영국 연구진, 세계 최강 철 기반 초전도체 개발 성공 일본 연구진과 AI 도움받아... 초전도 자석 기술 대중화 기대

 

미국 매사추세츠 주 보스턴에 있는 브리검 앤 여성 병원의 알츠하이머 연구 및 치료 센터(CART)에서 MRI에서 알츠하이머병의 증거를 지적하고 있다.사진=로이터

영국의 킹스 칼리지 런던(KCL) 연구진이 인공지능(AI)의 도움으로 세계에서 가장 강력한 철 기반 초전도 자석 개발에 성공했다고 미라지뉴스가 7일(현지시각) 보도했다.

이번 연구는 저렴하고 접근성 높은 MRI(자기공명영상) 기기 보급과 미래 운송 수단 개발에 획기적인 전환점이 될 것으로 기대된다.

보도에 따르면 초전도 자석은 막대한 전력 소모 없이 강력하고 안정적인 자기장을 생성하는 핵심 기술이다. 특히 연조직의 선명한 3D 이미지를 얻기 위해 강한 자기장이 필요한 MRI 기기에서 중요한 역할을 한다. 또한 일본의 SCMaglev(일본의 중앙 신칸센(Chuo Shinkansen) 노선에서 운행될 예정인 초고속 자기부상열차 시스템) 자기부상열차와 같은 차세대 운송 시스템에도 활용될 수 있다.

그러나 기존 초전도 자석은 주로 초전도 니오븀-주석 합금선으로 만들어져 크기가 크고 비싸다는 단점이 있었다. 이로 인해 활용 범위가 제한적이었고, MRI 기기 역시 높은 비용과 설치 공간 문제로 보급에 어려움을 겪었다.

KCL 연구진은 일본 연구기관들과 협력하여 기계 학습(ML) 기반 AI 시스템 'BOXVIA'를 활용해 저렴하고 강력한 철 기반 초전도 자석 개발에 성공했다. 이는 초전도 자석 기술의 대중화 및 저비용화 가능성을 열었다는 점에서 의미가 크다.

연구를 주도한 KCL 마크 에인슬리 박사는 "초전도 자석은 MRI, 전기 항공기, 핵융합 등 미래 기술의 핵심"이라며, "AI를 통해 철을 활용한 저렴하고 확장 가능한 대안을 제시함으로써 더 작고 가벼운 장치 개발의 길을 열었다"고 밝혔다.

특히 이번 연구는 MRI 기기 소형화 및 저렴화에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 에인슬리 박사는 "대량의 초전도 선이 필요 없어 MRI 기기를 GP 사무실에도 설치할 수 있는 차세대 소형 장치 개발이 가능해졌다"며 "이는 MRI 검사 접근성을 획기적으로 높일 것"이라고 강조했다.

MRI 기기는 환자 안전과 이미지 품질 확보를 위해 자석의 강도와 안정성에 대한 엄격한 요구 조건을 충족해야 한다. 연구진이 개발한 프로토타입은 이러한 조건을 만족하는 최초의 철 기반 벌크 초전도체로, 기존 MRI 기기보다 3배 강력한 자기장을 생성한다.

BOXVIA는 열 및 시간과 같은 제조 공정 변수를 조절하여 자석의 초전도 특성을 향상시키는 패턴을 찾아내고 최적의 설계를 제시한다. 이는 기존 수개월이 소요되던 최적화 과정을 획기적으로 단축시켜 연구 개발 속도를 높였다.

흥미로운 점은 AI가 생성한 초전도 자석 샘플의 구조가 인간 연구자가 만든 것과 달랐다는 것이다. AI 샘플은 다양한 크기의 철 기반 결정으로 구성되어 기존의 균일한 구조와 차이를 보였다. 연구팀은 이러한 나노 구조가 우수한 초전도 특성에 기여하는 원리를 밝혀 더욱 강력한 자석 개발에 활용할 계획이다.

이번 연구 결과는 NPG 아이사 머티리얼즈(Asia Materials) 학술지에 게재되었다. KCL 연구진은 앞으로 철 기반 초전도체 기술을 상용화하여 MRI 기기 보급 확대와 미래 운송 시스템 개발에 기여할 것으로 기대하고 있다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com