원자력연 가속기 핵심기술 국산화 성공

전량 수입하던 가속기, 소음 심하고 정밀도 떨어져
국산화 기술 적용 땐 양질의 고주파 생성 가능해

국방과학 선진국의 전유물로만 여겨지던 고주파 가속기의 핵심장치를 한국원자력연구원 초고속방사선연구실에서 기술 국산화에 성공했다.

고주파 가속기의 핵심 장치는 ▲고출력-고주파를 발생시키는 고주파 발생장치 ▲작동시키는 고체소자 펄스전원장치 ▲발생 된 고주파를 전기장으로 가속하기 위해 모아두는 가속관으로 구성된다.

우리나라는 연간 30억 규모의 고주파 발생장치 및 고체소자 펄스전원장치를 전량 수입해 가속기를 제작 운용해 왔다

이중 고체소자 펄스전원장치는 고주파 발생장치를 구성하는 마그네트론이라는 진공전자소자에 높은 전류와 전압을 파장 형태로 변환해 제공하는 역할을 한다. 파장의 크기와 모양, 파동 안정성에 따라 가속기에 공급하는 고주파의 특성 및 안정성이 결정되므로 펄스전원장치의 성능은 고주파 가속기의 성능과 직결된다.

펄스전원장치는 당초 진공관 형태의 스위치를 사용해 왔으나 소음이 심하고 펄스의 정밀도가 떨어지는 문제를 안고 있다. 2000년대 들어 개발된 고체소자 스위치는 이를 보완해 소음을 최소화하고 정밀한 파장을 생성함으로써 전원장치의 성능을 향상했다.

현재의 고체소자 펄스전원장치는 고주파 발생장치인 마그네트론의 성질에 따라 파장의 형태와 질이 결정되는 제약이 따랐으나, 원자력연구원이 성공한 국산화 기술을 적용하면 마그네트론의 성질과는 독립적으로 사용자가 직접 파장의 크기 및 형태를 조절할 수 있어 보다 자율적으로 양질의 고주파를 생성할 수 있다.

이번 연구를 이끈 정영욱 방사선과학연구소 박사는 “고체소자 펄스전원장치 기술 개발의 국산화는 종래의 기술적 한계를 우리 힘으로 극복한 결과”라며 “연구원은 R&D 성과를 넘어 2019년 1분기 내 특허 등록을 완료하고 중소기업 및 연구소기업으로의 기술이전을 통해 국내 산업기술 경쟁력 강화에 기여할 것”이라고 말했다.
이해미 기자 ham7239@