중성자 영상검사, 가속기로 가능해져…원자력연, 사이클로트론 기반 중성자 영상검사 장치 개발

원자력연 연구진이 중성자 영상검사 테스트를 위해 장치를 조작하고 있다.

엑스선이 투과되지 않는 금속 제품 비파괴 검사에 중성자를 활용하는데, 국내에서는 연구용 원자로인 하나로를 통해서만 가능했다. 최근 원자로가 아닌 가속기를 이용한 중성자 영상검사 장치가 개발돼 화제다.

한국원자력연구원은 입자 가속기인 사이클로트론을 활용해 중성자를 만들어 비파괴 검사를 실시, 선명한 영상을 획득하는 영상검사 장치를 개발했다고 23일 밝혔다.

이 장치는 300마이크로미터(㎛) 결함까지 확인할 수 있는 해상도를 확보해 미국, 일본 등 해외의 가속기 기반 영상검사 장치와 견줄 수 있는 수준이며, 최종 인허가도 획득해 즉시 활용이 가능하다.

정봉기 핵물리응용연구부 박사팀은 연구원 첨단방사선연구소(정읍)에서 운영 중인 가속기, 30메가전자볼트(MeV) 사이클로트론을 활용해 중성자 영상검사 장치를 개발했다.

사이클로트론에서 발생한 양성자를 베릴륨 표적에 조사해 중성자를 발생시키는 장치를 개발했다. 사이클로트론 부분 출력만으로 초당 1조 개 중성자가 발생하고, 최대 출력 시 초당 50조 개까지 발생한다.

이렇게 만든 중성자가 물체를 통과해 검출기에 반응하면서 발생한 빛으로 이미지 영상을 만드는 장치를 개발해 사이클로트론 기반 중성자 영상검사 장치를 완성했다.

향후 연구원은 개발된 장치를 자동차, 우주, 방위산업 분야 산업체가 비파괴 검사에 적극 활용할 수 있도록 개방할 예정이다. 산업 현장에 직접 장치를 설치하고 활용할 수 있도록 지원할 계획이다.

이번 성과는 2020년부터 4년간 과학기술정보통신부 원자력융복합기술개발사업 지원을 받아 얻은 결과다. 연구원 핵물리응용연구부, 중성자과학부, 사이클로트론응용연구실 3개 부서 융합연구팀이 협업해 얻은 성과다.

이동원 핵물리응용연구부장은 “가속기 기반 중성자 영상검사 기술을 확보해 산업 및 국방 분야에서 적극 활용될 것으로 기대한다”며 “향후 대용량 고속 중성자 발생장치 개발도 추진해 산업계의 요구에 대응할 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com