광주과기원(GIST, 원장-선우중호) 한원택 교수 연구팀은 9일 기존의 전류센서 단점을 극복하여 부가가치가 높고 범용성을 갖는 전류 센싱용 특수 광섬유 개발에 성공하여 최근 세계적 광기술분야 전문 잡지인 ‘레이저 포커스 월드(Laser Focus World)’에 Newsbreaks로 기사화 되는 등 국제학계의 관심을 받고 있다.
GIST 정보통신공학과 한원택 교수팀(Pramod R. Watekar 연구교수, 주성민 박사과정 학생)은 솔루션 도핑공정을 통하여 화합물 반도체인 카드뮬 셀레나이드(CdSe)가 나노크기의 양자점(Quantum dot)으로 함유된 광섬유 모재(Preform)를 제작, MCVD(광섬유 제조를 위한 모재를 만드는 장비, Modified Chemical Vapor Deposition) 공정과 DT(MCVD 공정을 통해 제작된 모재를 광섬유로 인출하는 장비, Drawing Tower) 공정을 통해 CdSe 양자점이 함유된 특수 광섬유의 개발에 성공하고, 이를 이용한 광섬유형 전류센서 프로브를 세계최초로 개발했다.
전 세계적으로 센서시장이 급속도로 발전함에 따라 기존 센서의 문제점을 극복할 새로운 센서기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 하이브리드형 및 수소 연료형 친환경 자동차가 부각됨에 따라 발전기 및 컨버터 등의 전류 변환 장치의 안정성을 높이기 위한 전류 센서의 필요성이 부각되고 있다.
신재생 에너지인 태양광, 풍력, 지열 등을 활용한 대규모 친환경 발전소와 변전소, 그리고 원자력 발전소 등과 같은 대규모 설비의 고압, 고전류를 측정, 감시하는 전류센서에 대한 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이번에 개발된 CdSe 양자점이 함유된 특수 광섬유를 이용한 광섬유 전류 센서 기술은 전자계 전류센서와 같은 기존의 전류 센서들이 갖고 있던 문제점인 측정범위의 한계, 외부 환경 의존도, 헌팅현상, 대형화 장비의 측정 한계, 설치 및 시운전의 어려움 등을 해결함과 동시에 뛰어난 전류 센싱 능력을 보이는 차세대 전류 센서로 각광받고 있는 기술이다.
한 교수팀은 이번 연구에서 광섬유의 Faraday 효과를 극대화시키기 위하여 나노크기의 CdSe 양자점을 광섬유 코어 속에 함유시켜 Verdet constant가 높은 특수 광섬유를 개발하고, 전자기장에 의한 편광 회전 변화를 높여 전류센서의 민감도를 높였다
고민감도 광섬유 전류 센서를 이용한 광섬유형 전류센서의 개발은 홈네트워킹 및 유무선 모니터링 시스템과 연계가 가능하여 다가올 유비쿼터스 시대의 거대한 센서시장에 큰 영향을 끼칠 것으로 기대되고 있다.
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GIST 전류센서용 특수 광섬유 개발
