'고순도 중이온빔' 인출 성공…한국형 중이온가속기 핵심기술 확보

IBS, ISOL 시스템 희귀동위원소 빔 인출 기반 보유

기초과학연구원(IBS) 중이온가속기건설구축사업단은 자체 개발한 'ISOL(온라인동위원소 분리) 레이저 이온원' 장치를 이용해 중이온 빔을 인출했다고 13일 밝혔다.

ISOL은 두꺼운 표적에 양성자 빔을 충돌시켜 대전류 저에너지 동위원소 빔을 생성하는 것이다.

ISOL 레이저 이온원 장치개발에 사용된 'RILIS(레이저 공명 이온화)' 기술은 레이저 광을 이용해 특정 원소만 분리·이온화할 수 있는 핵심기술이다.

이 기술은 스위스의 유럽핵입자물리연구소(CERN), 캐나다 국립입자핵물리연구소(TRIUMF), 일본의 이화학연구소(RIKEN) 등 가속기 선진국 일부만 보유하고 있다.

RILIS를 적용시킬 한국형 중이온가속기는 국제과학비즈니스벨트 거점지구에 오는 2021년 완공된다. 한국형 중이온가속기는 희귀동위원소 빔 발생을 위해 ISOL과 IF(파쇄핵분리장치) 두 가지 방식을 동시에 사용한다. 결합운영방식은 한국형 중이온가속기가 세계 처음이다. IF는 얇은 표적에 중이온 빔을 충돌시켜 소전류 고에너지 동위원소 빔을 생성하는 것이다.

독자 개발한 RILIS 기술은 한국형 중이온가속기의 희귀동위원소 빔 발생장치 중 하나인 ISOL 시스템에 적용된다.

IBS 측은 "이번 기술을 통해 중이온가속기가 생성하게 될 희귀동위원소 빔의 대표성과 성능지표가 되는 주석(50Sn) 중이온 빔 인출을 99% 이상 고순도로 성공함에 따라 실제 한국형 중이온가속기가 구축되면 바로 적용할 수 있게 됐다"고 설명했다.


또 "이번 기술을 이용하면 장치구축에 있어서도 저사양 질량분석기를 사용할 수 있어 비용절감효과를 기대할 수 있다"고 덧붙였다.

희귀동위원소 빔은 물질을 원자핵 수준에서 정밀 분석하는 데 활용되며 기초과학뿐만 아니라 신재료 개발 및 의학, 생명공학 등 다양한 분야에 폭넓게 이용할 수 있다. 특히 RILIS을 이용해 생성된 고순도 희귀동위원소들은 별의 폭발로부터 중원소가 어떻게 만들어졌는지 등 물질의 근원을 규명하는데 필수적이다.