초록 ▼

1. 최종목표
에스엠텍와 김포대학은 0.1 Hz에서 95% 이상의 차폐율을 갖는 자기 보정 장치를 개발한다. 이를 위해서
- 기준센서가 설치된 뇌자도 형태의 겐트리, 듀아 설계 및 제작.
- 저주파 자기장 발생을 위한 헤름홀츠 코일 설계 및 제작
- 고온 초전도체, 분해능이 100 fT(10-13 T)인 SQUID 센서의 개발.
- SQUID 센서를 이용한 교류 자기장 보정 장치 개발(01 Hz에서 차폐율 95% 이상, 60 Hz에서 90% 이상, 180 Hz 에서 85% 이상)을 수행한다.
2. 개

1. 최종목표
에스엠텍와 김포대학은 0.1 Hz에서 95% 이상의 차폐율을 갖는 자기 보정 장치를 개발한다. 이를 위해서
- 기준센서가 설치된 뇌자도 형태의 겐트리, 듀아 설계 및 제작.
- 저주파 자기장 발생을 위한 헤름홀츠 코일 설계 및 제작
- 고온 초전도체, 분해능이 100 fT(10-13 T)인 SQUID 센서의 개발.
- SQUID 센서를 이용한 교류 자기장 보정 장치 개발(01 Hz에서 차폐율 95% 이상, 60 Hz에서 90% 이상, 180 Hz 에서 85% 이상)을 수행한다.
2. 개발내용 및 결과
? SQUID 센서용 초저온 듀아의 개발 : SQUID 센서를 극저온 상태에서 원활한 동작을 위해 액체질소 듀아를 제작하였다. 제작된 듀아는 SQUID 센서를 77K 이하의 온도 상태로 유지할 수 있었고 센서는 10-13 T의 분해능을 갖는 특성을 보였다.
? 자기장 보정장치의 개발 : 현재 자연 및 환경자기장 잡음에 대한 보정 및 상쇄장치는 자기저항 또는 플럭스게이트 센서를 이용한 제품으로서 각 센서의 분해능은 10-8 또는 10-9 T정도이다. 본 사업에서는 SQUID센서를 이용하여 10-13 T의 분해능을 갖는 자기장 보정장치를 제작하기 위해서 회로 설계 및 PCB 기판 제작 등을 수행하였다. 성능확인 을 위해 자기장 발진기 역할을 하는 헤름홀쯔 코일을 제작하고, 다양한 주파수의 노이즈를 발생시켜서 0.1 Hz에서 96.5%, 1 Hz에서 95%, 10 Hz에서 96.7%의 차폐율을 달성하였다. 특히 20 Hz 이하에서는 노이즈가 완벽히 제거되었다. 그리고 생체자기분야에서는 비교적 고주파수인 60 Hz에서 91.0%, 120 Hz에서 88.2%의 차폐율을 얻을 수 있었다. 일반적으로 10Hz 이상의 주파수는 와전류를 이용한 저가의 도체만으로 구성된 차폐실으로도 우수한 차폐효과를 높일 수 있기 때문에 본 사업에서 개발한 자기보정장치와 동시에 적용할 경우 생체자기측정분야에서 최상의 제품이 될 수 있다고 판단된다
3. 사업성과
? 기술적 성과
생체자기측정 분야에서 자기저항 센서 또는 플럭스 게이트 센서를 이용한 보정장치를 사용하려면, 자기차폐실 내부에는 차폐되지 않은 극소 자기잡음만이 존재하여 감지하기가 어렵다. 즉 센서의 분해능이 떨어져 차폐실 내부에서는 노이즈를 감지하기가 불가능하다. 본사업에서는 현재까지 보정장치에 적용하지 않은 SQUID센서를 적용하였다. SQUID는 분해능이 10-13 T의 초전도체 센서이며 현존하는 가장 작은 미소 자기장을 감지할 수 센서이다. 본 사업에서 개발한 SQUID 보정장치는 생체측정 장비가 설치된 자기차폐실 내부에도 설치가 가능하여 뇌자도 및 심자도 등 생체자기 영상을 추출하는데 우수한 보정 성능을 발휘할 수 있다. 생체 자기장의 전파 거리가 이격거리보다 짧아 보정장치를 사용하여도 인체자기장에 영향을 주지 않아서 외부 자기장만 상쇄가 가능하다. 측정된 상쇄율은0.1 ∼ 10 Hz 대역에서 95% 이상으로 나타났다.
? 경제적 성과
현재 국내의 대형병원 및 연구소에서는 생체 자기장 측정 시스템이 많이 수입되어 사용되고 있다. 그러나 수입된 시스템 설치를 위한 자기 차폐실의 가격이 수억 원 이상이되어 시스템 보급에 문제점이 있다. 즉 수입된 생체자기측정 시스템보다 이를 설치할 차폐실이 더 고가인 현실이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 차폐실을 사용하지 않고 보정 장치를 이용하여 가격을 낮추려고 노력하고 있으나, 기존의 자기센서를 자기차폐실내부에 설치할 수 없는 문제점으로 인해 도입이 불가능하였다. 본 사업을 통하여 개발된 SQUID 센서용 자기장 보정장치는 센서분해능이 생체자기 신호와 유사한 10-13 T이어서 차폐환경 내부에 도입이 가능하게 되었다. 따라서 고가의 차폐실 비용을 절감하는 것이 가능하고 기존의 자기 차폐실로는 달성할 수 없는 극 저주파의 효율적인 차폐가 가능하여 생체자기 측정 장치의 보급에 기여할 것으로 판단된다.
? 사회적 성과(일자리 창출 등)
본 기술은 SQUID 센서를 활용한 다양한 응용사업의 진입 가능하여 전자현미경 산업,MRI 산업, 비파괴 검사 등으로의 확대가 가능하고, 정밀 장비 설치 업체 및 생체 자기장측정 장치 산업 등 국내 전자파 차폐시장을 전반적으로 활성화 시킬 수 있다고 판단된다. 그동안 국내 의료분야 및 산업분야에서는 자기장 차폐에 대한 대비책을 해외 업체에 의존하고 있었고, 특히 해외 기술자들과의 소통 및 인건비 문제는 차폐를 요구하는 업체에 큰 부담으로 작용하였다. 실제 국내의 전자기차폐시장은 대부분이 중소기업 중심으로 이루어지고 있고, 고가의 차폐실을 제작하기 위한 비용이나 기술력, 측정기술 수준 또한매우 열악하다. 본 사업을 통한 자기장차폐 기술은 안정된 가격과 제품의 빠른 유지보수 등 차폐관련업체에 큰 도움이 됨은 물론 경쟁력을 갖게 될 것이다. 이와 함께 당사는 지속적인 설비 확충과 인력 보강을 통하여 국내 자기장차폐 시장의 국산화를 이룰 수 있을 것으로 판단된다.
4. 향후추진계획
그동안 중소기업으로 생체자기 측정 분야로의 진입은 상당히 어려운 현실이었다. 고가의 자기차폐실 제작비용에 대한 부담은 물론 약 6개월이 소요되는 제작기간, 측정환경 또한 부담스러운 문제이다. 특히 해외 시장으로의 진출은 불가능하였다. 그러나 당사는본 사업을 통하여 충분한 기술력이 확보되었고, SQUID를 이용한 보정 차폐와 저가의 재료차폐를 동시에 적용된 차폐실을 상품화 할 경우, 사업적 경쟁력은 매우 크다 할 수 있다. 향후 당사는 국내시장 확보는 물론, 해외시장 개척을 목표로 인력 확충과 설치 투자를 진행할 계획이다.

목차 Contents

• 사업비사용실적보고서...1
• I. 총괄현황...1
• II. 과제개발비 세부집행내역...1
• 개발결과의견서...5
• 첨부...6
• 최종보고요약서(초록)...8
• 목차...10
• 제 1 장 서론...11
• 제 1 절 자기장 차폐 기술개요...11
• 제 2 절 생체자기 분야의 자기차폐...14
• 제 3 절 SQUID센서를 이용한 자기보정장치의 개발목표...17
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...19
• 제 1 절 자기보정장치 개발방법...19
• 제 2 절 자기보정장치 개발내용...22
• 제 3 절 자기보정장치 측정...26
• 제 3 장 사업성과...30
• 제 1 절 기술성과...30
• 제 2 절 경제적성과...31
• 제 4 장 결론...33
• 제 1 절 개발결과...33
• 제 2 절 사회적 성과 및 활용방안...34
• 제 3 절 향후계획...35