세계 최고사양 28 GHz 초전도 ECR 이온원을 이용한

국내 최초 중이온빔의 인출, 분석, 전송, 진단에 성공

중이온 가속기의 원천기술 확보 및 중이온 가속의 본격적인 토대 마련

-기초지원연 부산센터 원미숙 소장 연구팀이 국내기술로 개발 성공 -

□ 국내연구진이 초전도 전자싸이클로트론(ECR: Electron Cyclotron Resonance) 이온원(이하 ECR 이온원)으로부터 중이온빔을 인출하여 분석, 전송 및 진단에 성공함에 따라 중이온 가속기 관련 연구개발 및 이온빔 이용 연구에 급물살을 탈 전망이다.

□ 한국기초과학지원연구원(원장 정광화, 이하 기초지원연)는 작년 8월 국내 최초이자 미국과 일본에 이어 세계 세 번째로 개발한 28 GHz 초전도 ECR 이온원 장치로부터 중이온빔을 안정적으로 인출하는데 성공했다고 11일 밝혔다.

- 기초지원연은 중이온빔 인출장치(30 kV급 고전압 플라즈마 챔버, 인출 전극, 바이어스 디스크), 분석 장치 (고정도 분석용 전자석), 전송장치 (LEBT; low energy beam transport), 진단장치(slits, wire scanner, view screen, Faraday cup)등을 자체기술로 개발하고 국내 중소기업과 공동 제작하여 중이온 가속기의 국산화를 위한 기반을 마련하였다.

□ 기초지원연 부산센터 연구진은 산소 및 아르곤을 주요 핵종으로 하여 다가의 중이온빔을 인출, 분석, 전송 및 진단에 성공하였으며, 이온빔 진단 결과 산소의 경우 전하수가 1부터 8까지 최대 70 keV의 중이온빔이, 아르곤의 경우는 전하수가 18까지 최대 160 keV의 중이온빔이 인출된 것으로 확인 되었다.

- 인출 된 산소 이온빔을 실리콘 박막에 주입하여 이차이온질량분석장치(SIMS)의 표면 정량분석을 통해 이온빔의 인출, 분석, 전송, 진단결과를 검증하였다.

□ 연구진은 ECR 이온원을 자체기술로 개발하고 국내 중소·중견 기업과 공동 제작함으로써 국내 가속기 기반 기초과학·공학·산업 기반을 강화했다는 평가를 받고 있으며, 이 기업들은 IBS의 중이온가속기구축사업에도 참여하고 있다. 앞서 개발에 성공한 미국과 일본의 28 GHz 초전도 ECR 이온원과 동일사양을 국산화에 성공함으로써 기술 및 가격경쟁력을 기반으로 참여 기업들의 중국, 유럽 등 세계 가속기 시장 진출도 기대된다.

□ 기초지원연은 동일 사양의 초전도 ECR 이온원을 개발 중인 중이온가속기구축사업단(IBS)과의 선행개발 기술 및 노하우를 공유하여 공동연구체계를 공고히 구축하였을 뿐만 아니라, 이온빔을 활용한 다양한 첨단 분석과학장비 개발 및 국산화로 일자리 창출 등 창조경제 플랫폼 구축 및 고부가가치 산업 창출에 기여할 예정이다.

□ 원자에 구속된 전자를 전부 또는 일부 제거해 만들어진 중이온 빔은 우주의 기초를 밝히는 기초과학연구부터 암 치료에 이르기까지 다양한 연구에 활용이 가능해 세계적으로 대형 연구시설에 대한 투자와 연구가 이어지고 있을 뿐 아니라, 물성연구에 이용할 경우 원자 수준의 정밀한 분석이 가능하다.

- 기초지원연의 이온빔 가속 실현과 함께 이온빔 이용자시설 기획을 통하여 가속에너지 대역별 산업활용(이온주입 및 표면개질), 첨단 표면분석 연구장비 개발(PIXE, PIGE, RBS 등), 의료 활용(암치료용 붕소중성자포획치료법), 비파괴 고해상 안전진단분야(중성자 이미징) 분야로의 활용계획을 준비 중에 있다.

□ 부산센터 원미숙 소장은 “중이온빔 인출, 분석, 전송, 진단의 성과를 바탕으로 제작이 완료된 중이온 선형가속기와 금명간 결합하여 본격적인 중이온 이온빔 가속을 실현하여 이온빔 이용 서비스를 시작 할 예정”이라며 “금년 시작되는 기초지원연 이온빔 연구동 건립사업을 통해 세계 최고 수준의 종합 이온빔 이용시설을 구축하고 산·학·연·관 공동 활용에 나설 것이며 개발과정에서 확보 된 기술을 기업에 이전하고 사업화 하여 기초과학, 의료, 군사, 산업용 가속기 시장으로의 기술 확산에 힘쓸 예정이다”이라고 밝혔다.

☎ 문의처 : 기초지원연 부산센터 이병섭 선임연구원 , 최세용 선임연구원, 원미숙 소장)