가속기의 기반 기술인 고주파 운용기술은 2차 세계대전 당시 군용 레이더 개발을 위해 연구가 시작됐다. 이런 이유로 고주파 가속기 연구는 우수한 국방과학 기술력을 보유한 선진국을 중심으로 이루어져 왔다.

국방과학 선진국의 전유물로만 여겨지던 고주파 가속기의 핵심장치를 우리 손으로 만들 수 있게 됐다. 정영욱 한국원자력연구원(원장 하재주) 초고속방사선연구실 박사팀은 지난 18일 고체소자 펄스전원장치의 기술 국산화에 성공했다.

고주파 가속기는 양성자나 중이온, 전자 같은 하전입자를 강력한 전기장으로 가속시켜 큰 운동 에너지를 갖도록 만드는 장치다. 전기장의 전압 형태에 따라 형태가 일정한 '정전형 가속기'와 형태가 주기적으로 변하는 '고주파 가속기'로 나뉜다.

이번에 개발된 고주파 가속기는 ▲고출력 고주파를 발생시키는 '고주파 발생 장치'와 ▲이를 작동시키는 '고체소자 펄스전원장치' ▲발생한 고주파를 전기장으로 가속하기 위해 모아두는 '가속관'으로 구성된다. 이번 '고체소자 펄스전원장치' 기술개발로 30억원 규모로 전량 수입하던 가속기를 우리 손으로 제작할 수 있게 됐다.

현재의 고체소자 펄스전원장치는 고주파 발생장치인 마그네트론의 성질에 따라 파장의 형태와 질이 결정되는 제약이 따랐다. 하지만 연구팀이 개발한 기술을 적용할 경우 마그네트론의 성질과는 독립적으로 사용자가 직접 파장의 크기와 형태를 조절할 수 있어 양질의 고주파를 생성할 수 있다.

정영욱 박사는 "이번 고체소자 펄스전원장치 기술 개발의 국산화는 이전의 기술적 한계를 우리 힘으로 극복한 결과"라며 "연구원은 R&D 성과를 넘어 2019년 1분기 내 특허 등록과 중소기업·연구소기업으로의 기술이전을 통해 산업기술 경쟁력 강화에 기여할 것"이라고 언급했다.

한편, 원자력연은 2013년 경주 양성자가속기연구센터를 개원해 가속기와 이온빔 연구 플랫폼을 구축하는 등 한국형 첨단 가속기 제작·운용을 위해 연구를 진행 중이다.