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성풍현 교수, 美 원자력학회 석학회원 선정
〈 성 풍 현 교수 〉
우리 대학 원자력및양자공학과 성풍현 교수가 미국원자력학회(American Nuclear Society)의 석학회원(Fellow)으로 선정됐다.
미국원자력학회는 성 교수의 원자력 계측제어 및 인간공학 분야의 업적과 공헌을 인정해 지난 12일 미국 샌프란시스코에서 열린 연차대회에서 선정을 공표했다.
1954년 설립된 미국원자력학회는 매년 원자력공학 분야의 발전에 탁월하게 기여한 학자를 석학회원으로 선정한다.
성 교수의 원자력 계측제어 및 인간공학 분야 연구는 원전의 안전한 운전과 유사시 원전을 안전하게 유지시키기 위한 시스템, 운전원의 효과적인 대응력 강화 방안 개발 등에 기여했다.
이를 통해 원전의 안전성 향상에 크게 기여했고 세계적으로 업적을 인정받고 있다.
성 교수는 “우리나라가 원전 사업, 연구 등에서 세계적으로 자타가 인정하는 강국이 되어가고 있다”며 “감사하게도 이번에 석학회원으로 선정된 것도 이러한 우리나라 원자력 연구의 우수성을 인정하는 것이 배경이 된 것 같다”고 말했다.
성 교수는 한국원자력학회 회장, 국제학술지 Nuclear Engineering and Technology 편집장, 한국원자력안전위원회 위원을 역임했고 현재 한국원자력진흥위원회 위원으로 활동 중이다.
2017.06.28 조회수 13222 -
류호진 교수, 금속 칵테일로 핵융합에 사용가능한 신소재 개발
우리 대학 원자력 및 양자공학과 류호진 교수 연구팀이 칵테일처럼 여러 원소를 혼합하는 방식을 통해 핵융합 플라즈마의 대면재로 적용 가능한 신소재 합금을 개발했다.
이번 연구를 통해 핵융합 발전과 같은 극한적 환경에서 사용되는 금속의 범위가 다양하게 확장될 것으로 기대된다.
오와이스 왓심 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 온라인 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Report)’ 5월 16일자에 게재됐다.
미래 에너지원으로 여겨지는 핵융합 발전을 실현하기 위해서는 고온의 플라즈마를 가두고 있는 토카막(tokamak) 용기의 내구성이 중요하다. 도넛 모양의 토카막은 강력한 자기장을 통해 1억℃가 넘는 플라즈마를 안정적으로 유지시켜주는 역할을 한다.
그럼에도 불구하고 플라즈마의 고온에 따른 열부하, 플라즈마 이온, 중성자 등으로 인해 토카막 용기는 손상이 발생한다. 이 토카막 용기를 보호하기 위한 대면재로 텅스텐 등의 금속이 쓰이고 있으나 완벽한 핵융합 발전을 위해서는 고성능 신소재의 개발이 필수적이다.
류 교수 연구팀은 텅스텐에 소량의 금속을 첨가해 물성을 개량하는 기존 방법들보다 한 발 더 나아가 다량의 금속을 동시에 혼합하는 기술을 활용했다.
이는 마치 칵테일처럼 여러 금속 분말을 혼합한 후 소결하는 분말야금 기술로 이를 통해 텅스텐보다 경도와 강도가 2배 이상 향상된 신소재 합금을 제조하는 데 성공했다.
핵융합에서는 다양한 물질을 함께 혼합하는 위와 같은 방식이 역효과를 발생시키기도 한다. 몰리브덴, 니오븀 등은 핵융합을 하면서 발생하는 중성자와 반응을 해 방사성이 높은 원소로 탈바꿈하는 방사화 현상이 발생해 방사능을 발산하기도 한다.
류 교수 연구팀은 이러한 제약들을 고려해 크롬, 티타늄 등을 첨가했고 이는 경도 향상 뿐 아니라 제조 공정의 촉진, 방사화 방지 등의 효과도 얻어냈다.
연구팀은 고온 기계적 특성과 더불어 열전도도, 플라즈마 상호작용, 중성자 조사취화, 트리튬 흡수 억제, 고온 내산화 특성 등을 최적화하는 합금 조성을 찾기 위한 연구를 계속 진행할 예정이다.
류 교수는 “핵융합 플라즈마 대면재는 열 충격과 플라즈마 및 중성자로 인한 손상이 극심해 이를 견딜만한 금속이 없을 정도로 극한적 환경에 노출된다”며 “이번 연구결과로 핵융합 및 원자력용 고융점 저 방사화 금속을 개발하고자 하는 시도가 전 세계적으로 활발해질 것으로 예상된다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 핵융합기초연구사업과 전략구조소재 신공정설계 연구센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 연구를 통해 제조된 텅스텐 기반 고강도 신합금
그림2. 고융점 금속 혼합 공정을 통한 핵융합 플라즈마 대면재 개발 개요
2017.05.24 조회수 22608 -
KAIST, 스웨덴 왕립공대와 ‘원자력 석사’ 복수학위 9월 개설
우리 대학이 스웨덴 왕립공과대학(KTH)과 ‘원자력 석사’ 분야 복수학위 제도를 운영한다.
KAIST 원자력및양자공학과(학과장 임만성 교수)와 스웨덴 왕립공과대학 물리학과(학과장 구도우스키 교수)는 4일 교내 Faculty Club 회의실에서 ‘원자력 ․ 양자공학 석사 분야 복수학위 개설’을 내용으로 회의를 진행했다.
이번 학위과정 운영은 오는 가을학기부터 시작되며, 2014년 양 교의 기계공학과 간 체결된 공동석사학위 개설에 이은 두 번째다.
이번 협약에 따라 양 대학은 △ 원자력 분야 우수학생 상호 교환 △ 양교에서 일정학점 이수 시 복수학위 수여 △ 양교 교환학생 학비 전액면제 등의 분야에서 협력하기로 했다.
KAIST는 이번 협력을 통해 원자력 분야의 교육과 연구에서 국제적인 시너지가 발생할 것으로 기대하고 있다.
한편, 1827년 설립된 스웨덴 왕립공과대학(KTH Royal Institute of Technology)은 2015년 QS 세계대학랭킹에서 92위를 차지한 바 있다. 끝.
2016.07.05 조회수 12025 -
성풍현 교수, 한국원자력학회장 취임
성 풍 현 교수
우리 대학 원자력 및 양자공학과 성풍현 교수가 9월 1일자로 제28대 한국원자력학회장에 취임했다. 임기는 1년으로 학회를 이끌게 된다.
성풍현 교수는 서울대 원자핵공학과를 졸업한 뒤 미국 MIT에서 석사와 박사학위를 취득했다. 한국원자력안전위원회 위원, 미국원자력학회 한국지부 지부장, 미국원자력학회 인적요소 및 제어계측 기술분과(HFICD) 회장 등을 역임했다.
또한 한국원자력학회에서는 국제학술지(NET) 편집위원장 겸 NET SCI 등재 추진위원장과 원자력계측제어 및 자동원격 연구부회장, 부회장 등을 역임했다.
1969년 창립된 한국원자력학회는 원자력 관련 학술 및 기술 발전과 원자력 개발 및 발전에 기여하기 위해 설립된 학술단체이다.
현재 4,200여명의 회원이 전문분야별 10개의 연구부회에서 활동한다. 한국원자력학회의 국제 학술지인 NET는 2007년에 확장판 SCI 데이터베이스에 등재됐고 현재는 핵심판 SCI 데이터베이스 진입 추진 중이다.
2015.09.01 조회수 11242 -
무선전력전송 세계 최장거리 신기록 세워
무선으로 전력을 전송하는 기술에서 세계 최장거리 신기록이 나왔다. 향후 충전할 필요 없이 무선으로 전력을 공급받는 전자기기 시대가 열릴 것으로 보인다.
우리 학교 원자력및양자공학과 임춘택 교수는 다이폴 코일 공진방식(DCRS, Dipole Coil Resonance System)을 사용해 5m 떨어진 곳에 209W(와트)를 무선으로 전송하는데 성공했다.
5m 거리에서 스마트폰 40대를 동시에 충전하거나 선풍기 5대를 켤 수 있으며 초대형 LED TV까지도 켤 수 있다.
장거리 무선전력 전송기술은 지난 2007년 미국 MIT에서 자기결합 공진방식(CMRS, Coupled Magnetic Resonance System)을 사용해 2.1m거리에서 60W 전력 전송에 성공한 이후 세계적으로 커다란 관심을 받았다.
그러나 이 기술은 △복잡한 코일구조(입력코일, 송신코일, 수신코일, 부하코일) △송수신코일의 큰 부피 △10MHz(메가헤르츠, 100만 헤르츠) 이상의 높은 동작주파수로 인한 낮은 효율 △온도변화 등 주변 환경 변화에 지나치게 민감한 특성 등의 문제로 개발된 지 6년이 지나도록 제대로 상용화되지 못했다.
임 교수팀은 기존 기술의 단점을 극복하기 위해 다이폴 코일 공진방식(DCRS)을 개발했다.
연구팀은 △코일 수를 2개(송신코일, 수신코일)로 줄이고 △최적화된 다이폴 구조의 고주파 자성체(페라이트 코어)를 사용해 부피(가로 3m × 세로 10cm × 높이 20cm)를 크게 줄였으며 △주파수 변동이 적어 주변 환경변화에는 기존기술보다 20배 이상 강인하면서도 △100kHz(킬로헤르츠, 1,000헤르츠)대의 낮은 주파수에서 동작해 효율이 상승, 실용화에 성큼 다가선 것으로 평가받고 있다.
연구팀은 ㈜한수원과 공동으로 원전 중대사고시 격납건물 필수계측기용 소형 비상전원을 개발하고 있는데 여기에도 이 기술을 적용해 지난 3월 7m 거리에 10W의 전력을 전송하는 실험에 성공하기도 했다.
일본 후쿠시마 원전 사고 시 계측기에 공급되는 전원이 상실되어 내부 상황을 정확히 알 수 없었기 때문에 피해가 더 커진 면이 있는데 이 기술을 원전에 도입하면 사고 시 대책마련에 크게 도움을 줄 수 있다고 연구팀은 전했다.
임춘택 교수는 이번 연구에 대해 “기존 기술에 비해 전송거리는 2배 이상, 전송전력은 3배 이상으로 높여 장거리 무선전력전송기술의 상용화를 앞당길 수 있게 됐다”고 연구 의의를 밝혔다.
이와 함께 “전기선으로 직접 연결해서 쓰는 것과 비교할 때 상대적으로 효율이 떨어지고 비싼 것은 사실”이라며 “하지만 와이파이 존(Wi-Fi Zone)처럼 특정 장소에 접근하면 별도의 충전기가 필요 없이 무선으로 전자기기를 사용할 수 있는 편리한 기술개발을 추진하고 있다”고 말했다.
산업통상자원부 지원을 받은 이번 연구 성과는 올해 3월 국제전기전자공학회 전력전자 저널(IEEE Trans. on Power Electronics)에 게재됐다.
▣ 용어설명
o 자기결합 공진방식 (CMRS: Coupled Magnetic Resonance System) MIT가 2007년, 2.1m 거리에 60W의 전력을 무선으로 전송하는 데 사용된 기술로, 고주파 전원과 연결된 입력코일, 입력코일과 강하게 자기결합 되어 자기장의 세기를 증폭시키는 송신코일, 송신코일에서 발생하는 자기장을 받아들이는 수신코일, 수신코일과 강하게 자기결합된 부하코일로 이뤄져 있다. 2,000이상의 높은 공진도(Q factor)의 공심코일(air coil)을 사용하여, 0.1%만 공진주파수가 변해도 전력이 잘 전달되지 않는 단점이 있다.
o 다이폴 코일 공진방식 (DCRS: Dipole Coil Resonance System) 페라이트코어를 사용한 쌍극자(dipole) 구조의 송신, 수신 코일 두 개로 이루어져 있다. 송수신단에 공진회로를 써서 큰 전력을 전송할 수 있으면서도, 공진도 Q가 통상 100 이하로서 1% 정도의 공진주파수 변동 시에도 전력이 전달되는 강인한 특성이 있다. 코어의 사용량을 절반 정도로 줄여주는 최적의 계단형 코어를 채택했으며, 인체나 금속파편이 주변에 산재하여도 무선전력 전송에는 아무런 지장이 없어 재난재해에 아주 강한 특성을 갖고 있다.
그림1. KAIST 유레카관 실험실에 설치된 200W급 DCRS. 5m 거리에서 LED TV를 켤 수 있다.
그림2. 2개의 다이폴 코일 공진 시 자장 분포도
그림3. 무선전력 전송 시 루프 코일(MIT방식)에 비해 다이폴 코일(KAIST 방식)이 더 우수하다는 것을 보여주는 그림(맨 위부터 루프코일, 다이폴코일, 거리별 전력전송능력 비교결과)
2014.04.17 조회수 26207 -
치매 정복의 열쇠, PET-MRI 국산화 시대 열린다!
- 순수 국내기술로 PET-MRI 동시 영상 시스템 상용화기술 개발 -- KAIST, 나노종합기술원, 서강대, 서울대병원 융합연구 쾌거 -
수입에만 의존하던 최첨단 의료영상기기 분야에서 국산화에 대한 기대감이 높아지고 있다.
우리 학교 원자력및양자공학과 조규성 교수가 총괄책임을 맡고 있는 3개 대학 공동연구팀은(KAIST, 서강대, 서울대) KAIST 부설기관인 나노종합기술원(원장 이재영)과 함께 순수 국내기술로 PET-MRI 동시영상 시스템을 개발하고 이 시스템을 이용해 자원자 3명의 뇌 영상을 획득하는데 성공했다.
PET-MRI는 인체의 해부학적 영상을 보는 자기공명영상기기(MRI, Magnetic Resonance Imaging)와 세포활동과 대사상태를 분석할 수 있는 양전자방출단층촬영기기(PET, Positron Emission Tomography)의 장점이 융합된 최첨단 의료영상기기다. 신체 내 해부학적 정보와 기능적 정보를 동시에 확인할 수 있기 때문에 종양은 물론 치매의 정밀한 조기 진단이 가능하고 신약 개발과 같은 생명과학연구에서도 필수적인 장치다.
기존의 장비는 MRI에서 발생되는 강한 자기장의 영향으로 인해 PET과 MRI 영상을 각각 찍은 후 결합하는 분리형 방식을 주로 사용해 왔다. 이 때문에 촬영시간이 길어지고 환자의 움직임으로 인한 오차가 발생해 두 기기의 영상을 동시에 측정하는 기술이 필요해 자기장내에서 동작되는 PET 개발이 절실했다.
연구팀이 국내 최초로 개발한 일체형 PET-MRI의 핵심 기술은 크게 △자기장 간섭이 없는 PET 검출기 기술 △PET-MRI 융합시스템 기술 △PET-MRI 영상 처리 기술로 나뉜다.
PET 검출기는 전체 시스템 가격의 절반을 차지할 정도로 비싸고 가장 핵심적인 요소다. 조 교수와 나노종합기술원 설우석 박사 연구팀은 강한 자기장 내에서 사용 가능한 실리콘 광증배센서(방사선 검출기에 들어오는 빛을 증폭) 개발에 성공했다. 개발된 센서는 반도체 공정을 최적화해 95% 이상의 높은 양산성과 10%대의 감마선 에너지 분해능을 확보해 글로벌 경쟁력을 갖췄다.
서강대 전자공학과 최용 교수는 신개념 전하신호전송방법과 영상위치판별회로를 적용한 최첨단 PET 시스템을 개발했다. 연구결과는 창의성 및 우수성을 인정받아 지난 6월 의학물리(Medical Physics)지에 표지논문으로 게재됐다.
서울대병원 핵의학과 이재성 교수는 △실리콘 광증배센서 기반 PET 영상재구성 프로그램 △MRI 영상기반 PET 영상 보정기술 △PET-MRI 영상융합 소프트웨어 개발을 맡았다.
이 밖에 KAIST 전기및전자공학과 박현욱 교수는 PET과 MRI가 동시설치 가능한 무선주파차폐(RF Shielding) 기술을 확보하고 이를 기반으로 PET과 연계해 설치 가능한 뇌전용 헤드코일을 개발했다.
이 기술들을 바탕으로 공동연구팀은 뇌전용 PET-MRI 시스템 개발에 성공, 지난 6월 3명의 PET-MRI 융합 뇌 영상을 획득했다. 이는 실리콘 광증배센서 기반의 PET과 MRI를 융합한 기기에서 세계 최초로 획득한 인체영상이라고 연구팀은 전했다.
특히, 이 시스템은 기존 전신용 MRI시스템에 뇌전용 PET 모듈 및 MRI 헤드코일이 탈부착 가능하도록 제작해 낮은 설치비용으로 PET-MRI 동시영상을 획득할 수 있는 게 큰 특징이다.
조규성 교수는 “국산 PET의 상용화 기반을 마련하고 세계적으로도 도입기인 PET-MRI 시스템 기술에서 세계 최고 기업들과 견줄 수 있게 됐다”며 “향후 수요가 급증할 것으로 예상되는 치매를 비롯한 뇌질환 진단 비용을 획기적으로 절감할 수 있을 것”이라고 이번 연구의 의의를 밝혔다.
산업통상자원부 산업원천기술개발사업으로 지원(7년간 총 98억원)받아 수행된 이번 연구를 통해 20여편의 특허를 출원하고 20여편의 SCI 논문을 발표했다.
그림1. 개발한 PET-MRI에서 획득한 뇌팬텀(모형) MRI, PET 및 융합 영상
그림2. 개발한 PET-MRI에서 획득한 인체(뇌) MRI, PET 및 융합 영상
그림3. 국산 PET-MRI 임상 영상 촬영 모습
그림4. MRI 내에 삽입된 Head RF 코일과 PET 검출기
그림5. 제작된 삽입형 PET 검출기 모듈
그림6. 제작된 실리콘 광증배센서(좌)와 섬광 크리스탈 블록(우)의 모습
그림7. 제작된 실리콘 광증배센서
그림8. PET 검출원리
2013.11.13 조회수 28204 -
임춘택 교수, IEEE 초빙편집장 선임
우리 학교 원자력 및 양자공학과 임춘택교수가 IEEE J-ESTPE(Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics) 초빙 편집장 (Guest Editor)으로 선정됐다.
임 교수는 그동안 무선전력 (wireless power) 및 전기자동차 (electric vehicles) 분야에서 세계적으로 활발히 활동한 업적을 인정받았다.
임 교수는 현재 IEEE Trans. on Power Electronics와 IEEE J-ESTPE의 부편집장 (Associate Editor)과 국내 전력전자학회(KIPE) 무선전력전문위원장을 역임하고 있다.
2013.10.31 조회수 14097 -
임춘택 교수 TPEL 부편집장 선임
우리 학교 원자력 및 양자공학과의 임춘택교수가 국제전기전자공학회 전력전자 저널(IEEE Trans. on Power Electronics, TPEL)의 부편집장 (Associate Editor)으로 선임됐다.
이 저널은 논문영향력지수(Impact Factor 4.08)로서 100여 종의 IEEE 전체 저널 중에서 6위로 높은 영향력을 갖고 있다.
지난 달에 IEEE J-ESTPE(Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics)의 부편집장에 선임된 데 이어 무선전력 (wireless power) 및 전기자동차 (electric vehicles) 분야의 세계적 전문가로 인정을 받아 선임됐다.
2013.10.14 조회수 14926 -
미래전략대학원 석사과정 내년 신설
- 미래학 선구자 짐 데이터(Jim Dator) 하와이대 교수, 초빙교수로 참여 -
- 미래전략 전문가 양성 목표, 11월 14일부터 19일까지 학생모집 -
우리 대학이 국가나 기업이 필요로 하는 미래전략 전문가의 양성을 위해 ‘미래전략대학원 석사과정 프로그램’을 2013학년도 봄 학기부터 운영한다
국내 주요 정책대학원들의 경우 공공정책 • 경제 등에 관한 5년 이내의 단기적인 현안에 맞춰 프로그램을 운영한 적은 있지만, 지구적 관점에서 인류의 미래를 해결할 국가적인 장기 전략과 대형 정책과제를 발굴하는 방법을 교육한 사례는 많지 않았다.
KAIST 미래전략대학원은 불확실성 시대를 대비해 정부・기업이 필요로 하는, 미래에 대한 통찰력과 전략기획능력을 겸비한 전문가를 양성하는 데 초점을 맞춰 교육할 예정이다.
교과과정은 ▲다양한 과학적 예측방법을 통해 국제적 이슈는 물론 국지적 이슈에 관한 해결방안을 교육할 ‘미래학’ 분야와 ▲ 과학기술 • 경제 • 국제관계 등에 대한 전략과 각 전략에 따른 세부정책을 상호 연계시킬 수 있는 정형화된 전략도구를 제시하는 ‘미래전략’ 분야로 구성했다.
교수진으로는 KAIST의 각 분야 권위자가 겸임교수로, 세계적으로 저명한 미래학자를 포함해 산·학·연 전문가들이 초빙교수로 참여한다.
KAIST에서는 프로그램 책임교수인 이광형 바이오및뇌공학과 교수를 비롯해 이용훈 교수(전기및전자공학과), 오준호 특훈교수(기계공학과), 이상엽 특훈교수(생명과학과), 정재승 교수(바이오및뇌공학과), 임춘택 교수(원자력및양자공학과) 등 20 여명이 겸임교수로 참여한다.
외부 교수진으로는 전 세계미래학회 회장인 짐 데이터(Jim Dator) 미 하와이대 교수를 비롯해 김진현 前 과기부장관, 유명희 대통령실 미래전략기획관, 서용석 박사(행정연구원), 박병원 박사(과학기술정책연구원), 박성원 박사(하와이대) 등이 참여한다.
특히 세계 미래학연구의 선구자인 짐 데이터 교수는 지난 9월 한국을 방문해 대학원 참여에 대한 기본적인 협의를 마쳤다. 현재는 KAIST 미래전략대학원 교과목 설계에도 참여하고 있는데 연간 2개 과목을 직접 강의할 예정이다.
짐 데이터 교수는 “한국은 새로운 미래를 준비하고 도전해야 하며, KAIST가 그 역할을 해야 한다”라며 “KAIST가 미래전략을 연구하고 교육하는 것은 한국과 세계 미래학 발전에 중요한 일이며 그 일에 참여하게 돼 기쁘다”라고 말했다.
KAIST가 미래전략 전문가 양성을 본격화한 데는 정부 및 기업 CEO가 바뀔 때마다 수시로 변경되는 정책을 뛰어넘어, 중장기적이고 초당파적인 정책과제를 발굴하고 기획할 인재가 절실하다는 필요성 때문이다.
이광형 미래전략대학원 설립추진위원장은 “대한민국이 한 단계 더 큰 도약을 위해서는 정부•기업이 20~30년의 장기적인 미래전략을 세우고 일을 진행해야 한다”며 “선진국형 중장기 국가정책을 수립할 수 있는 미래에 대한 통찰력과 전략기획능력을 겸비한 인재를 길러 내겠다”라고 말했다.
한편 제1기 학생모집은 11월 14일부터 19일까지 인터넷(http://admission.kaist.ac.kr/)을 통해 접수받는데 기업체 임직원과 출연연 연구원, 정부부처 공무원, 언론인, 군인 등을 대상으로 25명 이내에서 선발할 예정이다.
수업은 주 2일 야간제 강의로 이뤄지며 KAIST 대전 본원과 세종시에서 진행된다.
2012.10.24 조회수 15951 -
장순흥-빌 게이츠 크로스
세계 원자력 석학과 IT혁명 선구자의 만남
빌 게이츠, “미래 핵심 에너지 원자력 개발, 한국과 함께할 것”
빌 게이츠가 마이크로 소프트를 창업하여 자수성가로 세계 최대의 부를 쌓았던 것은 누구나 잘 아는 사실. 그런 그가 쌓아놓은 부와 명예를 ‘빌&멜린다 게이츠 재단’을 통해 아낌없이 베풀며 세계 평화와 발전에 이바지 하고 있다는 것은 앞선 사실보단 좀 덜 알려졌을 것이다. 그렇다면 IT혁명의 선구자이고 세계 최대의 자선 사업가이기도 한 빌 게이츠가 미래 에너지 사업에 누구보다 관심을 가지고 활동하고 있다는 사실은 얼마나 알려 졌을까?
장순흥 교수는 현재 한국 원자력 학회장으로 30년간 원자력 계에 투신해 온 원자력 전문가중의 전문가다. 한국 원자력 공학의 거장인 장순흥 KAIST 교수(원자력 및 양자공학과)와 전 마이크로 소프트 회장이자 테라파워(원자력 벤처기업) 회장인 빌 게이츠가 만났다.
“아주 놀라워요. 자원도 빈약할뿐더러 원전 산업이라면 후발국이라 할 수 있는 한국이 어떻게 선진국들을 제치고 UAE원전 수출을 성공시키고 세계에서 가장 싸게 질 좋은 전기를 공급할 수 있는지 믿어지지 않을 정도에요.”
지난 8월 16일 미국 시애틀 테라파워 본사에서 장순흥 교수와 만난 자리에서 빌 게이츠는 연신 감탄을 멈추지 않았다. 이날 장순흥 교수는 국내 원자력 계 대표단과 함께 빌 게이츠회장을 만나 짧은 강연과 대담시간을 가졌다. 장순흥 교수와 빌 게이츠회장은 테라파워 지원 하에 원전 사용후핵연료를 획기적으로 줄여줄 제4세대 소듐냉각 고속원자로(SFR) 설계에 상호협력하기로 합의했다.
빌 게이츠는 마이크로 소프트 회장 직에서 물러난 이후 자신과 배우자의 이름을 딴 재단을 설립해 세계 평화와 발전을 위해 누구보다 앞장서서 일하고 있다. 뛰어난 통찰력과 리더십으로 마이크로 소프트를 이끌어 온 그가 세계 복지 문제를 해결하기 위한 첫 번째 과제로 착안한 것이 바로 에너지 문제이다.
장순흥 교수는 빌 게이츠의 진취적이고 도전적인 자세를 높이 샀다.
“빌 게이츠와의 만남을 통해 진심 어린 애정으로 지구적 이슈를 해결해 나가고자 하는 그의 강한 의지를 확인했다” 며 “늘 혁신을 꿈꾸는 그의 도전적인 자세와 열정, 인류애적 마인드는 우리가 본받아야할 덕목”이라고 말했다.
개발도상국들을 비롯해 세계에는 근본적인 에너지 부족으로 인하여 생활에 필요한 기본적인 권리조차 누리지 못하는 수십억명의 사람들이 있다. 일시적인 처방보다 인프라 구축을 통해 근본적인 문제를 해결하자는 것이 빌 게이츠의 혜안이었고, 그는 이를 해결할 핵심 에너지로 원자력을 택했다. 탄소 발생량이 화석연료에 비해 극히 적고 재생 에너지에 비해 저렴한 가격에 대량의 전력을 공급할 수 있는 친환경 경제 에너지인 원자력을 유일한 해결책으로 꼽은 것이다. 빌 게이츠는 이를 위해 자신이 직접 신형 원자로 개발 사업에 뛰어들었고, 원자력 벤처기업인 테라파워사를 설립하여 소듐냉각 고속로의 한 종류인 TWR(Traveling Wave Reactor, 진행파 원자로)을 연구, 개발 중이다. 본격적인 신형 원자로의 연구 개발을 위해 경험이 풍부한 파트너를 찾고 있었고, 한국이 강력한 파트너 후보로 떠오른 것이다.
장순흥 교수는 빌 게이츠에게 한국과의 파트너십이 서로에게 미칠 시너지 효과에 대해 역설했다.
“테라파워에서 개발 중인 TWR의 경우 소듐 냉각 고속로의 한 종류로 금속 핵연료를 씁니다. 근데 현재 세계적으로 금속 핵연료를 이용한 소듐 고속로(KALIMER 600)를 개발하고 있는 나라는 한국 밖에 없어요. 또 원전 설비부터 이용까지 공급 체계(supply chain)가 한국만큼 잘 되어 있는 나라가 없죠.”
현재 개발 중인 테라파워사의 TWR을 위해서 연구에서든 실증에서든 한국만한 맞춤 파트너가 없다는 것이다. 이러한 점이 주요하게 작용하여 빌 게이츠로 하여금 한국과 차세대 원자로 개발 협력을 이끌어 낸 것으로 보인다.
장순흥 교수는 빌 게이츠와의 협력을 이끌어 낸 후 일본 원전사고 이후 위기를 기회로 삼아 차세대 원자로 개발에 있어서 한국이 세계적인 주도권 확보를 위해 적극 나서야할 때라고 강조하며, 이번 빌 게이츠와의 원자로 개발 협력이 그 중요한 한 걸음이 될 것이라고 말했다.
▲SFR(소듐 냉각 고속로)
SFR은 기존 원전에서 나온 사용후핵연료를 다시 연료로 활용할 수 있는 차세대 원자로다. 현재 개발 중인 파이로프로세싱 기술과 함께 핵연료 재순환 시스템을 구성할 때, 우라늄 자원의 99%를 차지했던 우라늄238을 전기 분해한 후 우라늄을 뽑아내 다시 원료로 사용할 수 있게 된다. 이를 통해 기존 원전에 비해 사용후핵연료의 방사능 독성을 1000분의 1, 부피를 100분의 1로 줄일 수 있다. 사용후핵연료의 처리 및 활용의 돌파구인 셈이다. 뿐만 아니라, 현재 연구, 개발 중인 테라파워사의 TWR 원자로는 30년 동안 핵연료 교체를 하지 않아도 되는 개념이기 때문에, 사용후핵연료 문제에서 자유로울 뿐 아니라 핵물질 비확산 면에서도 더욱 유리하다.
2012.09.05 조회수 19294 -
미담장학회, 특별 멘토링 실시
우리 학교 재학생과 졸업생들로 구성된 미담장학회가 대전광역시의 후원으로 5일 오후 1시부터 KAIST 대강당에서 대전지역 중·고교생과 학부모를 대상으로 특별 멘토링을 실시했다.
이번 세미나는 장순흥 전 KAIST 부총장과 장능인 미담장학회 회장의 ‘특별 멘토링’을 시작으로, 정윤 전 과학기술부 차관의 ‘미래는 청소년의 기회의 장’, <경영학 콘서트>저자인 장영재 교수의 ‘수학과 데이터가 창조하는 새로운 세상’ 등 강연이 진행됐다.
이외에도 소녀시대 연습생에서 카이스트 과학도가 된 장하진 학생은 ‘나만의 자기 주도 학습법’을 청소년들에게 알려주기도 했다.
이번 행사 기획을 총괄한 한동주 학생은 "평소에 교과내용만 접하는 지역사회 청소년들이 선배들의 멘토링으로 특별한 경험을 얻어갈 수 기회를 만들기 위해 이와 같은 특별 멘토링을 계획했다"고 밝혔다.
2009년 7월에 발족한 KAIST 미담장학회는 저소득 계층의 아이들과 한부모 가정의 자녀를 대상으로 수학, 과학, 영어를 지도하는 대학생 교육봉사단체다.
미담장학회는 지난해 꾸준한 봉사활동과 지속적인 학·내외 장학금 지금으로 지역 사회 발전을 위한 성과를 인정받아 유성구청으로부터 지역인재양성 표창을 받기도 했다.
2012.05.08 조회수 15624 -
KAIST, 의료영상기기의 블루오션을 개척한다!
- PET-MR 검출기 용 반도체형 실리콘 광증배관 국산화개발 성공 -
- 2년 이내에 순수 국내기술로 상용화 가능 -- 전량수입에 의존하던 방사선 검출기의 국산화도 가능 -
우리 학교 원자력 및 양자공학과 조규성 교수 연구팀과 나노종합팹센터(소장 이귀로) 설우석 박사 연구팀이 공동으로 의료영상기기 중 하나인 PET-MR의 핵심소자인 ‘실리콘 광증배관(SiPM)’을 개발하는 데 성공했다.
실리콘 광증배관은 의료영상기기의 방사선 검출기에 들어오는 빛을 증폭하는 부품이다. 현재 국내에서 시판되는 PET-MR 가격이 약 50억원인데 이 부품은 전체 가격의 10% 이상을 차지할 정도로 매우 고가다.
실리콘 광증배관의 필요성이 최근 들어 크게 대두되고 있지만, 개발이 어려워 전 세계에서 독일, 일본, 미국 등 선진국들만 이 기술을 보유하고 있다. 앞으로 조 교수 연구팀이 개발한 기술이 상용화되면 국내시장 규모가 2010년 3000억원에 달했으나 국산 부품이 전무했던 PET 분야에서 커다란 경제적 파급효과를 낼 것으로 예상된다.
PET-MR은 인체조직의 해부학적 영상과 물질대사의 분석이 가능한 자기공명영상기기(MRI, Magnetic Resonance Imaging)와 인체의 세포활동과 대사상태를 분자 수준까지 분석할 수 있는 양전자방출단층촬영기기(PET, Positron Emission Tomography)의 장점이 결합된 최첨단 의료영상기기다.
이처럼 PET와 MRI의 장점만 갖춘 꿈의 의료영상기기인 PET-MR의 상용화를 위해 실리콘 광증배관 개발이 필수적이다.
진공관식 광증배관을 이용하는 기존의 PET는 MR장비의 강한 자기장으로 인해 심각한 영상 왜곡이 발생하기 때문이다.
연구팀은 조도가 낮은 PET 감마선 섬광신호를 측정하는 실리콘 광증배관의 구조를 최적화하고 반응속도를 높여 에너지와 시간분해능을 동시에 향상시켰다. 또 소자 내부증폭을 통해 저조도의 광량을 100만배 증폭 시킬 수 있어 단일광자까지 측정 가능하도록 만들었다.
이와 함께 제작 공정을 단순화해 진공관식 광증배관 대비 1/10 수준의 가격경쟁력을 갖췄으며, 크기는 1/1000 수준으로 소형화를 실현했다.
조 교수 연구팀이 개발한 실리콘 광증배관은 올해 동물실험을 거쳐 앞으로 2년 이내에 우선적으로 뇌전용 PET-MR에 적용해 상용화할 계획이다.
조규성 교수는 “실리콘 광증배관의 국산화를 통해 PET와 같은 의료영상기기는 물론 후쿠시마 원전사고 이후 세계적인 수요가 급증하고 있지만 우리나라로서는 전량 수입에 의존하는 방사선 검출기의 국산화도 가능하게 됐다”며 “원전수출의 급물살에 이어 국내 방사선기기 기술의 해외시장 진출도 머지않았다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 지식경제부가 지원하는 산업 원천기술개발사업의 일환으로 지난 4년간 수행됐다.
<용어설명>
● 실리콘 광증배관(SiPM)- Silicon Photo Multiplier의 약자로 소자의 내부증폭을 이용하는 광다이오드의 한 종류다. 일반적인 광다이오드는 흡수한 광신호를 외부 증폭회로를 통해 증폭시키게 되는데 이때 외부 잡음도 함께 증폭되는 문제가 있다. 실리콘 광증배관은 소자의 내부에서 100만배로 신호를 증폭시킬 수 있어 단일 광자까지 측정가능 한 소자이다.
● 진공관식 광증배관(PMT)- 광전효과를 이용하여 빛을 증폭시키는 소자이다. 입사된 광자를 전자로 변환시킨 뒤 전기장하에서 가속하여 증폭시키는 과정을 반복한다. 증폭률이 100만배에 가깝고 그 성능을 인정받아 현제까지 가장 많이 사용되고 있는 광소자이다. 하지만 자기장 하에서 전자의 움직임이 영향을 받아 PET-MR에 사용할 수 없다.
● 양전자방출단층촬영기기(PET)- 환자에 양전자를 방출하는 동위원소를 주입한 뒤 특정부위에서 양전자가 방출되면 180° 방향으로 전자의 소멸에 의한 소멸방사선이 발생된다. 이때 환자를 둘러싼 링형태의 검출기에서 두 개의 소멸방사선을 동시에 계측하여 위치를 추정하게 된다. 암은 형성 초기에 다량의 포도당을 이용하여 에너지를 사용하므로 동위원소 표지가된 포도당을 주입하여 암의 조기 진단이 가능하다. 또한 CT나 MRI와 달리 신진대사 및 분자의 거동을 볼 수 있어 분자영상기기라고도 불린다.
● 감마선 - 방사선의 일종으로 에너지가 높아 투과율이 가장 높다. PET에서
사용되는 동위원소에서는 전자의 소멸에 의해 511keV의 감마선 쌍이 180도 방향으로 방출된다.
● 에너지 분해능 - 방사선 측정기에서 서로 다른 에너지의 방사선을 구별할 수
있는 능력. 에너지 분해능이 높아야 잡음 및 외부 방사선으로부터 표적물질이 구분 가능하다.
● 시간 분해능 - 방사선 측정기에서 측정된 서로 다른 신호의 반응 시간을 구별 할 수 있는 능력. 시간 분해능이 높아야 180도 방출된 소멸방사선의 동시계수가 가능하다.
<보충자료>
▣ 의료영상기기의 특징 및 현황(2011년 6월 기준)
1) CT
- 원리 : 빛 에너지인 X선을 360도 각도에서 촬영해 재구성한다. 2차, 3차원 영상촬영이 가능하다
- 특징 : 조직의 밀도차이를 구별한다. 움직이는 장기(심장, 폐, 내장) 촬영에 적합하다. MRI보다 저렴하며 조영제를 쓰기도 한다.국내보유 : 1743대, 대당가격 : 15억원
2) PET
- 원리 : 방사성 약을 인체에 주사하면 포도당 등과 결합해 양전자가 나온다. 이때 나오는 감마선 신호를 영상화 한다.
- 특징 : 인체 조직의 기능과 대사 상태를 영상화한다. 한 번 만에 전신을 찍는다. 문제 위치를 정확히 드러내지 않아 최근 CT와 융합해서 많이 사용한다.국내보유 : 155대, 대당가격 : 20억원
3) MRI
- 원리 : 체내 물 성분의 하나인 수소 원자핵에 자기장을 걸고 핵 진동을 일으켜 신호를 분석한다.
- 특징 : 수분이 많은 근육, 인대, 물렁뼈, 디스크, 혈관, 지방, 뇌를 CT보다 정확히 보여준다. 방사선을 쓰지 않는다.국내보유 : 985대, 대당가격 : 20억원
▣ PET-MR의 임상적 유용성
PET-MR은 PET(양전자단층촬영장치)와 MRI(자기공명영상장치)의 장점만을 합친 퓨전(융합)영상기기이다.
–PET는 뇌세포의 유전자 및 분자과학적인 변화를 알 수 있지만, 공간해상도가 떨어진다는 단점이 있다.
–반대로 MR은 수백 mm 정도로 해상도가 높으나 유전자 및 분자과학적인 변화를 볼 수 없다.
•PET-MR은
–두 영상기기의 단점을 해결해, 뇌 세포의 기능 및 분자과학적인 변화를 3차원 고정밀 영상으로 얻을 수 있다.
–6겹으로 이루어진 뇌의 피질을 층마다 분리해 정밀하게 볼 수 있으며(해부학적 고해상도 영상), 뇌의 미세혈관도 분자수준에서 관찰(생리학적 고민감도 영상)이 가능하다.
–MRI영상과 PET 영상을 동시에 얻음으로써 같은 위치에 있는 조직의 생화학적 변화를 동시에 관찰하여 진단의 민감도(sensitivity, TP)와 특이도(specificity, TN)를 향상시킬 수 있다.–저해상도 PET 영상이 호흡이나 심장박동과 같이 인체의 motion artifact에 의해 저해되는 것을 gated MR 영상을 이용하여 보정할 수 있다.
▣ 시장규모-2010년 미국의 PET 및 PET-CT 시장은 약 5.2조원으로 5년 평균 16.7%성장률을 기록하고 있다. 한국의 PET시장은 2010년 까지 150대에 이르는 PET기기 도입으로 3400억에 이르는 시장을 형성하고 있다. 또한 고령화 사회로 진입함에 따라 암, 치매에 대비한 PET-CT 혹은 PET-MR 융합기기의 수요가 증가하여 더 큰 규모의 시장형성이 예상된다.
▣ SiPM개발의의Siemens사는 실리콘 Avalanche photodiode (APD)를 이용하여 직접 융합하는 방식의 PET-MR을 2010년 후반부에 출시한 바 있다. 하지만 실리콘 APD는 진공관식 증배관에 비해 자기장에 강하지만 증폭도가 낮고 이득이 불안정한 것이 단점이다. 실리콘 광증배관은 5~6년전 아일랜드의 SensL사가 최초로 상용화한 광센서로서 실리콘 APD와 진공관식 광증배관의 장점만을 취할 수 있기 때문에 낮은 조도의 광신호를 크게 증폭시킬 수 있는 데 심지어는 단일 광자까지 측정 가능하다. 또한 기존 진공관식 광증배관에 비해 소형이고 양산성이 좋아 경제성이 높은 새로운 광 소자로써 각광을 받아 국내외 연구가 활발히 진행되고 있다.
<그림설명>
그림1. 반도체형 광증배관과 섬광체 단결정이 결합된 PET 검출기 개념도
그림2. 연구팀이 개발한 PET-MR용 반도체형 광증배관 사진
그림3. 마이크로 셀 어레이로 구성된 실리콘 광증배소자
그림4. 단일 광증배소자 (우상) 및 4x4 어레이구조의 16채널 광증배소자(우하)
그림5. 격자형 섬광결정과 어레이형 실리콘 광증배소자 및 신호처리회로가 결합된 PET 검출기 모듈
2012.01.26 조회수 31026