주식회사 서남 - 초전도로 에너지 패러다임을 바꿀 핵심기술 보유

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주식회사 서남은 고온 초전도 선재를 생산하는 기업으로,

Superconductor, Nano & Advanced Materials 의 앞자를 따서 SuNAM 이다.

설립목적은 초전도, 나노 및 첨단소재 산업화이며,

비전은 친환경적이고 효율적인 에너지 사용이다.

이번 포스팅에서는 "초전도", "친환경 에너지" 두가지 키워드를 중심으로 서남에 대해 분석해보고자 한다.

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고온 초전도 선재란 무엇인가

고온 초전도 선재 용어가 참 어렵다
고온 / 초전도 / 선재 나눠서 살펴보자

초전도
어떤 재료에 온도를 계속 낮추다 보면 저항이 0이 되는 현상이 발생하는 것이 있다.
이러한 현상을 초전도 현상이라고 하고 초전도 현상이 나타나는 재료를 초전도체 라고 한다.

고온
초전도체는 다시 저온 초전도체 / 고온 초전도체가 있다.
저온 초전도체 기준은 임계온도가 액체헬륨의 끓는점(섭씨로 약 -270도) 보다는 약간 높고
고온 초전도체 기준은 임계온도가 액체질소의 끓는점(섭씨로 약 -200도) 보다 약간 높다고 생각하면 된다.

* 상세하게는 1세대 고온 초전도체, 2세대 고온 초전도체가 있지만 1세대는 현재 시장성이 없어서 보통 고온초전도체라고하면 보통 2세대 고온 초전도체를 가리킨다.

액체질소를 통해 임계점을 달성할 수 있는 고온 초전도체가 상업적으로 매우 우수하다고 할 수 있다.
그 이유는
- 질소는 지구를 구성하는 기체 중 가장 많은 비중을 차지하고 있어 매우 저렴하다. 반면 헬륨은 상대적으로 거의 남아있지 않아 비싸다.
- 온도가 낮을수록 액화시키는데 비용이 급속하게 증가하게 된다. 때문에 액화헬륨보다는 액체질소가 상대적으로 매우 저렴하다.

선재
전선 같은 선 형태의 재료라고 보면 된다.


종합해보면 액체질소를 통해 초전도 현상(저항 0)을 달성할 수 있는 전선재료라고 이해하면 된다.

실제 상황에서는 변수가 많기 때문에 저항이 0은 아니고 0에 가까운 상태라고 보면 될듯하다.


저항이 0에 가까워 지면 기존 구리선 대비 2가지 큰 이점이 있다.
- 송전시 전력손실이 없다. (실제론 매우 적게 손실된다.)
- 전류밀도가 높아져서 구리선 대비 얇게 만들어도 더 많은 전류를 흘릴 수 있게 된다.

어마어마한 이점이다. 앞으로 도심은 전기자동차로 채워질 것이고, 도심 내 전기수요는 급증할 수 밖에 없다.
지하에 매설된 기존 구리선로를 더 확충해야 하는데 도심지에는 공간문제로 확충하기 쉽지가 않다.
이럴 때 기존 구리선로에 초전도 케이블을 활용하는 방법으로 해결 할 수 있다.

우리 정부도 이러한 점을 인식하여 흥덕-신갈 구간에 초전도 케이블 상용화 완료했으며
문산-선유, 온수-역곡구간에도 적용 예정이다.
* 참고로 초전도 케이블은 초전도 선재를 활용하여 LS전선에서 생산

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친환경 에너지 - 핵융합발전

친환경 에너지는 지구온난화를 발생하지 않는 탄소중립적인 에너지이다.

서남의 고온 초전도 선재는 친환경 에너지의 끝판왕인 핵융합발전의 중요한 재료이다.


핵융합발전(인공태양)

중수소와 삼중수소의 충돌시켜 핵융합을 유도하고 이 과정에서 방출되는 막대한 에너지를 활용한다.
중수소와 삼중수소는 비교적 구하거나 만들기 쉬운 편이며 원자력 발전과 다르게 방사선 폐기물이 나오지 않는다.
다만 중수소와 삼중수소는 서로 밀어내기때문에 충돌시키기가 매우 어려워 온도를 1억도까지 올려주어야 한다.

그런데 1억도의 중수소와 삼중수소를 담을 용기가 없어 이를 극복하기 위해 자기장을 통해 공중부양 시킨다.
고온을 만들어주는 것과 이를 지속하는 시간이 중요하다.
초기에 구리자석을 사용하다가 저온 초전도 자석을 사용하니 대폭 개선되었다.
고온 초전도 자석의 경우 저온 초전도 자석보다 높은 자기장을 구현하기 쉽고 운영비용이 저렴하다.
(조금 돌려 얘기하면 저온이랑 같은 자기장을 구현하고 크기를 더 작게 만들수도 있다는 얘기!)

때문에 CFS(커먼웰스 퓨전 시스템즈)에서도 고온 초전도 자석을 소형 핵융합 발전소를 연구하고 있다.


CFS (커먼웰스 퓨전 시스템즈)

따로 핵융합 발전소 개발회사인 CFS를 살펴보는 이유는 이 회사가 서남의 고온 초전도 선재를 수주할 가능성이 높기 때문이다.

CFS는 빌게이츠도 관심을 갖고 투자를 한 회사로

서남도 IR 자료를 통해 CFS사의 연구개발 및 상용화 프로젝트에 참여중임을 밝혔다.
- '19년 8월 평가용 샘플 약 3km 납품했다고 한다.
- 향후 연구개발에 소요되는 고온 초전도 선재 양이 어마어마 하다고 한다... (전세계 물량 싹 쓸어가도 부족?)

CFS사는 최근 고온초전도 자석을 통해 20T 이상의 자기장을 지속할 수 있음을 발표하였다. 실로 어마어마한 성과이다.
(참고로 우리나라 인공태양인 KSTAR는 저온 초전도체로 운영되고 7.5T 정도임. 7.5T도 결코 적은 자력이 아님!)

연관되는 얘기로 우리나라 한승용 서울대 교수가 45.5T의 무절연 고온 초전도 자석을 개발했는데 직경 34mm, 길이 53mm로 엄청 작다. 45.5T는 직류 자기장 세계 최고기록이며 이러한 결과는 네이쳐에도 실렸다.
CFS에서 해당 특허에 대해 기술료를 지불하고 있다고 한다.

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마무리하면서...

포스팅하면서 느낀건 확실히 저온보다는 고온 초전도 쪽이 여러모로 상업화에 있어 경쟁력을 갖는다는 것이다.

현재 고온 초전도 선재 제조업체는 우리나라에는 서남 뿐이다.
하지만 해외에는 SuperPower, Sumitomo Electric, AMSC, SuperOx, Shanghai Superconductor 등이 있다.
시작은 형성도 안됬는데 경쟁사가 참 많다.

하지만 서남은 독자적인 기술로 생샌성 및 가격면에서 경쟁사를 압도하고 있다.
(IR 자료를 보면 서남이 글로벌 티어 1로 분류, 출처는 Coated Conductors for Applications 2016)

시장이 열리면 치킨게임을 하다 승자독식하는 방향으로 진행될 것 같다.
치킨게임에서는 서남이 가격경쟁력이 있어 유리한 모양새이다.

서남이 빨리 이익내는 회사가 되기를 바라면서... 모두 성투하시길!