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대덕밸리과학소식/한국원자력연구원

세계 최초 극초단 엑스선-테라헤르츠 동시 발생장치 개발한다

양자빔 기반 방사선은 첨단 가속기와및 극초단 레이저 기술에 기반한 극초단, 고휘도, 단색, 편극, 고출력의 특성을 가진 새로운 X-선이나 T-선, 또는 이들을 동시에 동기화시켜서 활용하는 방사선입니다.

이를 통해 나노미터급 공간 분해능과 펨토초 시간 분해능으로 원자, 분자, 거대 생체 분자의 구조를 미세하게 제어하는 동시에 구조 분석도 수행할 수 있습니다.

또 신소재, 고감도 계측, 비파괴 검사 등 원자력 분야와 바이오 메디컬, 반도체, 보안 검색 등에서 새로운 도구로 각광 받고 있습니다.

한국원자력연구원은 지난 9월 23일 본원 국제원자력교육훈련센터(INTEC)에  '양자빔 기반 방사선 연구센터'를 개소했습니다.

'양자빔 기반 방사선 연구센터'는 지난 5월 세계 수준의 연구센터(World Class Institute, WCI)로 신규 선정된 바 있습니다.

'양자빔 기반 방사선 연구센터'는 첨단 가속기와 레이저 기술의 융합 기술 개발을 통해 세계 최초로 소형 극초단 엑스선/테라헤르츠 동시 발생장치 관련 원천기술을 확보할 예정입니다.

이는 향후 원전 사고시 세슘·요오드 등의 방사성 기체 고감도 모니터링, 난치성 질환 치료를 위한 생체 물질 발생 및 변환 메커니즘 규명과 함께 프라이버시 침해 없는 공항·항만용 전신 검색 기술 개발, 테라헤르츠 의료영상 신기술 개발 등의 분야에 사용될 수 있습니다.

센터장은 러시아 부드커핵물리연구소의 고출력 테라헤르츠 자유전자레이저 센터장으로 활동 중인 니콜라이 비노쿠로프(Nikolay A. Vinokurov) 박사가 맡았습니다.

니콜라이 박사는 가속기물리 및 방사선 분야에서 세계 최고 수준의 이론과 실증 연구 능력을 겸비한 세계적 석학으로, 세계 최초로 방사광 가속기 핵심장치의 표준 모형을 개발했고, 이는 현재 전세계 모든 3·4세대 방사광 가속기에서 사용되고 있습니다.

한편  WCI 사업은 정부출연연구기관의 글로벌 경쟁력 제고를 위해 세계 수준의 국내외 우수 연구자를 초빙, 출연연과 공동 연구를 수행하는 개방형 연구체제를 구축해서 세계 수준의 핵심 원천기술을 개발하는 사업으로, 현재 WCI 사업은 한국원자력연구원의 '양자빔 기반 방사선 연구 센터'와  한국생명공학연구원의 'Kinomics 기반 항암 연구센터', 한국과학기술연구원의 '기능 커넥토믹스 센터', 국가핵융합연구소의 '핵융합 이론 센터' 등 4개가 운영되고 있습니다.
WCI 사업에는 2009년부터 2013년까지 5년 동안 총 600억 원이 투자될 계획입니다.

<양자빔 기반 방사선 연구센터 현황>

□ 과제 개요
 ○ 센터명 : 양자빔기반 방사선연구 WCI센터
 ○ 참여 연구원 : 총 13명(해외 연구원 5명, 국내 연구원 8명)
   - 러시아, 미국, 일본 등 해외 연구원 + 원자력연, 서울대, KAIST 등 국내 연구원
 ○ 추진 체계
   - 세계 최초로 방사광 가속기 표준모형을 개발한 러시아 과학자 Nikolay A. Vinokurov를 유치
   - 원자력(연) 및 서울대, KAIST 등 국내 동 분야 연구원들과 국제 공동연구 추진

□ 세부 연구내용
 ○ 첨단 가속기 핵심 기술 및 레이저 가속 기술과의 핵심 융합기술 개발
   - 신개념 교번자장기 개발(방사선 발생 주요 장치)
   - 레이저 가속 전자빔을 이용한 초소형 저장링 입사 기술 개발
 ○ 첨단, 극한 특성의 방사선 발생 및 이용 기술 개발
   - 극초단/고휘도 엑스선, 테라헤르츠 발생 기술 개발
   - 극한 방사선 이용 펌프-프로브 장치 및 기술 개발
 ○ 극한 방사선 이용 원자력/바이오/신소재 분야 응용 기술 개발
   - 세슘, 요오드 등 방사성 물질 기체의 분광 분석 및 고화 기술
   - 원자력 신소재 물성 및 바이오 물성 분석 기술
   - 테라헤르츠 실시간 의료 영상 기술
 ○ 신진 원자력 전문 인력 양성 및 글로벌 공동 연구 네트워크 구축
   - 년 4회 단기 강좌 개설 및 년 2회 국제 워크샵 개최 UST, KAIST 등과 연계)

□ 연구 기대효과
 ○ 세계 최초로 소형 고강도 엑스선/테라헤르츠 동시 발생장치 원천기술 확보
 ○ 프라이버시 침해 없는 공항/항만용 對테러 전신검색기 신기술 개발
 ○ 유해 방사성기체(세슘, 요오드 등) 고감도 모니터링 및 제거기술 개발
 ○ 난치성 질환치료를 위한 생체물질 발생 및 변환 메카니즘 규명


  <WCI 센터 설치 현황>

센터명

[설치기관]

기능 커넥토믹스센터

[KIST]

KINOMICS 기반
항암 연구센터

[생명연]

핵융합 이론센터

[핵융합연]

센터장

죠지 어거스틴(미국)

(George J. Augustine)

레이몬드 에릭슨(미국)

(Raymond Leo Erikson)

패트릭 다이아몬드(미국)

(Patrick H. Diamond)

센터장

약 력

▪미국DukeUniversity 신경생물학과 교수

Nature․Cell․Science 및 국제 저널에 100편 논문 발표

▪*유전학 연구분야의 세계적 대가

베스트셀러 신경과학 교과서 저자

 

미국 Harvard University **자세포생물학과 교수

Nature․Cell․Science 등 국제 저널에 160여편 논문 발표

연구에서 신호전달체계 최초 발견자

노벨상의 전초인 Lasker Award등 6건의 세계적인 상 수상

미국 UCSD(샌디에고대학) 물리학과 교수

▪SCI급 논문 300여편 이상 발표

핵융합분야에서 세계최고 수준의 기술보유 및 네트워크유지

국 NSF의 Presidential Young Investigator Award수상

연구

목표

뇌 기능적 회로규명을 통한 뇌질환 원인규명 및 치료기술개발

 

미생물․약용식물을 이용한 신개념의 천연 신항암 후보물질 및 *** Peptidomimentics 발굴

핵융합 플라즈마 난류 및 이상 수송현상 규명과 성능의 정량적 예측

 

연구인력

총 46명(해외20,국내26)

총 16명(해외8,국내8)

총 17명(해외7,국내10)

‘10년 연구비

63억원

30억원

27억원