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"세계 수준의 연구센터(WCI·World Class Institute)로 지정된 양자빔기반방사선연구센터는 원자나 분자와 같은 미시 세계의 빠른 움직임을 포착해 형상화해 '알 수 있게' 만드는 극초단 방사선을 주된 도구로 사용합니다. 아주 작은 세계의 빠른 움직임을 포착할 수 있는 '새로운 빛'을 개발하고 이를 물리·화학·생물·원자력 분야의 국내외 과학자들과 함께 새로운 지식을 창출하는데 활용하죠"
지난 2011년 한국원자력연구원의 글로벌 연구 역량 강화를 위해 만들어진 양자빔기반방사선연구센터가 최근 주목할 만한 성과를 잇달아 내며 성공적인 강소형 센터로 자리 잡고 있다. 센터 연구진의 40% 이상이 해외 우수 전문가로 구성됐고 센터장은 가속기와 방사선 분야의 세계적인 석학인 러시아의 니콜라이 비노쿠로프(Nikolay Vinokurov)교수가 맡고 있다.
니콜라이 비노쿠로프 센터장은 "센터 출범 이후 3년 동안 새로운 성능의 방사선 발생 장치를 개발하고 응용 기술을 연구하는 과정에서 획기적이고 창의적인 아이디어가 생산됐다"며 "특히 발생이 어려운 극초단 방사선을 훨씬 더 작은 장치로 높은 출력과 효율로 발생시키는 새로운 원천기술은 학계의 큰 주목을 받았다"고 설명했다.
센터가 주력하는 연구 분야는 펨토초 시간분해능(원자나 분자의 아주 빠른 움직임), 나노미터급 공간분해능의 초고속 방사선 발생장치 개발이다. 이같은 기술을 응용하면 바이오, 반도체 등의 산업현장에 적용할 수 있고 공항·항만용 테라헤르츠파 의료영상 신기술개발 등 핵심 원천기술 개발도 가능하다.
출범 이후 관련 원천기술에 대한 SCI급 논문만 40편, 특허 출원 13건의 성과를 이뤄냈다. 구체적인 사례로 센터는 고출력 극초단 테라헤르츠파를 작은 장치로 발생시키는 원천기술 개발에 성공했다. 테라헤르츠파는 인체에 무해하지만 정확한 분석이 가능해 세계적으로 응용 시스템 개발 경쟁이 치열한 분야이다. 하지만 광원 개발이 힘들고 발생 출력이 낮아 상용화가 늦어지고 있다. 이에 센터는 1피코초(1조분의 1초) 이하의 짧은 시간에 테라헤르츠파 발생 출력을 이전에 비해 10~100배 향상된 100MW 이상으로 증가시킬 수 있는 기술개발에 성공했다.
이 연구결과는 센터의 첫 번째 세계적 성과로 물리학 분야의 권위 있는 학술지 '피지컬 리뷰 레터스'에 게재되기도 했다. 이와 더불어 정영욱 부센터장의 자유전자레이저(FEL·Free Electron Laser) 연구도 눈에 띄는 성과다. FEL은 고에너지 전자빔을 이용해 강력한 빛을 발생시키는 차세대 레이저로 평균 출력이 높고 파장영역이 넓어 의료영상, 반도체 소자 개발 등 다양하게 활용할 수 있다. 또한 신진연구원 육성 프로그램의 하나로 연구에 참여하고 있는 문정호씨(충남대 물리학과 박사과정)는 대형 방사광 시설과 소형 방사선 장치 등에 폭넓게 활용될 수 있는 신개념 방사선 발생장치 원천기술 개발에도 성공했다.
이 같은 결과 속에 지난달 세계적 석학으로 구성된 국제자문위원단은 심층 분석과 자문평가를 통해 연구 성과가 우수하다는 평가를 내렸다. 워크숍 형태로 국제적 수준의 달성도를 심층 평가한 국제자문위원단은 짧은 기간에 독보적인 기술개발에 성공했고 인력 양성 등의 성과도 돋보이는 등 전체적으로 매우 인상적이라는 총평을 발표했다.
