한국기초과학지원연구원(KBSI)는 고려대와 공동연구를 통해 중이온가속기 이온원에서 대전류 이온빔 인출에 성공했다고 3일 밝혔다.

공동연구팀은 중이온가속기의 이온원인 14GHz ECR(전자사이클로트론공명)에 고주파, 냉각, 진공, 빔 진단 및 제어 시스템을 새롭게 구축하고 빔 성능 향상 연구를 통해 국내에서 가장 높은 중이온 빔 전류를 인출하는 14GHz ECR 이온원을 확보했다.

14GHz ECR 이온원을 통해 생성된 이온빔은 가속설비를 통해 가속되며 높은 에너지를 갖게 된다. 이는 방사성 동위원소 질량 분석을 미세한 수준에서 가능하게 한다. 인출되는 다양한 종류의 이온빔은 물성연구, 반도체, 태양전지 등 다양한 연구에 활용된다.

KBSI 연구장비개발부 이병섭 선임연구원은 이온빔 장치 설치 및 빔 인출을 주도했다. 일본 동경공업대로부터 고려대 세종캠퍼스 가속기과학과에 기증된 이온빔 장치의 역설계로부터 확보된 데이터를 기반으로 자기장을 증강하고 RF 주입 방법 및 고전압 플랫폼을 개선했다. 빔 인출 운영 노하우를 제공하여 일본에서의 빔 운전보다 3배 이상 높고 안정적인 빔을 인출했다.

고려대 세종캠퍼스 가속기연구센터는 이온빔 장치 설치 및 운영에 필요한 인프라를 구축했다. 필수적인 진공 장치, 냉각장치 및 RF 전원 등 주요 부품과 기반 설비를 구축하고 제어 시스템, 인터락 시스템, 빔 진단 및 운영 프로그램을 개발했다.

고려대 김은산 센터장은 이번 공동연구 성과에 대해 “공동연구팀이 확보한 가속기 개발 기술 및 인적·물적 인프라는 향후 가속기 관련 인재양성 및 연구에 활용돼 물질의 기초를 심층적으로 연구할 수 있는 가속기 과학기술의 돌파구를 열어 줄 것”이라며 “가속기 기술의 활용 분야가 점차 확대되고 있어 국내 대학, 산업체 및 연구기관의 빔 활용 연구에 적극적으로 활용될 수 있도록 시설을 개방하고 지원할 것”이라고 밝혔다.

KBSI 이병섭 박사는 “이번 빔 인출 연구에 활용된 양이온가속질량분석기 기술은 바이오메디컬 분야에서도 활용 가능해 신약개발의 비용을 절감시키고 효율을 개선시킬 수 있다는 측면에서도 의의를 갖는다”고 밝혔다.

KBSI와 고려대는 향후 가속기 성능 향상을 위한 공동연구를 진행하고 차세대 방사광가속기 개발에도 상호 협력할 계획이다.

KBSI 신형식 원장은 “가속기 개발 분야 기반 기술을 보유한 양 기관은 연구장비 개발 및 관련 연구 활성화에 기여하기 위해 협력해왔다”며 “향후 첨단 분석연구장비 개발뿐만 아니라, 축적된 장비개발 노하우 및 기술을 활용해 국가적 대형연구시설인 다목적 방사광가속기 구축에 기여할 것”이라고 밝혔다.