9월 KAERI 우수성과
우주환경모사장치의 성공적인 구축 및 우주용 반도체 성능 시험 수행
우수성과 선정 내용 요약
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주요 성과 내용· 100MeV 양성자가속기 기반 우주환경모사장치 개발
- 우주환경 노출 반도체 부품 성능 시험 가능
- 양성자 빔 통과 가능 빔 창 설치 및 열 진공 특성 설계로 장치 개발
· 우주부품시험센터, 에이치시티와의 협력으로
SRAM 메모리 반도체 및 우주용 이미지 센서 성능 시험 성공적 수행 -
우수성 및 차별성· 열, 진공 모사 환경 및 빔 조사가 가능한 국내 최초 우주환경모사장치
· 원자력 분야, 타 거대과학 및 미래전략 분야 융합 혁신의 계기 마련 -
성과 활용 및 파급효과· 우주 환경 사용 부품 및 장치의 성능 검증 및 평가
· 고성능, 고신뢰성 우주 부품 개발 및 소재 개발
2023년 9월 KAERI
우수성과로 선정된 소감은?
우수성과로 선정된 소감은?
권혁중 부장
3년간의 연구를 통해 설계부터 개발 그리고 시험까지 무사히 마치게 됐고, 9월 KAERI 우수성과로도 선정되어 그 기쁨이 배가 되는 것 같습니다. 쉽지 않은 여건 속에서도 같은 길을 걸으며 서로 격려해 주었던 동료들에게 고마운 마음을 전합니다.
이번 연구성과에 관해
간략히 소개하자면?
간략히 소개하자면?
권혁중 부장
양성자빔을 이용한 반도체 시험 평가는 기존에는 상온, 대기 중에서만 가능했습니다. 이번에 구축한 우주환경모사장치를 이용하면 다양한 온도(-55℃~125℃) 환경 및 진공 환경에서 양성자빔 시험 평가가 가능합니다. 원자력 분야의 연구개발 성과인 양성자가속기를 우주 분야로 확대 적용하는 데 또 다른 의미가 있다고 볼 수 있습니다.
앞으로의 계획 및
하고픈 말이 있다면?
하고픈 말이 있다면?
권혁중 부장
국내에서 큰 관심을 받고 있는 우주 부품의 국산화에 양성자가속기가 기여할 수 있도록 앞으로도 이용자의 요구를 반영하여 장치를 개선해 나갈 예정입니다. 또한 국제적으로 반도체 시험시설로 인정받은 양성자가속기의 에너지를 업그레이드해 국가 핵심기술개발에 필요한 기반시설로 그 역할을 해내겠습니다.
연구로 통합관리 분야
IAEA 기술회의 개최
하나로이용연구단은 9월 4일부터 8일까지 국제원자력교육훈련센터에서 ‘연구로 통합관리 분야 IAEA 기술회의’를 개최했다.
35개국 70여 명이 참가한 이번 기술회의에서는 IAEA 회원국을 대상으로 하여 연구로의 관리 시스템 구축, 실행 및 지속적인 개발과 IAEA 안전기준에 기초한 실제적인 정보를 제공했다. 22건의 발표와 함께 현장 참가자들은 연구용 원자로 하나로와 냉중성자 실험시설을 견학했다.
방사성원료의약품 ‘I-131액’ 개발 및 식약처 품목허가 신청
우수 의약품 제조·품질관리 기준인 GMP1)가 적용된 방사성원료의약품이 국내에서 처음으로 개발됐다.
연구원 동위원소연구부 이소영 박사 연구팀은 방사성원료의약품 ‘KAERI 요오드화나트륨(I-131)액’을 개발해 식약처에 품목 허가를 신청했다고 지난 9월 6일 밝혔다
연구원이 국내에서 유일하게 생산·공급하는 방사성의약품 ‘요오드-131 엠아이비지(I-131 mIBG)2)’의 주원료가 바로 방사성동위원소 ‘요오드화나트륨(I-131)’이다. ‘I-131’은 희귀 소아암뿐 아니라 갑상선암 치료 등 다양한 의약품의 원료로 활용된다.
허가 승인 시, 국내 기업과 병원은 연구원으로부터 직접 ‘I-131’을 제공받아 다양한 방사성의약품을 생산할 수 있다. 미국·유럽의 경우 방사성원료의약품 수입 시 수출국의 GMP 적용 여부를 확인하기 때문에 ‘I-131’의 수출 확대도 기대된다.
1) 법령에 따라 품질이 보증된 우수 의약품을 제조하기 위해 제조 시설의 구조, 설비를 비롯한 생산 공정 전반에 걸쳐 지켜야 할 요건을 규정한 기준
2) 신경모세포종 등 희귀 소아암 치료제
세계동위원소기구와 방사성동위원소·방사성의약품 전문가 훈련 과정 개설
연구원은 세계동위원소기구(WCI, 사무총장 최건모)와 ‘진단·치료 목적 방사성동위원소와 방사성의약품 분야 국제연수사업 추진’을 위한 협력협약(PA: Practical Arrangements)을 체결했다고 지난 9월 6일 밝혔다.
연구원과 WCI는 이번 협력으로 진단·치료 목적 방사성동위원소 및 의약품 분야 국내·외 세계적 전문가와 함께 연수사업 프로그램을 진행할 계획이다. 연구원의 교육 노하우와 WCI의 국제 조직력, 재정적 지원이 합쳐져 내실 있는 교육 과정이 될 전망이다. 교육 과정은 방사성 동위원소를 이용한 환자 치료, 사이클로트론을 활용한 방사성동위원소 생산 기술의 이해로 구성된다. 이번 교육 과정은 실질적인 경험을 제공할 수 있는 현장 체험교육 위주로 진행되어, 참가자들은 ‘실험 중심 훈련 과정’을 수료할 예정이다.
첨단방사선연구소 정병엽 소장, 제3회 과학기술인대상 수상
첨단방사선연구소 정병엽 소장이 지난 9월 8일 제17회 과학축전 개막식에서 제3회 전라북도 과학기술인대상을 수상했다.
올해 수상자는 연구개발 및 기술혁신 등을 통해 도내 기업의 성장지원과 지역산업 발전에 기여한 첨단방사선연구소 정병엽 소장 외 이성권 ㈜이피캠텍 대표이사, 김진상 한국과학기술연구원 전북분원장까지 총 세 명이다.
정병엽 소장은 천연 잔디 추출물 ‘메이신’을 활용한 특허 기술 개발 및 기술이전 사업화에 성공해 도내 연구소기업 2개를 설립한 공을 인정받았다. 또한 방사선 기술사업화를 위해 연구소 내 창업보육센터 센터를 운영해 도내 벤처기업 입주(16개)와 연구개발 및 기술사업화 등 지역 경제 활성화에 기여했다.
우주용 반도체 성능 시험 위한 우주환경모사장치 개발
연구원 양성자과학연구단 가속기개발연구부는 우주에서 사용할 장치·부품의 성능을 지상에서 시험해 볼 수 있는 우주환경모사장치를 개발했다고 지난 9월 12일 밝혔다.
그동안 국내에는 인공위성 주위의 우주환경과 유사한 온도, 진공 상태를 구현해 인공위성용 부품을 시험할 수 있는 장치는 운영하고 있었으나, 방사선 환경까지 구현할 수 있는 장치는 없었다.
이에 연구팀은 기존의 온도와 진공 환경뿐 아니라 양성자 가속기를 이용해 우주 방사선 환경까지 모사할 수 있는 우주환경모사장치 개발에 나섰다. 2021년부터 개발을 시작해 지난 8월 구축을 완료했다.
연구팀은 영하 55도에서 영상 125도에 이르는 온도 환경, 10-5Torr(토르, 압력의 단위) 이하의 진공 환경 등을 구현할 수 있는 장치에 빔 창(Beam window)을 설치했다. 이를 통해 다양한 온도, 진공 환경에서도 100MeV(1억 전자볼트, 1.5볼트 건전지 6,700만 개 에너지)급의 양성자 빔이 조사되도록 했다.
이번에 구축된 우주환경모사장치는 시운전을 거쳐 산업계 등 이용자에게 개방된다. 우선 인공위성에 사용될 부품 및 소재 개발 등을 위한 우주환경 시험 시설로서 우주 산업 부품 국산화에 기여할 전망이다.
국산 의료용 방사성동위원소 아시아권 첫 수출
연구원 첨단방사선연구소는 ‘RFT-30 사이클로트론*’에서 생산한 의료용 방사성동위원소 저마늄-68, 지르코늄-89 2종을 각각 중국 상해응용물리연구소(SINAP)와 파키스탄 암병원 INMOL(Institute of Nuclear Medicine & Oncology Lahore)에 수출했다고 지난 9월 18일 밝혔다.
중국에 수출한 저마늄-68은 전립선암과 신경교종암 등을 진단할 수 있는 방사성동위원소 갈륨-68의 원료이자, PET(양전자방출단층촬영) 등 방사선영상장비의 정확도를 유지하기 위한 사이클로트론교정선원으로 활용된다. 또한 파키스탄에 수출한 지르코늄-89는 다른 동위원소보다 몸속에 오래 머물러 질병을 정확하게 진단하는 의료용 동위원소다.
올해 4분기부터는 정기적인 수출량을 증대하고, 태국원자력연구소(TINT) 등 아시아 수출 시장을 확대할 계획이다.
* 양성자를 가속해 암 등 질병 진단을 위한 방사성동위원소를 생산하는 입자 가속기
첨단방사선연구소와 함께하는 아름다운 하루, 나눔바자회 개최
연구원 첨단방사선연구소는 지난 9월 19일 아름다운가게 정읍 수성점에서 직원 참여형 나눔 바자회 「첨단방사선연구소와 함께하는 아름다운 하루」를 개최했다.
「아름다운 하루」는 직원들의 기증 물품을 모아 사회적 기업인 ‘아름다운 가게’에 전달, 판매 수익금을 지역 소외계층에 전달하는 사회 공헌 행사이다. 연구소 내 설치한 기증스테이션을 통해 지난 9월 1일부터 12일까지 직원들로부터 총 820점을 기부받아 ‘아름다운 가게’에 전달했다.
이날 「아름다운 하루」 바자회에서 판매한 수익금은 내년 설날 전 정읍시 독거 어르신들에게 생필품 박스와 이불을 전달하는 ‘아름다운 나눔보따리’사업에 쓰일 예정이다. 첨단방사선연구소는 이 외에도 매년 지역사회와 온기를 나누는 다양한 ESG 경영을 실천하고 있다.
세계 최고 수준의 고선량·이동형 중성자 발생장치 개발
연구원 핵물리응용연구부 김선호 박사 연구팀은 고에너지의 중수소 이온빔을 만드는 장치인 ‘ECR* 플라즈마원’과 발생된 이온을 가속하는 ‘가속부’를 새로 개발해 세계 최고 수준의 고선량·이동형 중성자 발생장치를 개발했다.
이번 개발 장치는 세계 최고 수준인 1010n/s(Neutron per Second, 1초에 100억 개의 중성자 발생)의 고선량 중성자를 만들 수 있다. 기존 이동형 장치보다 10배 이상의 중성자를 생성해 검사 시간을 혁신적으로 줄였다. 미국에 이어 세계 두 번째 성능을 가지며, 이동과 설치가 간편하다.
연구원이 개발한 중성자 발생장치는 향후 자동차-항공기-군수 산업 핵심 부품의 비파괴 검사, 제철이나 석유화학단지 플랜트, 핵연료의 실시간 진단, 공항이나 항만 등 주요 국가시설 폭발물 탐지 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.
* 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyctlotron Resonance), 이온화가 매우 높은 플라즈마를 얻을 수 있다.
상온에서도 작동할 수 있는 양자 소재 후보 물질 확인
연구원 첨단양자소재연구실 김재욱 박사는 터븀인듐산화물(TbInO3)이 양자컴퓨터 소자 등에 쓰일 수 있는 양자스핀액상(Quantum Spin Liquid, 이하 QSL) 물질이 될 수 있음을 실험적으로 증명*했다. 해당 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처 피직스(Nature Physics, IF 19.684)’ 온라인판에 8월 17일 게재됐다. 연구진은 레이저 부유 용융로로 합성한 TbInO3 단결정에 전자기파를 쪼여 특정 영역에서 광학전도도가 정확히 주파수 제곱에 비례함을 입증했다.
이는 TbInO3가 상온에서도 QSL 특성을 구현할 수 있음을 실제 확인한 최초 사례다. 이를 바탕으로 연구진은 TbInO3이 무오류 양자컴퓨터의 소자로 응용할 수 있는지 등을 더 연구할 계획이다.
* 논문명: Unconventional room-temperature carriers in the triangle-lattice Mott insulator TbInO3(삼각격자 구조의 모트 부도체 터븀인듐산화물에서 특이한 상온 운반자)
