방사광 가속기를 통해 인류가 만들 수 있는 가장 강력한 빛 공급
방사광 가속기를 통해 인류가 만들 수 있는 가장 강력한 빛 공급
  • 김갑찬 기자
  • 승인 2015.09.22 13:31
  • 댓글 0
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[이슈메이커=김갑찬 기자]


 

방사광 가속기를 통해 인류가 만들 수 있는 가장 강력한 빛 공급

 

“방사광 과학과 기반기술의 산업적 저변확대를 이루겠습니다” 

 

 


 

포항가속기연구소(이하 포항가속기)는 방사광 과학 기술 불모지인 대한민국에서 최초로 진행된 대형과학프로젝트의 성공으로 탄생했다. 이곳에서는 기초과학연구부터 신소재, 나노, 생명공학, 환경, 의학 분야 및 반도체, 생명공학, 산업기술 및 응용과학에 이르기까지 최첨단 연구를 활발하게 수행하며 대한민국 과학기술 발전에 이바지해왔다. 1988년 포항 가속기 연구소 건설을 시작으로 국내 핵융합·가속기 분야는 한국형초전도토카막(KSTAR), 국제핵융합실험로(ITER), 4세대 방사광, 중이온가속기 건설 등으로 이어지며, 480여 개 기업이 참여하는 산업 생태계로 성장해 올 수 있었다. 이후 포항가속기는 창조경제 산업 생태계 조성에 부응하기 위해 2013년 산업기술융합센터를 신설하고, 방사광 가속기의 첨단 분석 기술과 기반시설을 중소기업이 직접 신제품 개발에 이용할 수 있도록 지원하고 있다. 

 

방사광 실험의 산업체 이용률 증가를 위한 노력
 

포항가속기연구소 산업기술융합센터(이하 산업기술융합센터) 김재영 센터장은 방사광 실험 장치 설계 및 이를 이용한 분광학 실험 전문가로 널리 알려져 있다. 포항가속기의 자성분광학 빔라인 건설은 물론 자외선운영팀장, PLSII 업그레이드 사업 당시 빔라인 사이언스 팀장 역임, 2012년 스탠퍼드 SLAC 국립연구소의 스탠퍼드 가속기 빔라인 1기 설계, Max-Planck POSTECH 연구소의 빔라인 설계 등 국내외 다양한 방사광 실험장치 설계 프로젝트를 주도해 왔으며, 이들을 이용한 실험으로 100 여편의 연구논문을 출판한 바 있다.  하지만 김재영 센터장은 이와 같은 다양한 성과에도 불구하고 그가 소속된 포항가속기의 산업체 이용률이 선진국보다 현저히 낮은 현실에 안타까움을 표했다. 그는 “포항가속기는 현재 연간 3,000여 명의 연구자들이 방문해서, 1,000여 개의 기초과학 실험과제를 수행하는 공동이용시설입니다. 이곳에서 발생시키는 강력한 X-ray 광원은 산업적인 응용 분야가 상당히 넓음에도 산업체 이용률이 전체의 10% 미만에 머물고 있습니다”라며 “특히 주요 선진국과 일본 SPring-8의 경우 산업체 이용률이 20%에 이르는 등 산업기술개발에도 그 응용 가능성이 대단히 큽니다. 반면 포항가속기의 경우 2013년까지 산업체 이용률이 3~5% 수준에 머물렀고, 이를 극복하며 대한민국 경제 발전에 직접적인 기여를 하고자 하는 의도로 산업기술융합센터가 만들어졌습니다”라고 밝혔다.
 

이곳에서는 산업체 현장을 직접 방문하거나, 산업체 관계자들을 초청하여 방사광 실험에 관한 홍보활동을 적극적으로 전개하고 있다. 더불어 전문성이 부족한 산업체의 실험의뢰를 수행할 수 있는 ‘방사광 융합분석’이라는 새로운 산업체용 분석의뢰 프로세스도 개발하였다. 이를 통해 설립 3년 차에 불과한 짧은 시간 동안 150여 개의 산업체 실험의뢰를 소화할 수 있었다. 방사광 실험이 산업계에 잘 알려지지 않았을 뿐더러 산업체에서 이를 사용하고 실험결과를 분석할 수 있는 전문 인력이 부족한 국내 현실에서 산업기술융합센터가 보여준 이와 같은 가시적인 성과는 방사광 실험의 산업체 이용률을 높이는데 혁혁한 공을 세웠다.

 

방사광 이용을 통한 국가 경쟁력 향상

김재영 센터장이 밝힌 지금까지의 산업기술융합센터 대표 과제 두 가지는 다음과 같다. 그중 첫 번째는 전자소자, 디스플레이 소자들의 단결정 기판의 품질을 수 초안에 평가할 수 있는 ‘white beam topography’이다. 이 기법을 통해 산업체의 단결정 기판 개발 사이클을 극단적으로 줄일 수 있었다. 다음으로는 ‘탄소나노복합체에 대한 3차원 tomography’다. 최근 탄소나노복합체가 금속기반 구조물을 대체할 수 있는 경량 소재로 각광받고 있다. 이전에는 제작된 복합체 내부에서의 탄소섬유 분포 측정을 위해 시료를 수백 마이크로미터 간격으로 잘라서 전자현미경 등으로 측정했고 이는 수 일이 소요되는 막대한 작업이었지만, 가속기에서 3차원 tomography를 측정하면 시료를 파괴하지 않고도 수 시간 내에 그 결과를 얻어낼 수 있다.   

1995년에 포항 방사광 가속기가 처음으로 학계에 공개됐을 당시 많은 사람이 ‘이러한 첨단의 측정이 과연 필요할까?’라는 물음과 동시에 ‘필요하더라도 외국의 방사광 가속기를 이용하면 국가적으로 훨씬 경제적이지 않을까’라는 의문을 던지곤 했다. 하지만 20년이 지난 지금, 방사광 실험은 물리, 화학, 생물 등의 기초학문 분야에서 보편적인 실험이 되었으며, 기초과학 연구자들의 연구수준을 한 단계 업그레이드시키는데 크게 기여하고 있다. 김재영 센터장은 “저는 산업계의 응용에서도 유사한 현상이 있을 것으로 생각하고 있습니다. 대한민국 산업계의 방사광 이용은 이제 시작된 것이고, 산업체의 신제품 개발 및 공정개선에 이바지하여 대한민국의 국가경쟁력도 크게 향상시키리라 기대합니다”라고 피력했다.

포항가속기는 우리나라에서 가장 강력한 X-선 발생장치 및 이를 이용한 최첨단의 실험 장치를 보유하고 있다는 것이 장점이다. 반면 보통 다른 연구소들은 훨씬 보편적이고 통상적인 장비들을 보유하고 있기에 실제로 대부분의 경우 이곳보다 유용하게 사용할 수 있다는 이점을 지닌다. 따라서 다른 연구 기관들과 적극적인 협력 관계를 통해 포항가속기의 특수한 자원이 낭비되지 않게 해야 하고, 또한 산업계의 특수한 요구가 일반장비들의 한계에 머물러 버리지 않도록 하는 노력한다고 그는 덧붙였다.


김재영 센터장은 지금까지 진행해온 그 어떠한 연구사례보다 현재의 산업기술융합센터 운영이 가장 보람 있다고 말한다. 보람의 기준을 사회적 기여도에 두고 있기에 자신이 해 온 연구는 국소적인 연구 분야에 대한 기여였고, 산업기술융합센터의 운영은 가속기의 역사에 대한 기여라고 느낀다는 포항가속기연구소 산업기술융합센터 김재영 센터장. 산업 현장의 가장 밝은 빛이 되고자 하는 그와 이곳 구성원 모두의 노력이 대한민국 산업 발전의 기틀이 되길 응원한다.
 


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