[공학]방사선가속기와 진공기술의 관계

소개

앞으로 개발중인 제4세대 방사광가속기는 물 분자의 산소, 수소가 결합하거나 떨어지는 과정도 관찰할 수 있을 정도의 성능을 가져, 생명에 대한 불가사의도 밝혀낼 것으로 기대하고 있습니다. 크기가 너무 작거나 순식간에 일어나서 보지 못했던 현상들이, 인간이 만들어낸 빛 앞에서 모습을 드러낼 날도 멀지 않을 것입니다. 최고의 분해능을 가진 방사선가속기의 구조 및 원래 포항가속기의 구조에 대해 알아 보았고 이에 따른 핵심진공요구사항과 선진국과 우리나라의 진공기술을 비교함으로써 앞으로 나아가야할 방법에 대해 모색하였습니다.

목차

1. 가속기의 구조, 동작원리 및 응용효과(과학기술)

2. 진공시스템으로서의 포항가속기 : 진공설계사양

3. 가속기 건립과 운영에서 요구되는 핵심 진공기술

4. 과학기술선진국의 거대가속기 비교에 의한 국내 진공기술도 평가

본문내용

1. 가속기의 구조, 동작원리 및 응용효과(과학기술)

방사광가속기란 한 마디로 말해서 빛을 만들어내는 공장이다. 보통 빛이 아니라 기존의 광원보다 수억 배 이상 밝고, 잘 퍼지지 않아 유용하게 사용할 수 있는 빛이다.
빛을 만드는 과정은 1초에 2천억개의 전자가 튀어나오는 전자총에서부터 시작된다. 8만볼트의 전자총에서 생성된 전자는 처음에 빛 속도의 1/10 정도에 지나지 않지만, 160m의 직선 가속관을 지나는 동안 빛의 속도에 99.999997%까지 근접하게 된다. 이는 1초 동안 빛이 움직인 거리와 불과 4m밖에 차이가 나지 않는 수준이다.
선형가속기에서 빛의 속도로 가속된 전자는 둘레가 280m인 저장링으로 보내져 수십 시간 이상 원형궤도의 저장링을 돌게 된다. 저장링에는 36개의 2극 전자석이 있어 전자들이 이를 지날 때마다 10도씩 방향을 바꾸게 하여 전자기파를 발생시킨다. 이 전자기파가 바로 방사광이라는 ‘꿈의 빛’이다.

최근 포항가속기연구소는 2009년까지 제4세대 방사광가속기를 짓기로 하고, 우선 내년도 설계 예산으로 4억원을 반영키로 했다. 제4세대 방사광가속기란 기존의 제3세대보다 100억배 이상의 밝기를 지닌 방사광을 만들어낼 수 있는 장치. 뿐만 아니라 방출되는 전자빔의 길이가 머리카락 굵기보다 짧아, 매우 짧은 시간 동안만 방사광이 방출되는 특징을 지닌다.
따라서 순간적으로 일어나는 물질 내부의 화학 반응을 포착해낼 수 있다. 그 시간분해능은 펨토(1femto=1,000조분의 1)초까지 관측이 가능한 정도. 현재 포항방사광가속기는 나노(1nano=10억분의 1)초까지 가능한 수준인데, 그에 비해 100만배 이상 짧은 시간이다.
자연계의 많은 화학반응들은 아주 빠른 시간에 일어나 관찰이 쉽지 않다. 예를 들면 수소와 산소가 결합해 물이 만들어진다는 건 누구나 알고 있지만, 실제로 그 순간적인 결합 과정은 아무도 보지 못했다. 그러나 제4세대 방사광가속기가 준공된다면 이야기가 달라진다.
포항가속기연구소 고인수 소장은 “제4세대 방사광가속기는 물 분자의 산소, 수소가 결합하거나 떨어지는 과정도 관찰할 수 있을 정도의 성능을 가져, 생명에 대한 불가사의도 밝혀낼 것으로 기대한다”고 했다. 크기가 너무 작거나 순식간에 일어나서 보지 못했던 현상들이, 인간이 만들어낸 빛 앞에서 모습을 드러낼 날도 멀지 않았다.

참고자료

· 없음