절단 없이 초전도 테이프 측정하는 새 레이저 시스템 개발

한국 연구팀이 고온 초전도 테이프의 두께와 폭, 3차원 형상을 연속 측정하는 비접촉 시스템을 개발했다. 시험에서는 테이프가 시간당 100미터 속도로 이동할 때 측정 오차를 ±1.5마이크로미터 이내로 유지했다. 센서 이동 속도가 더 느릴 때는 반복 측정값의 차이가 0.2마이크로미터를 넘지 않았다.

이 테이프는 두께가 수십 마이크로미터, 폭이 4~12밀리미터에 불과하지만 길이는 수백 미터에 이를 수 있다. 특정 온도 이하에서는 저항 없이 큰 전류를 흘린다. 수백 겹을 감아 핵융합 장치와 MRI 장비, 고효율 전기기기에 쓰이는 강력한 자석을 만든다.

두께 오차가 여러 층에 걸쳐 누적되면 자석의 형태가 변형되거나 기계적 응력이 집중되고 자기장이 불안정해질 수 있어 작은 편차도 중요하다. 접촉식 센서는 테이프에 흠집을 내거나 오염시킬 위험이 있고, 기존 비접촉 방식은 진동에 취약했다. 따라서 정밀 검사를 위해 시료를 잘라 현미경으로 관찰해야 하는 경우가 있었다.

새 시스템은 테이프를 릴 사이로 통과시키면서 서로 마주 보는 공초점 레이저 센서로 양면을 스캔한다. 실시간 장력 제어와 속도 보정, 잡음 필터링 소프트웨어가 이동하는 소재를 안정적으로 유지하고 손상 없이 연속적인 3차원 지도를 생성한다.

관련 연구 세 편은 2024~2026년에 발표됐다. 이 방식은 배터리용 포일, 압연 금속, 박막 태양전지, 정밀 전자 필름 검사에도 활용될 수 있다. 다만 생산라인에 적용하려면 소재별 최적화와 장기 신뢰성 시험이 필요하다.