레이저 이용 `고순도 중이온빔 인출` 국내 최초 성공

'레이저이온원(시제품)'의 성능시험 성공으로 ISOL시스템 희귀동위원소 빔 인출 기반 확보

□ 미래창조과학부(장관 최양희)는 기초과학연구원(IBS) 중이온가속기건설구축사업단(단장 정순찬)에서 자체 개발한 ‘ISOL* 레이저 이온원’ 장치를 이용하여 국내 최초로 중이온(heavy ion) 빔을 인출했다고 밝혔다.

* 온라인동위원소 분리(Isotope Separation On-Line) : 두꺼운 표적에 양성자 빔을 충돌시켜 대전류 저에너지 동위원소빔 생성

○ 금번, ISOL 레이저 이온원 장치개발에 사용된 ‘레이저 공명 이온화 기술(RILIS)’은 레이저 광을 이용하여 특정 원소만 분리 및 이온화 할 수 있는 핵심 첨단기술로, 세계적으로도 가속기 선진국(CERN/스위스, TRIUMF/캐나다, RIKEN/일본 등) 일부만 보유하고 있다.

□ 이 기술을 적용시킬 한국형 중이온가속기는 국제과학비즈니스벨트 거점지구 내에 ’21년 완공을 목표로 구축될 핵심 대형기초연구시설이다.

○ 한국형 중이온가속기는 희귀동위원소 빔 발생을 위해 ISOL과 IF* 두 가지 방식을 동시에 사용하는 세계 유일의 중이온가속기로, 기존 방식(ISOL 또는 IF 단독 사용)의 가속기보다 넓은 범위의 희귀동위원소를 생성하여 다양한 기초 및 응용연구가 가능하다.

* 파쇄핵분리장치(In-flight Fragmentation) : 얇은 표적에 중이온 빔을 충돌시켜 소전류 고에너지 동위원소빔 생성

○ 이번에 자체 개발한 기술(RILIS)은 한국형 중이온가속기의 희귀동위원소 빔 발생장치 중의 하나인 ISOL 시스템에 직접 적용될 기술이다.

□ 금번, 국내 연구진이 개발한 동 기술(RILIS)로 중이온가속기가 생성하게 될 희귀동위원소 빔의 대표성과 성능지표가 되는 주석(₅₀Sn) 중이온 빔 인출을 완벽히(99% 이상 고순도) 성공함에 따라 실제 한국형 중이온가속기가 구축되면 바로 적용이 가능하게 되었다.

○ 또한, 동 기술을 이용하면 장치구축에 있어서도 저사양 질량분석기를 사용할 수 있어 비용절감* 효과를 기대할 수 있게 되었다.

* 기존 이온화 방식(표면 이온화, 플라즈마 이온화)은 특정 원소만 선택적으로 이온화할 수 없어 추가로 고가의 고성능 질량분리기(질량분해능 ≥ 40,000) 사용이 필요한 반면, 레이저 이온화 기술을 이용하면 저사양의 질량분리기(질량분해능 < 1,000)로도 충분함

□ 희귀동위원소 빔은 물질을 원자핵 수준에서 정밀 분석하는데 활용되며 기초과학뿐만 아니라 신재료 개발 및 의학, 생명공학 등 다양한 분야에 폭넓게 이용될 수 있다.

○ 특히, ‘레이저 공명 이온화 기술(RILIS)’을 이용하여 생성된 고순도 희귀동위원소들은 별의 폭발로부터 중(heavy)원소가 어떻게 만들어 졌는지 등 물질의 근원을 규명하는데 필수적이다.

□ 미래창조과학부는 이번 기술개발로 현재 구축 중인 한국형 중이온가속기의 ISOL 시스템이 성공적으로 구현될 가능성이 한층 높아지게 되었고, 나아가 세계 최고수준의 한국형 중이온가속기가 일정대로 차질 없이 완공될 수 있을 것이라고 밝혔다.