미래창조과학부(장관 최문기)와 한국원자력연구원(원장 정연호)은 '12년말 구축한 양성자가속기연구센터 100MeV 대용량 양성자가속기의 시운전 등 운영 준비를 완료하고, 7월 22일부터 양성자 빔을 산학연 연구자들이 이용할 수 있도록 제공한다고 밝혔다.
   

가속기는 입자나 이온을 빛에 가까운 속도로 움직이게 만드는 장치로 당초 물질을 구성하는 기본입자를 연구하기 위해 개발된 것으로 현재는 생명구조 분석, 우주탄생 메커니즘 등 물리․화학․생물학의 기초과학 연구 및 신물질 개발, 암치료 등 다양한 용도로 활용된다.

올해 하반기는 양성자가속기 시범운영기간으로 지정하여, 연구자의 연구활동을 지원하면서 양성자가속기의 운영조건(출력, 에너지 등)을 최적화할 예정이다.

 

양성자가속기는 수소원자에서 전자를 제거한 후 남아있는 양성자를 고전압으로 가속하는 장치로, 100MeV로 가속하기 위해서는 1.5볼트 건전지 6,700만개 정도가 필요하다.

가속된 양성자와 다양한 물질과의 반응을 연구해 물질구조 개조를 통한 신물질 개발, 신소재, 유용 돌연변이 유전자원 개발, 동위원소 생산 등에 활용할 수 있다.

100MeV 양성자가속기는 우리나라 원천기술개발을 위해 미래창조과학부의 양성자기반공학기술개발사업('02.7~'12.12, 3,143억원)으로, 경주시의 지원과 한국원자력연구원을 비롯한 국내 21개 산학연 기관이 협력해 지난 2012년 국내 독자기술로 구축했다.

노승정(단국대 교수) 양성자가속기 이용자협의회장은  “그동안 해외 유사시설을 이용할 수밖에  없었던 연구자들이 우리 손으로 개발한 가속기를 이용해 직접 첨단 과학기술을 연구개발 할 수 있는 기반을 갖추게 되어 매우 뜻 깊다”고 말했다.

양성자가속기연구센터 김계령 박사는 “양성자 빔 이용자 공모를 통해 과학위성용 광학형 자이로를 개발하고 있는 ㈜파이버프로가 첫 번째 이용자로 선정되었으며, 광학형 자이로의 핵심부품인 광다이오드의 우주환경에서의 안정성과 신뢰성 향상을 위한 연구개발에 이용될 예정”이라고 밝혔다.

앞으로 한국원자력연구원은 양성자가속기 이용 활성화를 위해 빔라인을 추가 설치하고, 중장기적으로는 1GeV급 양성자가속기로 확장할 계획이며,  양성자가속기연구센터의 지원시설(경주시 지원) 공사를 조속히 완료할 예정이다.

 

○ 양성자 (proton)
세상의 모든 물질과 생명체는 여러 종류의 원자로 이루어져 있고, 원자는 양성자, 중성자, 전자로 이루어져 있다. 양성자는 중성자와 함께 원자핵을 구성하는 소립자의 하나로, 양(+)의 전하를 가지고 있다.

○ 양성자 가속기 (proton accelerator)
양의 전기를 띠는 양성자를 전기장을 이용하여 빛의 속도(30만 km/초) 가까이까지 가속시키는 장치이다. 양성자는 그 속도에 따라 물질의 성질을 변화 시키거나 새로운 물질을 만든다.

 

양성자가속기는 21세기 미래산업기반인 나노기술(NT), 생명공학(BT), 정보기술(IT), 에너지 및 환경기술(ET), 우주기술(ST) 등의 원천기술개발에 활용된다. 양성자를 이용한 암치료 연구, 의료용 동위원소, 신약기발 등을 통해 미래 국민 복지향상에 기여하고, 또한 물리, 화학, 재료과학등 국가 차세대 과학기술 기반산업과 기초과학 발전의 밑거름이 될 장치이다.

대용량 양성자가속기는 빔 전류 10mA 이상의 대용량으로, 현재 미국 오크릿지국립연구소(ORNL: Oak Ridge National Laboratory)와, 일본 원자력연구기구(JAEA: Japan Atomic Energy Agency)에서 개발 운영 중에 있다.

○  MeV(Mega electron Volt, 백만전자볼트): 양성자의 에너지 단위. 1전자볼트는 1볼트의 전압이 걸려 있는 금속판 사이를 지나면서 양성자가 얻는 에너지이다.

1MeV의 에너지로 가속시키기 위해서는 건전지(1.5볼트) 약 67만개를 직렬로 연결하고 금속판에 연결하면 가능하다(그러나 그 길이는 약 33km에 이르고, 양성자를 100MeV로 가속시키기 위해서는 6,700만개의 1.5볼트 건전지가 필요함). 100MeV 양성자는 초속 약 13만km의 속도로 날아간다.

○  mA(mili Ampere, 밀리암페어): 몇 개의 양성자를 가속시키는지를 나타내는 단위. 에너지와 함께 가속기의 성능을 나타내는 단위임. 20 mA 양성자 빔은 초당 약 12,000조 개의 양성자를 가속하는 것을 말한다.