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KERI, 의료용 MRI 절반으로 줄이는 기술 개발…초전도 전자석 작게 만들어

2019-06-27박응서 기자

KERI 김석환(왼쪽), 조영식 박사가 스마트 인슐레이션 연구실에서 크기와 무게를 줄인 초전도 전자석 모형을 들고 있다. 사진제공 KERI

 

한국전기연구원(KERI) 초전도연구센터 김석환·조영식 박사팀이 의료 진단기기인 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 크기와 무게를 획기적으로 줄일 수 있는 초전도 절연기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

자기공명영상이라고 불리는 MRI는 인체 부위에 수십만 헤르츠의 고주파 자기장을 보내, 몸 안에 있는 수소로부터 받은 정보를 이용해 2차원 또는 3차원 영상으로 보여주는 인체 검사장비다. X레이나 컴퓨터단층촬영(CT)과 달리 방사선을 사용하지 않아 안전하고, 해상도가 뛰어나 널리 사용되고 있다. 그런데 이 MRI는 큰 부피와 무게로 관리로 이를 사용하는 병원에서는 많은 어려움이 발생하고 있다.

MRI 해상도를 높이려면 자기장이 세야 한다. 그래서 강력한 자기장을 만들 수 있는 ‘초전도 전자석’을 활용한다. 초전도는 금속이나 화합물을 일정 온도 이하로 냉각할 때, 전기저항이 줄어 전류가 장애 없이 흐르는 현상이다.

그러나 초전도 전자석에는 치명적인 문제가 있다. 일정 전기량 이상에서 초전도선이 갑자기 초전도 상태를 벗어나는 현상이 발생하는 것이다. 이럴 경우 초전도선이 발열하며 타 버린다. 현재는 10배 정도 많은 구리를 초전도선을 둘러싸 이를 방지하고 있다. 초전도선에 발열이 발생하면 전원 차단회로가 동작할 때까지 초전도선 대신 전류를 흘려 초전도선을 보호한다. 하지만 이 방법 때문에 부피와 무게가 커져, 초전도선을 많이 이용할 수 없다는 단점이 발생한다. 또 MRI 장비를 크고 무겁게 만든다.

이에 KERI 연구팀은 초전도선 발열 문제를 보완해 구리 양을 획기적으로 줄일 수 있는 ‘스마트 인슐레이션(Smart Insulation)’ 기술을 개발했다. 평소에는 전기가 새지 않도록 ‘절연’ 기능을 수행하다가, 초전도선에서 발열이 시작하면 자동으로 전기 흐름을 돕는 ‘도전재’로 변신해서 전류가 선과 선 사이를 건너갈 수 있게 한다.

기존 장치는 1개 선마다 전류를 감당할 수 있도록 많은 양의 구리를 넣고 있다. 스마트 인슐레이션 기술을 활용하면 주변 선과 전류를 나눠서 감당할 수 있어 구리 양을 대폭 줄일 수 있다.

 

스마트 인슐레이션 기술을 적용하면 구리 양이 절반 이하로 줄어든다. 사진제공 KERI


개발자인 KERI 김석환·조영식 박사는 “MRI에 스마트 인슐레이션 기술을 활용하면 구리 양을 절반 이하로 줄일 수 있어, MRI 크기도 절반 이하로 줄일 수 있을 것”이라며, “이 기술이 MRI 소형화와 경량화를 이끌 것”이라고 밝혔다.

연구팀은 MRI를 보유한 병원 관계자들로부터 많은 관심을 받을 것이라고 보고 기술이전과 상용화를 추진하고 있다. 현재 우리나라 포함 5개국 특허를 출원한 상태다. 앞으로 국내외 학회와 전시회를 통해 기술 홍보에도 적극 나설 계획이다.

 

박응서 테크엠 기자  gopoong@techm.kr