초전도 선형가속기의 성능을 극대화하는 빔 진단시스템이 국내 기술진에 의해 처음으로 개발됐다. 초전도 선형가속기는 초전도의 특성을 이용해 가속효율을 높인 선형 모양의 가속기를 말한다.
경북대 가속기 물리연구실은 150 나노초(10억분의 1초) 간격으로 쏘아지는 여러 빛들의 위치를 측정할 수 있는 모니터 장치와 전자장치를 개발했다고 9일 밝혔다.
연구팀은 고주파 공동(Cavity)내에서 빛의 위치에 따른 신호를 얻은 뒤, 이를 저 주파수로 전환하는 방식을 시스템에 적용했다.
최근 일본 고에너지가속기연구소(KEK) 내 차세대 가속기 연구시설(ATF)에서 개발된 시스템 성능을 확인한 결과 70 나노미터 수준의 빛 위치를 측정할 수 있었다. 동시에 여러 빛들의 위치도 측정할 수 있음이 검증됐다.
이번 개발로 한국을 비롯한 여러 국가가 공동으로 참여해 연구하는 ‘국제 충돌형 초전도 선형가속기(ILC)’의 성능도 대폭 강화할 수 있게 됐다. ILC는 길이가 30km, 빛 에너지지가 1TeV(테라전자볼트)인 초대형 과학시설로 개발된 시스템을 적용하면 150 나노초 간격의 여러 빛들의 위치측정이 가능하다. 정밀한 측정이 가능해 깊이 있고 정확한 연구결과가 도출될 수 있다는 설명이다.
특히 마이크로미터 이하의 빔 궤도제어를 요구하는 국내 차세대 방사광가속기의 삽입장치에도 직접 활용 될 수 있다. 동시에 초정밀가공 기계 산업 분야에도 획기적인 성능향상을 가져올 수 있다고 연구팀은 설명했다.
김은산 경북대 물리학과 교수는 “이 시스템은 국제적으로도 소수의 가속기 연구소에서 연구되는 상황”이라며 “이번 시스템 개발로 가속기 분야에서 한국의 국제적 연구 위상을 높이는 것은 물론 국제적 공동 연구를 주도적으로 수행 하는 교두보도 마련했다”고 말했다.
경북대 연구팀은 이번 시스템에 이어 5나노미터 수준의 여러 빛을 측정하기 위한 시스템 설계를 마치고 현재 제작에 돌입했다.
윤대원기자 yun1972@etnews.co.kr
