첨단 28 GHz 초전도 ECR 이온원 장치 개발 성공

중이온 가속기 원천기술 확보, 가속기 입사장치로 활용

-기초지원연 부산센터 원미숙 박사팀 국내기술로 개발 -

□ 국내연구진이 중이온가속기의 원천기술인 초전도 전자싸이클로트론(ECR: Electron Cyclotron Resonance) 이온원 (이하 ECR 이온원)장치 개발에 성공함에 따라 첨단 중이온 가속기 연구개발의 국산화가 가속화될 전망이다.

□ 한국기초과학지원연구원(원장 정광화, 이하 기초지원연) 부산센터 원미숙 박사(부산센터 소장)는 세계 최고사양의 28 GHz 초전도 ECR 이온원 장치를 국내 최초로 자체 개발하여 ECR 플라즈마를 발생하는 데 성공했다고 25일 밝혔다.

□ ECR 이온원은 마이크로파의 특정 주파수와 자기장에서 전자의 공명현상에 따른 회전 운동을 이용하여 저진공에서도 고밀도 플라즈마의 발생이 가능한 이온원으로 가속기의 입사장치에 해당하는 장치이다.

□ ECR 이온원은 마이크로파의 주파수가 커질수록 다가(多價)의 대전류 이온빔 인출이 가능하지만 높은 자기장을 구현해야 하는 기술적 어려움이 있어, 28 GHz 수준의 마이크로파에 공명이 가능한 ECR 이온원 개발은 미국, 일본, 이태리 등 일부 국가에서만 이루어져 왔다.

□ 기초지원연은 28 GHz 마이크로파와 고자기장 초전도 자석을 적용하여 세계 최고 수준의 ECR 이온원을 자체 개발하여 고밀도 플라즈마를 발생하는 데 성공함으로써 중수소부터 우라늄까지 다양한 핵종으로 다가의 대전류 중이온빔을 생성할 수 있는 기반을 마련하였다.

□ 기초지원연에서 개발한 28 GHz 초전도 ECR 이온원은 28 GHz-10 kW 마이크로웨이브, 고자기장 초전도 자석, 액체헬륨 재응축형 극저온조, 고진공 플라즈마 챔버, 고전압 이온빔 인출장치 등 첨단 과학기술이 적용된 복합연구장치로 세계최고 사양에 해당된다.

□ 기초지원연이 보유한 28 GHz급 초전도 ECR 이온원은 이온 주입, 재료개질*및 첨단 분석 등 다양한 소재의 기능 향상과 같은 산업적인 활용이 가능할 뿐 아니라, 연내에 구축될 중이온 선형가속기와 함께 본격적인 중이온빔 가속 및 다양한 가속기 기반 응용연구에 사용될 것으로 기대된다.* 재료 개질 : 이온빔을 조사하여 주로 고체물질의 표면을 가공하거나 종래의 성질과 비교할 때 전혀 새로운 특성을 보일 수 있도록 변경시키는 기술로 가장 대표적인 이온빔 활용 분야

□ 한편, ECR 이온원으로부터 인출된 중이온빔을 최초 가속 할 RFQ (고주파 4중극자, Radio Frequency Quadrupole) 선형가속기는 현재 설계를 완료하고 제작에 들어가 올해 말 기초지원연 부산센터에 구축될 예정이다.

□ 금번 ECR 이온원 및 중이온 가속기 개발은 기본 부품 탐색부터, 설계, 해석 및 제작에 이르는 전 과정을 기초지원연의 자체능력으로 해결해 중이온 가속기의 입사장치로 활용할 수 있는 거대과학 원천기술을 국내 연구진이 확보했다는 점에서 큰 의미를 갖는다. ※ 플라즈마 및 이온빔 챔버 ((주)벡트론), 초전도 자석 ((주)금룡테크), 액체헬륨 재응축형 극저온조 ((주)CVE), 고정도 전자석 전원장치 (다원시스), 이온원 제어시스템 (금강테크(주)), RFQ 선형가속기 ((주)비츠로테크) 제작 등 거의 대부분의 주요 장치들을 국내 중소기업들과의 공동연구로 개발

□ 기초지원연 부산센터 원미숙 박사는 “기초지원연 자체기술로 개발 중인 중이온 가속기가 제작 완료되면 연내에 본격적인 이온빔 가속을 실현할 예정”이라며 “세계 최고 수준의 종합 이온빔 이용시설을 구축하여 산학연 공동 활용 및 첨단소재 개발을 위한 이온빔 연구지원에 활용할 계획”이라고 밝혔다.

☎ 문의처 : 기초지원연 부산센터 원미숙 소장 (051-510-2986)

                  기초지원연 부산센터 최세용 박사 (501-713-4224)