미래부, 최첨단 가속기 핵심기술 개발 착수

- 가속기 핵심장치인 ‘클라이스트론 상용화 및 펨토초 x-선 동역학 실험기법 개발’ 주관연구기관 공모(‘16. 1. 28.까지)

□ 미래창조과학부(장관 최양희)는 내년부터 대형가속기 핵심부품을 개발하여 상용화하고, 세계 3번째로 건설한 4세대 방사광가속기에 적용할 최첨단 나노․펨토초 현상 관측 실험기법을 개발하는 ‘가속기 핵심기술개발사업’을 신규로 시행한다고, 12월 22일 밝혔다.

※ 방사광가속기 : 빛의 속도로 가속한 전자에서 나오는 방사광(햇빛의 1억배 이상)으로 물질의 미세구조/현상을 관찰하는 거대실험장치(전 세계 30여기 가동)

o 미래부는 가속기 핵심장치인 클라이스트론 상용화와 펨토초 X-선 동역학 실험기법 개발에 각각 연간 5억원의 연구개발비를 3년간 지원할 계획으로 내년 1월 28일까지 주관연구기관을 공모한다.

□ 가속기는 기본입자를 빛의 속도로 가속하여, 목표물질을 타격하거나 부수적으로 발생하는 빛을 활용하여 물질의 구조/현상을 관측하는 첨단 연구장치로, 기초연구에서 생명과학, 의학, 핵공학, 재료공학, 나노산업, 방위산업 등 다양한 분야에 폭넓게 쓰인다.

* 가속입자에 따라 전자(방사광)가속기, 양성자가속기, 중이온(중입자)가속기 등 분류

o 우리나라는 그동안 방사광가속기, 양성자가속기 등 대형가속기 구축․운영을 통해 상당한 수준의 기술 확보와 부품 국산화를 달성하였으나, 일부 핵심부품은 아직 해외수입에 의존하고 있다.

o 또한, 올해 말 미국, 일본에 이어 세계 3번째로 완공되는 최첨단 4세대 방사광가속기를 활용하기 위한 실험기법은 전 세계적으로 개발 초기단계로 국내 연구자들의 새로운 연구영역 개척을 지원하기 위한 첨단 실험기법 개발이 시급한 상황이다.

□ 미래부는 국내외 수요와 향후 부가가치, 성공 가능성, 수입대체 및 운영비 절감 효과 등이 큰 5개 가속기 핵심장치 관련 기술을 개발하여 상용화할 계획으로, 첫해인 내년에는 우선 ‘클라이스트론*’ 개발에 착수한다.

* 가속기 핵심장치인 고주파 발생장치로 포스텍은 현재 전량 일본(도시바)에서 수입

o 기술력 있는 산업체가 주관하고, 20여 년간 가속기를 운영해 온 포스텍의 노하우를 활용하여 설계, 수리․시험기술 개발, 시제품 제작 및 생산기반 마련 등 클라이스트론을 상용화할 계획이다.

o 특히, 가격을 해외수입 대비 80% 이하로 낮추어서 정부가 지원하는 운영예산을 절감*하고, 지속적인 기술개발과 성능향상을 통해 해외 가속기 시장 진출도 도모한다.

* 방사광가속기 교체 수요 10여기/년 → 매년 수입대체 약 30억원, 운영비 약 8억원 절감 예상

o 향후, 빔진단 장치, 이온용 선형가속관, 초전도 삽입장치 등 가속기 핵심부품 상용화를 확대하면, 수입대체와 운영예산 절감은 물론, 국내기업의 해외 가속기시장 진출과 파생기술의 타 산업 확산 등 산업적 효과도 클 것으로 기대된다.

* 가속기 핵심부품 5개 상용화 → 연간 수입대체 약 180억원, 운영비 약67억원 절감 예상

* 세계 산업·의료용 가속기 시장은 연간 5.4조 규모로 매년 약 10% 성장, 암진단 장비인 PET는 CERN 가속기 파생기술 대표사례 (독일 지멘스社)

□ 또한, 올해 말 건설을 완료하고 내년부터 시운전에 들어가는 세계 최첨단 4세대 방사광가속기를 여러 분야에 폭넓게 활용하기 위해 4세대 가속기에 적용할 ‘펨토초 X-선 동역학 실험기법’을 개발한다.

o 4세대 방사광원은 기존 3세대 보다 100억배 이상 밝은 빛과 1/1,000 짧은 펄스로 물질의 미세구조와 현상을 나노․펨토초 단위까지 관측할 수 있으나, 관련 실험기법은 4세대를 보유한 미국과 일본 등이 이제 막 초기단계 측정기법을 개발, 발전시키는 중이다.

o 이에, 미래부는 물질의 초고속 현상을 분석하는데 필요한 펨토초 시간분해/이미징/분광 측정기술을 개발하여 4세대 방사광가속기를 활용하고자 하는 국내 산학연 연구자들에게 제공할 계획이다.

o 한편, 4세대 방사광가속기는 1년의 시운전과 표준실험 등을 거쳐 내년 말 목표수준의 X-선 자유전자 레이저 빔*을 발생할 예정이다.

* X-선 자유전자 레이저빔(에너지 : 10GeV, 파장 : 0.1nm, 펄스폭 : 펨토(10^-15)초)

o 이에따라, ‘17년부터는 국내 연구자들이 4세대 방사광원을 이용해서 극미세 공간에서 펨토초에 일어나는 세포활동, 단백질 구조변화, 화학촉매 반응 등을 실시간 관찰/측정하는 것이 가능해져서, 우리나라가 새로운 과학기술 탐구영역을 선도적으로 개척할 수 있을 것으로 전망된다.

* 16년 가속기핵심기술개발사업 신규과제의 자세한 모집공고 내용은 홈페이지(www.msip.go.kr)를 참조하시기 바랍니다.(12월23일 게재예정)