의료 MRI기기 소형화 가능해진다

전기연, 초전도 절연기술 개발

한국전기연구원(KERI)은 김석환·조영식 초전도연구센터 박사팀이 의료 진단기기 ‘자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, 이하 MRI)’의 크기와 무게를 획기적으로 줄일 수 있는 초전도 절연기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 국내외 다수 병원들이 MRI의 큰 부피와 무거운 무게로 인한 건물 관리로 많은 어려움을 겪고 있는 가운데 이번 KERI가 개발한 기술은 의료계의 많은 관심을 받을 것으로 보인다.

MRI는 인체 부위에 수십만 헤르츠의 고주파 자기장을 송신하고 인체 내부 수소 원자핵으로부터 나오는 영상신호를 2차원 혹은 3차원 단면상으로 보여주는 전신용 검사장비다. X선이나 컴퓨터단층촬영(CT)과 달리 방사선을 사용하지 않는다. 이러한 MRI의 핵심 부품은 초전도 전자석이다. 초전도 전자석이 만드는 자기장에 따라 MRI의 해상도가 결정되는 것이다. 그러나 지금 사용하는 초전도 전자석은 일정 수준 이상의 전기가 흐르면 초전도 상태를 벗어나 저항이 발생하고 열이 발생해 타버리는 단점을 갖고 있다. 기존 기술은 이러한 문제를 해결하기 위해 초전도선에 10배 정도 되는 구리선을 둘러싸는 방법을 사용했다. 구리선이 초전도선에 발열이 생기면 전원 차단회로가 동작할 때까지 초전도선 대신 전류를 흘리는 역할을 한다.

하지만 이 방법을 사용하면 구리의 양과 부피 때문에 MRI의 크기와 무게가 커질 수 밖에 없어 사용에 불편함이 발생한다. KERI 연구팀은 초전도선의 발열 문제를 보완하면서도 구리의 양도 획기적으로 줄일 수 있는 ‘스마트 인슐레이션(Smart Insulation)’ 기술을 개발했다.

이 기술은 초전도 전자석이 정상 동작 시 일반 절연체와 같이 전기가 새지 않도록 절연 기능을 수행하다가 초전도선의 발열이 시작되면 ‘도전재’로 변해 전류가 선과 선 사이를 건너갈 수 있게 만든다. 특히 전자석 내 발열 발생하면 인근의 선들과 전류를 나누어 감당한다. 기존에 초전도선을 둘러싸는 구리의 양을 줄여도 전류의 흐름은 똑같이 유지될 수 있는 셈이다. 연구팀은 기술 이전 및 상용화를 위해 우리나라 포함 5개 국가에서 관련 특허를 출원했다. 김석환·조영식 KERI 박사는 “MRI에 스마트 인슐레이션 기술을 활용하면 구리의 양을 절반 이하로 줄일 수 있다”며 “이 기술은 MRI를 설치할 때 장치의 크기와 무게로 인해 많은 어려움을 겪고 있는 병원에서 MRI의 소형화 및 경량화를 가능하게 할 것”이라고 말했다.

이은수기자 eunsu@gnnews.co.kr

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