연구원 중성자응용기술부(부장 박상준)는 미래창조과학부 원자력연구개발사업의 일환으로 연구용 원자로 하나로(HANARO)를 활용하는 첨단 방사화 분석 장치인 냉중성자방사화스테이션(CONAS, COld Neutron Activation Station) 개발에 성공하고, 국내외 산학연 이용자를 대상으로 개방해 본격적인 서비스를 실시한다.
CONAS는 3종류의 분석 장치(즉발감마선 방사화 분석 장치, 즉발감마선 쌍분광 분석 장치, 중성자 깊이 분포 측정 장치)가 복합된 측정·분석 시설로, 물질 속에 존재하는 원소 및 그 분포 상태를 정밀하게 측정할 수 있어 극미량 성분 원소 분석과 핵자료 생산 및 물질 표면 분석을 종합적으로 수행할 수 있다.
즉발감마선 방사화 및 쌍분광 분석 장치는 시료가 중성자를 흡수한 뒤 방출하는 즉발감마선(prompt gamma-ray) 분석을 통해 시료의 특성을 분석하는 장치다. 나노그램(ng, 100억분의 1g) 단위의 극히 적은 양까지 비파괴적으로 분석할 수 있고 특히 운석 성분 분석 연구에 적합하다. 이에 연구원은 인도 비정부기구 천문연구 그룹인 AGCA와 공동으로 운석 및 운석 충돌 지점의 토양 시료에 대한 분석 연구를 수행키로 협의하는 등 지질 및 우주화학 분야 뿐 아니라 재료과학, 생물학, 의학 분야에 널리 사용될 것으로 기대된다.
또 중성자 깊이 분포 측정 장치는 시료가 중성자를 흡수한 뒤 방출하는 하전입자의 에너지를 분석해 시료 속 성분 원소의 깊이에 따른 분포를 측정하는 장치로, 높은 중성자속(neutron flux)을 가지는 고출력 원자로와 하전입자 수집 효율이 뛰어난 신호분석 장치 구축의 기술적 어려움 때문에 전 세계에 몇 대 밖에 없는 장치다. 물질 표면에 가까운 극히 얕은 깊이에 존재하는 극미량의 원소를 확인할 수 있어 리튬배터리, 실리콘 반도체 등 각종 첨단 산업재료의 품질 향상에 기여할 것으로 전망된다.
CONAS를 개발한 선광민 박사는 “이 장치가 성공적으로 개발됨에 따라 기존 중성자방사화분석만의 장점과 경쟁력을 강화하고 관련 연구 저변을 확대할 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 밝혔다.
[용어 설명]
■ 냉중성자 : 원자로에서 발생한 열중성자를 차갑게 만든 중성자로, 에너지가 낮고 물질과의 반응 확률이 좋다.
■ 방사화 분석 : 시료에 중성자를 흡수시켜 방사능을 띠게 하는 방사화(activation) 과정 이후 시료에서 나오는 감마선 또는 알파선과 같은 하전입자를 측정해 시료에 포함돼 있는 원소를 분석하는 방법을 말한다.
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