□ 미래창조과학부(장관 최양희, 이하 ‘미래부’)와 기초과학연구원 중이온가속기 건설구축사업단(단장 정순찬, 이하 ‘사업단’)은 한국형 중이온가속기의 핵심 장치인 초전도가속관을 자체 설계 후 국내 기술로 제작하고, 캐나다 국립입자핵물리연구소(TRIUMF)의 성능시험을 최종 통과하여 세계 8번째*로 초전도 가속관 제작 기술 확보에 성공했다고 밝혔다.

* 초전도가속관 제작기술 보유국 : 미국, 캐나다, 독일, 일본, 프랑스, 이탈리아, 중국

□ 초전도 가속관은 전기에너지를 활용해 중이온을 빛의 속도(약 30만 ㎞/s)에 근접하도록 가속시키는 원통형 진공관으로, 초전도체인 나이오븀(Nb)으로 만들어져 절대온도 0도(-273.15℃)에서 전기저항이 '0'이 되는 초전도 현상을 일으키는 중이온가속기의 핵심 장치이다.

○ 이번에 제작에 성공한 초전도 가속관은 중이온가속기에 설치되는 3개 타입의 가속기 중 저에너지 초전도선형가속기(SCL1)에 활용되는 가속관(QWR : Quarter Wave Resonator)으로, 사업단에서 설계(‘12.5월~’13.6월)하고 국내 중소기업에서 시제품을 제작(‘13.7월~’14.6월)하였으며,

○ 밴쿠버에 위치한 TRIUMF에 보내 국제적 성능시험을 실시(‘14.11월~’15.2월)한 결과, 가속관의 성능을 가늠하는 척도인 가속관 전기저항이 아주 낮은 수준으로 도출되었고 가속 속도를 가늠하는 전기장 세기는 자체설계기준1)과 국제설계기준2)을 상회하는 우수한 시험결과를 달성했다.  

1) 자체설계치(-269℃에서 35MV/m*) 대비 1.6배 성능 : 56MV/m

2) 국제선형가속기(ILC) 설계치(–271℃에서 60MV/m) 상회 : 73MV/m

* MV/m는 전기장의 세기를 의미하는 단위로, 가속관 내부에서 입자를 미는 힘을 말함. MV/m이 클수록 가속 속도(에너지)가 높아짐

□ 초전도 가속관 제작 기술을 국내에서 보유하게 됨으로써 중이온가속기 구축 비용의 실질적인 절감 효과와 국산화 제작에 참여한 국내 업체들의 해외 진출 효과를 동시에 달성할 수 있을 것으로 보인다.

○ 한국형 중이온가속기는 국내 기업이 해외 제작비용 대비 50% 수준에서 제작이 가능하여 국산화로 인해 약 400억원의 비용 절감 효과가 있을 것으로 추정된다.

○ 이러한 직접적 비용절감효과 뿐만 아니라, 유럽과 일본 등에서 추진하는 차세대 대형가속기 구축사업에 국내업체들이 참여할 수 있는 가능성도 확대될 것으로 보인다.

- 일본이 자국유치를 추진 중인 총 31km길이의 국제선형가속기(ILC)사업에는 초전도 가속관 약 16,000개가 필요할 것으로 예상되며,

- 유럽·중국 등의 차세대 가속기사업과 기존 가속기시설의 성능개선 사업에도 상당 규모의 초전도 가속관이 필요하므로, 기술과 가격 경쟁력을 가진 국내 산업체의 해외 진출이 확대될 것으로 기대된다.

□ 사업단장은 “금년 말까지 나머지 2개 타입(HWR/SSR)의 가속관 뿐만 아니라 저온유지모듈, 고온초전도자석 등 핵심장치들에 대한 국내 개발·제작을 적극적으로 추진하여 국산화율 65% 이상을 달성할 계획” 이라고 밝혔다.