‘KAHIF’, 중이온빔 연구의 새 지평을 연다

한국원자력연구원(원장 박원석) 핵융합기술개발부 오병훈 박사팀이 지난해 12월 국내 최초로 구축한 고주파 선형가속기 기반 중이온빔 조사시험시설 ‘KAHIF(Korea Atomic Energy Research Institute Heavy Ion Irradiation Facility)’가 지난 5월, 최종 성능 확인을 마치고 본격적인 중이온빔 서비스 지원에 돌입해 관련 학계 및 산업계의 성과 창출을 위한 본격적인 견인차 역할에 나섰다.

KAHIF는 원자력연구기반확충사업 내 ‘중이온빔 조사시험시설 구축’ 과제로 약 3년 7개월(15.6.1~18.12.31)간 27억 원 규모의 사업비를 과학기술정보통신부로부터 지원받아 구축된 중견급 연구시설이다. 원자력연구원은 일본 고에너지가속기연구기구(KEK)와 국제협력을 통해 가속기의 일부 핵심장치를 제공받고, 이를 다시 국내 실정에 맞게 업그레이드함으로써 학계와 산업계 수요에 최적화된 중이온빔 인프라를 보유하게 됐다.

KAHIF는 가벼운 헬륨 이온부터 철, 제논(xenon) 등 무거운 이온에 이르는 여러 종류의 중이온을 핵자당 1MeV(메가전자볼트)로 가속 후 표적에 조사해 재료의 특성을 연구하고, 소재의 성능을 시험·평가한다.

KAHIF의 중이온빔 조사서비스가 가장 비중 있게 활용될 것으로 예상되는 연구분야는 바로 ‘원전 안전성 향상’ 분야다. 가동 중인 원자로와 핵융합로에서 방출되는 다량의 이온 및 중성자는 핵연료 피복관, 대면재, 구조재 등의 재료 특성을 변화시키면서 내구성을 약화시킨다. 이에 따라 이온 및 중성자 조사 환경에 따른 재료 특성 변화를 정확히 평가하고 적합한 내구성을 갖춘 피복관 및 대면·구조재의 재료를 개발하는 일은 매우 중요하기 때문이다.

기존에 보유 중인 전자·방사광가속기와 양성자가속기와 함께 원자력연구원은 중이온빔 조사시험시설을 추가 확보함으로써 명실 공히 빔 이용 연구 및 산·학·연 연구지원 분야에서 국내·외를 아우르는 연구기관으로서 자리매김하게 됐다.

박원석 원자력연구원장은 “이미 KAIST, UNIST 등 학계를 시작으로 KAHIF의 활용 단계 안착 성공 소식을 접한 여러 연구기관 및 산업체의 이용자 서비스 문의가 많다”며 “연구자들이 양질의 연구성과를 창출할 수 있도록 충분한 빔 이용시간을 제공하고, 이용자의 피드백을 반영한 성능 점검 및 개선에도 힘쓸 것”이라고 밝혔다.