 수 있는 장치입니다.
자장의 세기가 클수록 세밀하고 선명한 이미지를 얻을수 있기에 높은 자성을 갖는
초전도 자석이
MRI에 사용됩니다. MRI용 초전도 자석에 주로 사용되는
저온초전도체의 경우 고가의 액체헬륨을
사용해야하지만 MgB₂ 초전도체를
사용하면 액체헬륨 대신 극저온 냉동기로 동작이 가능하여
경제적으로 운용할 수
있습니다.
