기초과학硏 원천기술 '초전도 장치' 개발 성공

국내연구진이 중이온가속기의 원천기술인 초전도 전자사이클로트론(ECR·Electron Cyclotron Resonance) 이온원(ECR 이온원)장치 개발에 성공함에 따라 첨단 중이온 가속기 연구개발의 국산화가 가속화될 전망이다. 

한국기초과학지원연구원(KBSI) 부산센터는 25일 원미숙 박사가 세계 최고사양의 28 GHz 초전도 ECR 이온원 장치를 국내 최초로 자체 개발하여 ECR 플라즈마를 발생하는 데 성공했다고 밝혔다. 

ECR 이온원은 마이크로파의 특정 주파수와 자기장에서 전자의 공명현상에 따른 회전 운동을 이용하여 저진공에서도 고밀도 플라즈마의 발생이 가능한 이온원으로 가속기의 입사장치에 해당하는 장치다. ECR 이온원은 마이크로파의 주파수가 커질수록 다가(多價)의 대전류 이온빔 인출이 가능하지만 높은 자기장을 구현해야 하는 기술적 어려움이 있어, 28㎓ 수준의 마이크로파에 공명이 가능한 ECR 이온원 개발은 미국, 일본, 이탈리아 등 일부 국가에서만 이뤄져왔다. 

기초지원연은 28㎓ 마이크로파와 고자기장 초전도 자석을 적용해 세계 최고 수준의 ECR 이온원을 자체 개발하여 고밀도 플라즈마를 발생하는 데 성공함으로써 중수소부터 우라늄까지 다양한 핵종으로 다가의 대전류 중이온빔을 생성할 수 있는 기반을 마련했다. 

기초지원연에서 개발한 28㎓ 초전도 ECR 이온원은 28㎓ -10㎾ 마이크로웨이브, 고자기장 초전도 자석, 액체헬륨 재응축형 극저온조, 고진공 플라즈마 챔버, 고전압 이온빔 인출장치 등 첨단 과학기술이 적용된 복합연구장치로 세계최고 사양에 해당된다. 

기초지원연이 보유한 28㎓급 초전도 ECR 이온원은 이온 주입, 재료개질 및 첨단 분석 등 다양한 소재의 기능 향상과 같은 산업적인 활용이 가능할 뿐 아니라, 연내에 구축될 중이온 선형가속기와 함께 본격적인 중이온빔 가속 및 다양한 가속기 기반 응용연구에 사용될 것으로 기대된다 오정연 기자