[연구자 요약] 기초과학연구원 희귀 핵 연구단 황종원 연구원은 저에너지 방사성 동위원소 빔 생성·반동 분리 기술 및 희귀 핵구조와 핵반응 단면적 측정 연구를 수행하고 있습니다.

직책

연구원

재직 상태

재직 중

소속기관

기초과학연구원 (희귀 핵 연구단)

연구 분야

저에너지 방사성 동위원소 빔 생성 및 반동 분리 기술: 중이온 가속기 실험 및 저에너지 핵물리 연구를 위해 고순도 저에너지 RI(Rare Isotope) 빔의 정밀 생성과 신뢰도 높은 반동 분리 시스템 구축을 목표로 합니다. KoBRA Wien filter 및 OEDO-SHARAQ 시스템을 활용하여 저에너지 영역에서 생성되는 희귀 방사성 동위원소 빔의 정밀한 분리 및 고분해능 분광 기술을 구현하고 있습니다. 빔의 궤적과 에너지를 오차 없이 추적하기 위해 SiPM(Silicon Photomultiplier) 기반 검출 모듈 및 위치 민감형 실리콘 스트립 검출기(Silicon Strip Detector) 개발을 핵심 방법론으로 적용합니다. 본 연구를 통해 확보된 빔 광학 및 분광 계측 시스템은 저에너지 핵물리 실험, 희귀 방사성 동위원소 빔 제어 및 검출 장치, 차세대 중이온가속기 빔라인 광학계 구축에 활용됩니다. 연구 성과로는 저에너지 핵물리 실험 장치 및 KoBRA Wien filter의 빔 분리 성능 검증을 바탕으로 NIM B(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 2023)에 논문을 게재하는 등 가속기 기반 핵물리 계측 분야에서 실증적인 연구 실적을 달성했습니다., 희귀 핵구조 규명 및 핵반응 단면적 정밀 측정: 안정선에서 크게 벗어난 극단적인 중성자 과잉 영역의 희귀 핵종인 산소-28(28O), 탄소-17(17C), 네온-29(29Ne) 등의 미지 핵구조와 중성자 포획을 포함한 핵심 핵반응 단면적을 정밀하게 규명하고자 합니다. 역운동학(Inverse Kinematics) 기법을 기반으로 79Se(d,p) 반응 단면적을 직접 측정하고 93Zr 반응 단면적 분석 및 다체(3n, 3p) 비속박 시스템의 정밀 분광학적 분석을 수행합니다. 검출 장비와 이론 모델링을 결합하여 극한 상태에 존재하는 원자핵의 결합 메커니즘과 비속박 공명 상태를 규명하는 체계를 구축하고 있습니다. 본 연구 결과는 우주 초기 및 초신성 폭발 과정에서의 핵천체물리 원소 생성 메커니즘 규명, 장수명 핵종을 다루는 방사성 폐기물 핵종 소멸처리 기초 데이터 확보, 중성자 과잉 희귀 핵종의 구조 이론 검증에 활용됩니다. 이러한 분석 기법을 바탕으로 극단적 중성자 과잉 핵종 28O 관측 성과를 국제 학술지 Nature(2023)에 게재하였으며, PRL, PLB, PTEP 등 주요 국제 학술지에 총 13편의 논문을 게재(2023~2024)하는 성과를 거두었습니다.

연구자 링크

https://pr.ibs.re.kr/browse-researcher?filter=D0000123

중요 키워드

핵천체물리, 황종원, 핵반응 단면적, 기초과학연구원, 중이온가속기, 방사성 동위원소 빔, 반동 분리 기술, Wien filter, 중성자 과잉 핵종, KoBRA, 저에너지 핵물리, 실리콘 스트립 검출기, 희귀 핵 연구단, 역운동학, 희귀 핵구조, 저에너지 방사성 동위원소 빔 생성 및 반동 분리 기술, 중이온 가속기 실험 및 저에너지 핵물리 연구를 위해 고순도 저에너지 RI(Rare Isotope) 빔의 정밀 생성과 신뢰도 높은 반동 분리 시스템 구축을 목표로 합니다. KoBRA Wien filter 및 OEDO-SHARAQ 시스템을 활용하여 저에너지 영역에서 생성되는 희귀 방사성 동위원소 빔의 정밀한 분리 및 고분해능 분광 기술을 구현하고 있습니다. 빔의 궤적과 에너지를 오차 없이 추적하기 위해 SiPM(Silicon Photomultiplier) 기반 검출 모듈 및 위치 민감형 실리콘 스트립 검출기(Silicon Strip Detector) 개발을 핵심 방법론으로 적용합니다. 본 연구를 통해 확보된 빔 광학 및 분광 계측 시스템은 저에너지 핵물리 실험, 희귀 방사성 동위원소 빔 제어 및 검출 장치, 차세대 중이온가속기 빔라인 광학계 구축에 활용됩니다. 연구 성과로는 저에너지 핵물리 실험 장치 및 KoBRA Wien filter의 빔 분리 성능 검증을 바탕으로 NIM B(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 2023)에 논문을 게재하는 등 가속기 기반 핵물리 계측 분야에서 실증적인 연구 실적을 달성했습니다., 희귀 핵구조 규명 및 핵반응 단면적 정밀 측정, 안정선에서 크게 벗어난 극단적인 중성자 과잉 영역의 희귀 핵종인 산소-28(28O), 탄소-17(17C), 네온-29(29Ne) 등의 미지 핵구조와 중성자 포획을 포함한 핵심 핵반응 단면적을 정밀하게 규명하고자 합니다. 역운동학(Inverse Kinematics) 기법을 기반으로 79Se(d, p) 반응 단면적을 직접 측정하고 93Zr 반응 단면적 분석 및 다체(3n, 3p) 비속박 시스템의 정밀 분광학적 분석을 수행합니다. 검출 장비와 이론 모델링을 결합하여 극한 상태에 존재하는 원자핵의 결합 메커니즘과 비속박 공명 상태를 규명하는 체계를 구축하고 있습니다. 본 연구 결과는 우주 초기 및 초신성 폭발 과정에서의 핵천체물리 원소 생성 메커니즘 규명, 장수명 핵종을 다루는 방사성 폐기물 핵종 소멸처리 기초 데이터 확보, 중성자 과잉 희귀 핵종의 구조 이론 검증에 활용됩니다. 이러한 분석 기법을 바탕으로 극단적 중성자 과잉 핵종 28O 관측 성과를 국제 학술지 Nature(2023)에 게재하였으며, PRL, PLB, PTEP 등 주요 국제 학술지에 총 13편의 논문을 게재(2023~2024)하는 성과를 거두었습니다.