중입자 가속기와 중이온 가속기 구축에 필수적인 빔 발생 원천기술이 개발됐다.
한국원자력연구원(원장 정연호) 핵융합공학기술개발부 오병훈 박사팀은 중이온 다가이온 빔을 발생시킬 수 있는 ‘마이크로파 전자 공명(ECR) 이온원’을 개발, 빔 생성에 성공했다고 5일 밝혔다.
이 기술은 부산 기장에 건설 중인 의료용 중입자 가속기는 물론이고 국제과학비즈니스벨트의 핵심 연구시설이 될 중이온 가속기 구축에도 적용할 수 있는 핵심 원천기술이다.
교육과학기술부 원자력연구개발사업의 지원을 받은 연구진은 지난 2007년부터 4년간 18억원을 들여 초전도 사이클로트론용 ECR 이온원을 자체 설계 및 제작하고 최근 성능검증까지 완료했다.
‘ECR 이온원’은 강한 자장 속에 플라즈마를 가두고 고주파 전자공명 현상을 통해 전자들을 집중 가열함으로써 전자의 온도를 수십 킬로전자볼트(keV: 수억 도) 이상으로 높여 원자를 전자가 2개 이상 떨어져 나간 상태인 ‘다가이온’으로 만든 뒤 이를 선별적으로 추출해 가속기에 공급해주는 장치다. 가속기 규모를 크게 늘리지 않고도 가속 에너지를 획기적으로 높일 수 있기 때문에 중이온 가속기의 성능을 좌우하는 핵심 부품 중의 하나로 인정받고 있다.
이번 개발된 ‘이온원’은 의료용 초전도 중입자 가속기의 핵심 부품으로 향후 국제과학비즈니스벨트에 들어설 중이온 가속기 구축에도 유용하게 쓸 수 있다.
오병훈 박사는 “순수 국내 기술”이라며 “반도체 생산 공정과 나노 공정 등 다양한 분야에도 활용이 가능하다”고 말했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.co.kr