방사선으로 폭발물 찾아...원자력연, 16종 물질 분별 복합방사선 보안검색기 개발

한국원자력연구원이 개발한 항공화물용 복합방사선 보안검색기 시작품
<한국원자력연구원이 개발한 항공화물용 복합방사선 보안검색기 시작품>

한국원자력연구원은 첨단방사선연구소가 엑스선과 중성자를 동시에 활용해 16종 물질 분별이 가능한 항공 화물용 복합방사선 보안검색기 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

공항 화물 보안검색기는 포장을 뜯지 않고 화물 내부를 확인해야 해 엑스선 검색기가 효과적이다. 하지만 기존 엑스선 화물 보안검색기는 화물 모양만 확인할 수 있다. 이 때문에 최근 이중에너지 엑스선을 활용하지만 유기물과 무기물의 단순한 구별만 가능하다는 한계가 있었다.

원자력연구원은 과학기술정보통신부 방사선 기술 개발사업을 통해 2017년부터 한국과학기술원(KAIST), 오르비텍과 공동으로 물질 분별이 가능한 화물 보안검색기 개발 연구에 착수해 최근 시작품을 구축하고 물질 분별 검증에 성공했다.

개발한 보안검색기는 6메가볼트(㎹) 엑스선과 14.1메가전자볼트(MeV) 중성자를 동시에 활용한다. 철, 구리, 흑연, 음식물, 플라스틱 등 금속과 비금속 무기물, 유기물을 포함한 16종 물질을 분별해 낼 수 있다.

물질에 엑스선을 조사하면 무거운 물질일수록 엑스선이 잘 투과되지 않는다. 중성자는 수소, 탄소 등 가벼운 원소가 많이 포함된 물질일수록 투과 정도가 낮다. 연구진은 물질별로 엑스선과 중성자의 투과 정도가 다르다는 점에 착안했다. 엑스선과 중성자의 투과 정도를 계산해 물질을 분별하는 알고리즘을 개발했고 복합방사선 보안검색기에 적용해 16종 물질 분별에 성공했다.

물질별로 고유색을 지정해 물질 분별 결과를 시각화해 빠른 판독을 할 수 있는 것도 특징이다. 또 항공 화물용으로 가장 많이 사용하는 LD3 규격(2m×1.6m×1.5m) 컨테이너를 2분 내 검사해 신속한 화물 보안 검색이 가능하다.

원자력연구원은 지난 2016년도에 보안 검색용 전자가속기 설계와 방사선 영상 처리 알고리즘을 자체 개발해 엑스선 컨테이너 검색기 상용화에 성공한 바 있다. 이번 복합방사선 보안검색기는 기존 엑스선 기술에 중성자 기술을 도입한 것으로 향후 한국공항공사 등과 협의해 현장 실증 연구를 추진할 계획이다.

채문식 방사선반응모델연구실 연구원은 “복합방사선 보안검색기는 ㎹급 엑스선과 고속중성자를 동시에 활용하는 국내 유일 장비”라며 “항공 화물 등 보안 검색 연구뿐만 아니라 물성 분석이나 중성자 분석, 계측 연구의 테스트베드로도 활용이 기대된다”고 밝혔다.

김영준기자 kyj85@etnews.com