대용량 양성자가속기 국내 개발 성공의 쾌거

오늘 조간신문의 타이틀 "대용량 양성자가속기 국내 개발 성공"이 눈에 뛴다. 이 양성자 가속기는 원자력연구원이 8년동안 연구한 과제로서 반도체와 플라스틱 제조 및 암치료까지 의료용으로 쓰이는 대용량 양성자가속이다. 이 설비는 우리 국내 기술로 개발되었으며 2012년 경주에 설치 완공 예정이며, 현재 대용량 가속기를 자체 개발한 나라는 미국과 일본에 이어 우리나라가 세계에서 3번째로 등록된다고 소개하고 있다.

 

 

한국원자력연구원 책임연구원 최병호 양성자 기반공학기술 개발사업단장은 "이제 최종 조립을 마친 뒤 2013년부터는 연구자들에게 서비스를 를 시작할 계획"이라며 "최근 경쟁적으로 양성자가속기를 지으려 하는 유럽과 중국 그리고 인도로부터 기술제공 요청을 받고 있다"고 언급했다.

양성자가속기는 수소원자에서 전자를 제거한 이온인 양성자를 빛의 속도로 쏘아내는 장치다. 가속된 양성자는 몸 속 암 조직을 파괴하거나 식물에서 돌연변이를 일으켜 신품종 개발 등에 활용되고, 고효율 고성능 반도체와 플라스틱, 의료용 방사성동위원소 등을 만드는 데도 이용된다고 한다.

이번에 개발된 양성자가속기 용량은 100메가전자볼트(MeV)급. 1초에 양성자를 10경(1조 X 1만) 개 이상 쏠 수 있다. 2005년 우리 기술로 개발을 마치고 2007년부터 가동되고 있는 한국원자력연구원의 20MeV짜리 양성자가속기와 연결해 운영된다. 이100MeV 양성자가속기 개발에는 교육과학기술부와 경주시가 약 3,000억원을 투입했다.

 

이 양성자 가속기의 원리는 양성자는 수소의 원자핵으로서 양의 전하를 띄고 있으므로 양성자에 전기장을 계속하여 걸어주면 전기력에 의해 음극 방향으로 이동하면서 운동에너지가 증가하게 되는데 이를 이용한 원리이다.  그래서 양성자는 그 에너지에 따라 스퍼터링(분자나 원자 떼어내기), 주입(물체 속에 투입됨), 핵반응, 핵파쇄, 소립쇄, 소립자 반응 등 다양한 반응을 하므로 양성자의 이러한 특성을 응용 및 이용하여 신소재 개발이나 나노미터 두께의 웨이퍼 제작, 전력반도체 소자개발, 유전자원 개발과 항공우주소재연구 및 폭발물 검색까지 다양한 목적에 활용할 수 있다. 

 

 그러나  현재 우리나라가 개발된 이 양성자 가속기는 '펄스형(Pulse wave) 빔' 장치로서 '미임계 원자로'와는 연계되지 않고 원전수거물로의 핵변환이 근본적으로 불가하여 핵개발과는 무관함도 알 수 있다.

 

오늘 이 글은 우리가 본 설비의 한 부문의 부품개발에 참여했던 바, 관심과 긍지로서 재정리해 본다.