친환경 소재로 만든 성능 좋은 `K-압전센서` 국산화

원자력연, 원전 등 핵심산업 설비 상시 모니터링
납 대신 친환경 소재 사용..우수한 압전 성능 확인

한국원자력연구원은 원전 등 다양한 산업 설비의 이상 진동, 이물질 충격 등을 상시 모니터링할 수 있는 '압전형 센서 소재'를 개발했다. 원자력연 제공

원자력연이 개발한 압전형 센서 4종

100% 해외 기술에 의존하고 있는 안전 모니터링용 압전 센서가 국산화에 성공했다. 친환경 소재로 압전성이 우수해 센서 성능이 뛰어나고, 기존 상용 제품을 대체할 것으로 기대를 모은다.

한국원자력연구원은 이민구 박사 연구팀인 원전, 플랜트, 철도·교량 등 국가 기간산업의 핵심 설비 안전을 상시 모니터링할 수 있는 '압전형 센서 소재·부품'을 개발하고, 국내외 인증을 획득했다고 8일 밝혔다.

국가 기반산업의 핵심 설비는 충격, 진동, 결함 등 이상 상태를 상시 모니터링하는 것이 중요하다. 이를 위해 외부 충격에 전기적 신호를 발생시켜 정보를 실시간 제공하는 압전형 센서가 필요하다.

하지만, 국내의 경우 압전형 센서, 부품 관련 기술이 취약해 미국, 유럽 등 기술 선진국에서 전량 수입하고 있다. 현재 상용화된 압전센서는 유해물질인 납이 함유된 '납 티탄산 지르코늄(PZT)' 압전 세라믹 소재로 만들어 각종 규제를 받고 있다.

연구팀은 PZT를 대체할 친환경 소재로 주목받고 있는 '칼륨 소듐 니오베이트(KNN)'에 미세 도핑 방식으로 비스무트(Bi)계 화합물을 첨가해 압전성이 우수한 압전 소재를 만들었다. 이어 이 소재를 적용해 이상 진동, 이물질 충격 등을 감시할 수 있는 지경 2㎝, 높이 6㎝ 가량의 가속도계 센서 2종과 배관 등 누설이나 결함을 탐지할 수 있는 직경 2∼3㎝, 높이 2∼4㎝ 가량의 음향방출형 센서 2종 등을 개발했다.

이 센서들은 올 초 한국인정기구(KOLAS) 공인시험을 통해 기존 PZT 기반 상용제품을 대체할 수 있는 성능을 입증받았다.

최영철 원자력연 기기안전진단연구부장은 "친환경 압전소재부터 디자인, 부품 제작기술까지 센서 원천기술을 확보했고, 즉시 상용화가 가능한 수준으로 기술 완성도를 높였다"며 "고온과 방사선 등 극한 환경에서도 안정적으로 작동하는 친환경 특수 센서 개발과 연계해 연구를 이어갈 계획"이라고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr