현재 중국에 건설 중인 AP1000 원자로를 통한 전력생산이 2018년 6월 21일 Sanmen 1호기 최초임계와 Haiyang 1호기 최초 핵연료장전을 통해 한 발 더 가까워졌다. 이 두 원자로는 올 연말까지 시운전이 계획되어 있으며 AP1000형 원전으로는 세계적으로 최초의 가동원전이 될 전망이다.

중국 Zhejiang성 Sanmen 원자력발전소 1호기가 2018년 6월 21일 오전 2시 9분 최초 임계에 도달했다고 SNPTC사(State Nuclear Power Technology Corporation)이 발표했다. Westinghouse사 측은 이로써 AP1000 최초원전의 상업운전 이전 마지막 마일스톤을 달성했다고 밝혔다.

Sanmen 1호기 시운전 공정상 다음 단계는 해당 원전에 생산한 전력을 전력망에  송출하기 시작하는 계통병입(synchronisation)이다. 이후 원자로 및 발전기 출력을 서서히 올려 각종 시험을 안전하고 성공적으로 끝내 100% 전출력에 도달하는 출력상승시험을 수행하게 된다.

Westinghouse 측은 Sanmen 1호기가 운영을 시작하게 된다면 세계 최초로 가동되는 AP1000 원전이 될 것이며 혁신적인 피동형 안전계통, 다층방호 및 첨단제어시스템 등을 갖추고 있어 신뢰도와 안전성에서 가장 높은 수준을 달성하게 된다고 밝혔다.

2007년 9월 Westinghouse사와 Shaw Group은 중국 내 Sanmen 및 Haiyang 부지에 각 2기씩, 총4기의 AP1000에 대한 건설승인을 받은 바 있다. Sanmen 1호기 건설은 2009년 4월, 2호기는 2009년 12월에 시작되었으며 Haiyang 1,2호기는 각각 2009년 9월 및 2010년 6월 건설에 착수한 바 있다.

한편, Westinghouse사는 Haiyang 1호기에 대한 핵연료 157 다발의 원자로심 내 장전이 2018년 6월 21일 오후 7시 36분 시작되었다고 밝혔다. Haiyang 1호기는 최근 연료장전에 필요한 사전시험을 완료했으며 규제기관의 심사도 모두 만족한 바 있다. Haiyang 1호기는 올 해 말, 2호기는 내년에 운영을 시작할 것으로 전망된다.

미국에도 역시 4기의 AP1000 원자로가 Vogtle 및 Summer 부지에 각 2기씩 건설되고 있다. 하지만 Summer 부지에 건설 중인 2기는 작년 8월부터 건설이 중단된 상태다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 최초임계,계통병입,출력상승시험,피동안전계통 2. first criticality,synchronisation,power ascension testing,passive safety system

러시아가 다른 에너지 보다 원자력 산업 분야 개발로 선회하기 위하여 국가적인 노력과 현황을 정리하였다.

화석연료의 지속적인 감소에 맞추어 원자력 산업 개발외에는 대안이 없다. 2007년 11월 2일 러시아 총리 Sergei Ivanov 는 산업, 수송, 기술과 관련된 정부 회의에서 에너지 부족에 직면하여 원자력(핵에너지,nuclear power) 생산을 강력하게 추진할 필요가  있다고 언급하였다. 동시에 '러시아 정부에선 2007년~2010년의 원자력 산업개발에 따른 연방 정부의 프로그램에 동의한다'고 하였다.   

이 프로그램에 따르면 원자력 에너지는 2015년 러시아 에너지 생산의 18%를 차지하고 2030년에 30%에 이르도록 목표로 정하였다. 

한편, 러시아는 천연자원부를 중심으로 충분한 원자력 에너지를 지속하기 위한 원료인 우라늄을 확보하기 위하여 다각도록 다른 국가와 협력 및 개발에 대한 정책을 추진하였다.   러시아의 원자력 발전소 건설은 러시아의 원자력 에너지 체계를 위한 최우선 순위 중 하나이며, 현재 러시아 내부에 5 개의 원자력 설비와 국외에 7개를 건설 중이라고 러시아 전문가들은 설명하고 있다.

러시아에서 이런 원자력 산업을 위하여 필요한 대량의 우라늄은 사실 소련 붕괴로 인하여 우라윰 보유 전략에 차질을 빚게 되었다. 그러나 러시아에선 우라늄 확보를 위한 모든 가능성을 검토하여 보충하고자 한다. 이를 위하여 러시아 국내 뿐 아니라 국외에서도 이 우라늄 확보 정책 및 실행을 할 필요가 있다.

세르게이 이바노프이(Sergei Ivanov)는 2007년 10월에 가졌던 원자력 에너지 분야의 개발 예산으로 2007년 할당된 180억 루블 (미국화폐, 7억2천2백만 $)이 있다. 그리고 2008년에 510 억 루블 (약, 20 억 $), 2009년에 900억 루블 (약, 36 억 $)을 지출하려고 한다.

2006년 보고서로 OECD와 원자력 에너지기구 (NEA)과 국제 원자력기구(IAEA)에서 공동으로 발간한 '우라늄 2005 년' 에서 러시아 국가는우라늄 원광석을 가장 많이 보유하는 국가 중 9 번째이며 보유량으로 172,000 톤이며 이는 세계 공급분의 3 % 이상을 차지한다.

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
• Keyword :

미국 에너지부(Department of Energy)의 SLAC National Accelerator 연구소 소속 과학자들은 유례없는 우주 관측을 가능하게 할 미래형 Large Synoptic Survey Telescope(LSST) 개발에 착수했다. 동 망원경은 미니밴 크기의 3,200만 화소에 달하는 렌즈를 장착하여 2022년 가을부터 우주 암흑에너지와 기타 우주현상에 대한 관측에 이용될 예정이다.

최근 연구팀은 LSST를 테스트하고 첫 번째 천체 이미지를 촬영할 소형 버전의 카메라 제작을 완료했다. 동 천체이미지는 소행성의 움직임, 해왕성 이상의 궤도에 존재하는 물체 및 초신성과 같은 예측 불가한 사건 등을 포함할 예정이다. 연구관계자에 따르면, ComCam(커미셔닝 카메라의 약자)이라 불리는 이 장치는 실제 LSST 카메라 초점의 약 4%만을 사용하여 본체에 비해 훨씬 작은 이미지를 생성하지만 실제 LSST 카메라를 테스트하기에 충분한 이미징 성능을 자랑한다. 실제로 ComCam의 화소는 2000년대 초 천체물리학 조사 프로젝트인 Sloan Digital Sky Survey에서 사용된 화소를 능가한다.

LSST 시범운영담당 과학자인 Kevin Reil박사는 “ComCam은 카메라, 망원경, 현장 인프라 및 데이터 관리 등 모든 인터페이스를 점검하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 언급했다. 연구팀은 ComCam에 이미징센서를 통합한 후, 애리조나 투산(Tucson)에 위치한 헤드쿼터에 LSST를 옮길 예정이다. 이 후, ComCam은 올 해 말에 최종 종착지인 칠레로 옮겨진다.

LSST 카메라의 높은 화질은 189개에 달하는 최첨단 이미징 센서 덕분이다. 래프트(raft)라고 불리는 정사각형 배열에 각각 9개의 센서가 배열되어 카메라의 초점 평면을 구성한다. ComCam을 위해 특수제작된 저온유지장치는 래프트를 제자리에 고정시키고 이미지 센서를 극저온으로 냉각시켜 불필요한 배경 신호를 제거하고 이미지 품질을 향상시킨다. ComCam 저온유지장치는 21개의 래프트를 유지하기 위해 보다 복잡한 시스템을 필요로 하는 LSST본체 카메라와는 다른 냉각시스템이다. 래프트는 ComCam으로 촬영한 이미지를 디지털화하는 전자보드를 포함하고 있다. 이 데이터는 프랑스국립핵및입자물리연구소(France National Institute of Nuclear and Particle Physics) 및 칠레 연구소에서 분석될 예정이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 이미징 센서,래프트,천체이미지,LSST,암흑에너지,ComCam 2. imaging sensors,rafts,sky image,LSST,dark energy,ComCam

크롬 코팅된 핵연료 피복재로와chromia가 첨가된 핵연료 펠렛으로 구성된 개량 핵연료집합체가 미국 원전에 장전될 예정이다. 이 연료는 미 에너지부(DOE)의 내사고성 향상연료(EATF) 개발프로그램에 따라 Areva NP사가 개발했으며 미 Georgia주에 있는 Vogtle원전 2호기에 장전된다.

Areva NP사는 2017년 7월 12일 이 연료 4다발을 2019년 봄에 Vogtle원전 2호기에 선행시험장전연료로서 장전한다고 밝혔다. 올 해 늦게부터 chromia가 첨가된 핵연료 펠렛을 Washington주 Richland에 있는 공장에서 생산을 시작할 예정이다.

해당 원전 공동소유사인 Georgia Power를 대신해서 해당 원전을 운영하고 있는 Southern Nuclear Operating사 측은 이 핵연료가 발전소를 더 안전하게 만들 것이며 운영에 유연성을 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 게임의 틀을 바꾸는 이런 기술적 혁신으로 인해 원자력산업계가 도약하게 된다고 덧붙였다.

이 핵연료기술은 원자로 비상상황에서 원자로 운전원이 대처할 수 있는 시간을 증가시킬 목적으로 개발이 시작된 것이다. chromia가 첨가된 핵연료 펠렛은 밀도가 크고 원자로 냉각을 더디게 하는 핵분열가스 방출을 줄일 수 있다. 기존 지르코늄 합금(zirconium alloy) 피복재에 크롬을 코팅한 핵연료 피복재는 고온에서 내산화성이 개선되며 수소발생 저감, 내마모성도 향상 등의 장점을 갖고 있다.

올 해 초 Areva사는 신기술 탐색을 위한 4년간의 DOE 1단계 EATF를 마치고 2단계로 넘어간다고 밝힌 바 있다. DOE는 향후 2년간에 걸쳐 미화 1,000만불 지원을 약속했으며 신연료 설계 및 개발을 위해 DOE 산하의 국립연구소 시설을 계속해서 사용할 수 있도록 했다. Areva NP측은 기 입증된 GAIA 연료기술에 새로운 특성을 통합하는 방식을 쓴 결과 실제 원자로 내 장전이 앞당겨졌다고 밝혔다.

이번에 개발된 연료는 Areva 측의 EATF 중 단기방안이며 다음 단계는 chromia가 첨가된 핵연료 펠렛과 탄화규소(silicon carbide)가 코팅된 피복재로 구성된 개량 핵연료집합체를 개발하는 것으로 DOE가 시행하는 핵주기기술프로그램(Fuel Cycle Technologies program)을 활용해 개발할 예정이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 개량 핵연료집합체, 내사고성 향상연료, chromia가 첨가된 핵연료 펠렛 2. advanced fuel assembly, EATF(Enhanced Accident Tolerant Fuel), chromia-doped pellet

일본 정부는 국제적인 원자력의 평화적 이용을 추진하기 위해, 핵무기 개발을 폐기한 국가에 대해 다국간 협정을 통해 원자력 발전용 핵연료의 공급을 보증하는 새로운 구상을 정리하여, 국제원자력기관(International Atomic Energy Agency, IAEA)에 제출한다는 방침을 굳혔다. 이러한 내용은 9월 18일부터 개시되는 IAEA총회에서 일본의 원자력위원장에 의해 발표될 것이다. 일본의 제안은 “핵연료 공급등록 시스템”으로 불리는 구상으로, 6월의 IAEA 이사회에서 미국, 유럽, 러시아의 6개국이 표명한 “핵연료 공급 보증구상”의 대안으로서 정리한 것이다. 세계의 원자력 발전용 우라늄연료 공급을 독점하는 6개국이 핵물질 관리를 지배하는 구상에 대해 개발도상국이 반발하고 있는 사실을 고려하여, 일본의 이번 구상안은 개발도상국을 포함한 광범위한 국가가 공급측에 참가할 수 있게 한 것이 특징이다. IAEA가 조정의 역할을 하며, 선진국, 개발도상국을 불문하고 각 나라가 가지는 핵연료 공급에 관련된 능력과 기술을 등록하는 제도를 정비한다. 우라늄 농축과 플루토늄 추출이라고 하는 재처리를 포기한 국가에 연료를 공급할 때에는 IAEA가 각 국가에 업무를 분할한다. 이 시스템에 대한 등록은 우라늄 채굴, 농축, 연료가공 등의 분야별로 “국내용 생산 능력 있음”, “상업규모로 수출실적 있음”, ”수출가능한 비축 있음” 으로 구분된다. 세계적으로는 앞으로 온난화 대책 등에 대해 원자력 발전의 확대가 예상되고 있으며, 핵연료 시장은 매력적인 사업기회가 될 것으로 기대되고 있다. 이미 농축기술을 보유하고, 앞으로 해외시장을 개척하고자 하는 일본에 대해서는 6개국의 구상은 수용하기 어려워 이번 대안을 정리할 필요성이 있던 것이었다. 일본은 지금까지 핵확산방지조약(Nuclear nonproliferation treaty, NPT) 체제에 적극적으로 협력함으로써, 핵무기를 보유하지 않는 국가 가운데 유일하게 상업적 규모의 우라늄 농축과 재처리를 인정 받아 왔다. 그러나 “특권적 입장”에 대한 국제적인 질투도 받아 왔던 것도 사실이다. 이번 일본의 제안에는 일본이 새로운 틀 구축에 공헌하는 자세를 표명함으로써, 국제적인 발언력을 강화한다는 하는 노림수도 있다. * yesKISTI 참조

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
• Keyword : 일본, 세계 핵관리 체제에 새로운 구상 제안

원자력선진국의 전문가들이 모여 미래 원자력시스템 개발방향 및 계획 수립을 위해 머리를 맞대고 고민하는 자리가 마련된다.

한국을 비롯하여 미국, 프랑스, 일본 등 원자력선진국 13개국이 참여하고 있는 「제4세대 원자력시스템 국제포럼」(GIF: Generation Ⅳ International Forum)의 최상위 기구인 정책그룹회의가 오는 11월 29일부터 30일까지 경주 힐튼호텔에서 개최된다.

이번 회의에는 한국 GIF 정책그룹 대표인 김영식 과학기술부 원자력 국장과 정연호 한국원자력연구원 부원장을 비롯하여 GIF 회원국 정책그룹 대표단 50여명이 참석하며, 제4세대 원자력시스템(Gen-Ⅳ)의 국제 공동연구를 위한 정책적 협의와 기술적 현안에 대한 논의가 이루어질 예정이다.

GIF는 2000년 1월 한국을 비롯한 원자력활동이 활발한 주요 9개국이 Gen-Ⅳ 개발에 대한 공동성명을 발표하고, 2001년 7월 Gen-Ⅳ 연구개발을 위한 국제협력체로서의 역할과 운영 규정을 담은 헌장(Charter)에 서명함으로써 공식 발족되었다. 이후 스위스, EU, 중국, 러시아가 신규로 가입하여 현재는 13개국이 회원국으로 활동하고 있다. 

Gen-Ⅳ라고 불리는 제4세대 원자력시스템(Generation Ⅳ Nuclear Energy System)은 미래 에너지 수요 충족과 국민 수용성 확보를 위해 개발 중인 차세대 원자력시스템이며, 2020~2030년경 실증로 및 상용로 건설을 목표로 추진 중이다. 제4세대 원자력시스템은 경제성 및 안전성 향상은 물론이고, 핵물질의 전용을 사전에 방지하여 핵비확산성을 확보하고 핵연료의 활용도를 높여 지속적인 에너지 공급을 가능케 하며, 방사성폐기물 발생량을 줄여 환경부담을 최소화 시킨다는 특징을 갖고 있다.

한국은 GIF 선정 6대 원자력시스템 중 소듐냉각 고속로(SFR), 초고온가스로(VHTR) 및 초임계압 수냉각 원자로(SCWR) 개발에 참여하고 있으며 제4세대 원자력시스템이 개발되면 우리나라의 에너지와 환경문제를 해결 할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 이번 회의의 한국 개최를 통해 한국 원자력분야의 국가위상을 강화시키고 제4세대 원자력시스템 개발을 위해 한발 더 나아가는 계기를 마련하게 되었다.

 

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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최종 커버를 설치함으로써 미국 내 유일한 핵연료 재처리 상용시설이었던 에너지부(DOE, Department of Energy) 환경관리국(Office of Environmental Management) 산하의 WVDP(West Valley Demonstration Project)에 있던 유리화 공장 해체작업이 완료되었다.

면적이 994 평방미터에 달하는 3층짜리 구조물 해체작업은 작년 9월 완료된 바 있다. 여러 단계로 구성된 해체작업은 덜 오염된 외벽 제거, 강화콘크리트로 된 작업실 및 장비 해체, 기중기 유지보수실 및 이송터널 해체 작업 등으로 구성되어 있다. 

195톤 짜리 용융로 및 각각 중량이 150톤에 달하는 2기의 탱크를 포함한 약 283,000리터에 달하는 물질이 시설 해체 시작 전에 건물로부터 제거되었다. 남아있는 콘크리트 평판 위에 덮은 덮개는 지표면 아래에 남아있는 구조물에 물이 침투하는 것을 막는 기능을 할 것이다.

미국 New York 주 Ashford 인근 West Valley 부지에 있는 Western New York Nuclear Service Center는 1966년부터 1972년까지 운영되었다. 이 시설은 미국 내 유일한 핵연료 재처리 상용시설이었다. WVDP는 1980년 의회가 제정한 법령에 따라 설립되었다. 이 법령에 따라 DOE는 재처리 공정에서 발생한 고준위 방사성폐기물을 고화 처리해야 하는 책임을 지게 되었다.

또한 고화처리에서 발생한 폐기물을 처분하고 해당 시설도 해체해야 했다. 해당 부지와 시설은 New York 주 에너지연구개발청(Energy Research and Development Authority) 소유였다.

유리화 시설이 방사성폐기물을 고화처리하기 위해 1980년대에 건설되었다. 해당 폐기물에 대한 전처리는 1988년 개시되었고 유리화 작업은 1996년부터 2002년까지 지속되어 2,400백만 큐리(Curie)의 방사능이 600톤의 유리로 고화처리되어 275개의 스테인리스 철통에 담겼다.

주계약자는 CHBWV사로 CH2M HILL Constructors Inc., Babcock & Wilcox Technical Services Group 및 Environmental Chemical Corporation으로 구성된 회사다. 전체 WVDP 해체, 제염 총 사업비는 미화 18.7~20.5 억불에 달하며 2040~2045년 경 완료될 것으로 전망된다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 유리화,핵연료 재처리,용융로 2. vitrification,nuclear fuel reprocessing,melter

IRB Barcelona(Institute for Research in Biomedicine)의 연구진은 벌독 펩티드를 기반으로 뇌에 약물을 전달할 수 있는 새로운 기술을 개발했다.

대부분의 의약품은 혈뇌 장벽(blood-brain barrier)을 통과할 수 없다. 혈뇌 장벽은 뇌와 순환계를 분리하는 높은 선택성을 가진 멤브레인이다. 그러나 일부 뱀과 벌의 독은 이런 혈뇌 장벽을 통과해서 뇌에 손상을 줄 수 있다.

이번 연구진은 일부 동물의 독이 중추 신경계를 공격할 수 있기 때문에 이런 원리를 이용하면 약물을 혈뇌 장벽으로 주입할 수 있을 것으로 가정했다. 이런 아파민(apamin, 벌의 독에서 추출되는 폴리펩티드) 펩티드는 독성을 보유하기 때문에 직접 사용할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 그러나 이런 독성의 원리를 잘 알고 있기 때문에, 아파민을 변형시켜서 이런 독성을 제거하고 전달자로서의 기능을 유지하게 할 수 있게 만들었다

아파민의 독성은 뉴런에서 칼륨 채널과의 상호작용 때문이다. 그래서 칼륨 채널을 차단해서 독성을 제거했고, 혈뇌 장벽 통과 능력은 손상되지 않았다. 그 후에 분자들을 더 작게 만들어서 잠재적인 부작용을 줄이기 시작했다. 아파민 중에서 Mini-Ap4는 동물 모델에서 강력한 면역계 반응을 발생시키지 않았다.

다음 연구는 화학 결합을 가지는 단백질에 Mini-Ap4를 부착해서 약물 운반을 시키는 것이다. 또한 Mini-Ap4 분자를 나노입자로 코팅했을 때 이동 능력이 촉진되는지를 확인하는 것이 될 것이다. 그래서 인간 세포와 생쥐를 대상으로 실제 생체 시험을 할 예정이다.

아파민은 두 개의 형태 또는 모양을 가질 수 있었고, 핵 자기 공명 분광기(nuclear magnetic resonance spectroscopy)를 사용해서 어느 것이 생물학적으로 활성인지를 조사했다. 이런 연구는 더 나은 재료를 디자인할 수 있게 할 것이다. 꿀벌에게 알레르기가 있는 사람도 Mini-Ap4에서는 알레르기 반응을 나타내지 않을 것이지만, 이 문제를 완전히 해결하려면 더 많은 연구가 필요할 것이다.

이 연구결과는 American Chemical Society의 253차 National Meeting & Exposition에서 발표되었다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 혈뇌 장벽; 벌독 펩티드; 아파민; 약물 2. blood brain barrier; bee-venom peptide; apamin; drug

영국 원자력규제청(ONR, Office for Nuclear Regulation), 환경청 및 웨일즈 자원부는 2017년 3월 30일 AP1000 원자로에 대한 일반설계심사(GDA, Generic Design Assessment)를 마친 후 Westinghouse사의 AP1000 원자로 현 규제단계에서 설계가 안전, 보안 및 환경보호 요건을 만족한다고 발표했다. 특정 원자로가 GDA 심사과정을 마치면 ONR의 DAC(Design Acceptance Confirmation)과 환경청의 SoDA(Statement of Design Acceptability)을 발급받게 된다.

Westinghouse사는 AP1000 원자로에 대한 GDA 심사참여를 2007년 시작했으며 2011년 12월에는 잠정 DAC 및 SoDA 단계까지 도달한 바 있다. 그러나 Westinghouse측은 모회사인 Toshiba가 영국 신규원전사업을 위한 NuGen사 지분을 확보할 때까지 인허가심사 진행을 중단시킨 바 있다.

일본 Toshiba사는 현재 NuGen의 60%를 갖고 있으며 프랑스의 Engie사가 40%를 갖고 있다. Westinghouse사는 2015년 1월  NuGen사가 영국 Moorside 부지에 3기의 AP1000 원자로를 짓겠다고 발표하자 GDA 심사과정을 재개하도록 했다.

요약보고서를 통해 ONR측은 이번 규제업무의 첫단계 완성은 Moorside 원전건설사업의 첫단계 시작에 불과하며 후속 인허가단계가 계속 진행될 것이라고 밝혔다. ONR측은 올 해 말에 부지인허가 신청이 들어올 것으로 예상하고 있으며 충분한 심사능력 및 인력을 갖고 있는 신규원전심사 부서에서 처리할 것이라고 밝혔다. GDA 프로세스는 신규원전 건설과정 중 한 단계일 뿐이다. 신규 원자력발전소가 건설되기 위해서는 부지승인, 환경허가 및 계획승인 등 규제기관과 정부로부터 건설부지와 관련한 다수의 승인을 받아야한다.

NuGen은 3월 29일 올 해 2분기 안에는 전원개발 동의명령(Development Consent Order) 인허가신청을 하지 않을 것이라면서 그 이유로 Moorside 원전건설사업 2차 공청회를 통해 수집된 의견이 너무 많기 때문이라고 밝혔다. 따라서 해당 사업 추진에 어두운 그림자를 그리우고 있다고 평가된다.

한편, 최근 Westinghouse사의 미국내 부도 보호신청과 관련하여 한국전력공사(KEPCO)는 Westinghouse 지분 매입을 고려하고 있지 않지만 Toshiba가 갖고 있는 NuGen 지분에 대해서는 흥미를 갖고 있다고 밝힌 바 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 일반설계심사, 부지인허가, 무어사이드 부지 2. GDA(Generic Design Assessment), site license, Moorside site

X-레이 없는 세상을 상상할 수 있을까?X-레이는 병원에서 골절 여부를 알아내는 촬영뿐만 아니라 공업용으로 재료나 제품의 비파괴검사를 할 때도 쓰인다. 고미술품이나 그림의 진품 여부를 감정하기도 하고, X-레이의 강한 에너지를 이용해 인체 내부에 있는 염증이나 종양 등을 치료하기도 한다. 특히 공항 보안 검색대에서 X-레이는 없어서는 안 될 존재인데 그 이유는 마약이나 총기류 등 불법 소지물을 감시하는데 쉽고 빠르게 조사할 수 있기 때문이다. 이처럼 X-레이는 현재 우리네 삶속에서 빼 놓을 수 없는 기술이 되었다.1895년 독일의 물리학자 뢴트겐이 처음 발견한 이래, X-레이는 우리 생활 속으로 깊숙이 들어왔다. 보통 진공 방전관 내에서 높은 전압으로 가속한 전자를 타깃(target: 표적)이라는 금속판에 충돌시키면 0.01nm~10nm 사이의 전자기파(X-레이)가 발생한다. 이렇게 발생된 X-레이는 투과력이 높아서 다양한 용도로 활용되지만 과다하게 사용할 경우 위험할 수 있다.X-레이의 주파수는 100만조(10의 18승) Hz 안팎. 에너지가 워낙 커 X-레이 피폭량이 어느 한계를 넘으면 생체 세포에 변화가 생겨 피부암을 초래하거나 유전적 기형을 유발하기도 한다. 이런 특성은 푸른곰팡이의 품질개량에 이용되는 장점도 있지만, 사람에게는 치명적인 위험이 된다는 단점도 있다. 공항 검색대에서 승객의 소지품에 X-레이을 쫴는 반면, 승객에게는 X-레이를 직접 조사하지 않는 이유도 이 때문이다. 그렇다면 보다 안전하면서도 X-레이를 대체할만한 것은 없을까?X-레이의 대안으로 강력하게 떠오르는 것이 테라헤르츠 카메라(Tera Hertz camera)다.줄여서 T-레이(T-ray)라고도 부르기도 하는데, 일반적으로 T-레이는 적외선과 전자기 스펙트럼의 극초단파 사이에 있는 0.5-4.0 테라헤르츠(THz: 10의 12 승 Hz)의 전자기파를 사용한다. 여기서 ‘테라’는 1조를 뜻하는 그리스어이고, 테라헤르츠파의 주파수는 1,000억∼10조 헤르츠(Hz)다. 즉 1초에 적어도 1,000억 번 이상 진동한다는 의미다. T-레이는 종이, 나무, 플라스틱, 심지어 시멘트까지 웬만한 물체들은 대부분 투과하지만 물과 금속은 통과하지 못하는 독특한 성질이 있다. 무엇보다 T-레이 에너지는 X-레이의 100만분의 1정도에 불과해서 옷 속에 숨긴 흉기나 폭발물을 찾기 위해 승객에게 쪼여도 부작용이 거의 없다. 최근 영국 런던을 위시한 주요 도시의 공항 등에서 불법 소지물을 감시하는 T-레이 카메라가 등장한 것도 안전성이 높기 때문이다. 대부분의 물질이 테라헤르츠파의 주파수 내에서 특정 영역을 흡수하기 때문에 T-레이는 X-레이로 판별해 내기 어려운 가루 형태의 폭발물이나 마약, 플라스틱 흉기 등도 분별해 낸다. 뿐만 아니라 조직이 치밀하지 않은 암세포에는 쉽게 침투하고 정상 조직에는 잘 침투하지 못하는 T-레이의 특성을 이용해 피부암이나 유방암처럼 주로 피부 바로 아래에 생기는 암을 손쉽게 진단할 수 있다. T-레이 연구의 권위자인 이탈리아 로마 토르 베르가타 대학(Tor Vergata Universita)의 알도 디 카를로(Aldo D Carlo) 교수는 T-레이가 X-레이 영역의 상당부분을 대체할 것이라고 예상했다. 실제로 우주연구와 생물학, 현미경 등에도 T-레이 활용이 진행되고 있다. 선명한 영상을 얻기 위해서는 광원을 안정적으로 확보해야 하는데, X-레이에 비하면 기술의 수준이 걸음마 단계에 있다. 물론 지금까지 자유전자레이저(Free Electron Laser) 또는 방사광가속기(synchrotron radiation)의 전자빔을 이용하는 기술을 비롯해 극초단 레이저나 비선형물질을 이용하는 기술 등이 개발된 것은 사실이다. 그렇지만 이 기술들은 실험단계에 머문 상태라서 상용화하기에는 아직 부족한 점이 많다.현재 T-레이의 잠재력에 주목한 미국, EU 그리고 일본 등의 과학자들은 T-레이의 공급원을 확대하기 위한 ‘진공 테라헤르츠 증폭기(VTA)’ 개발에 총력을 기울이고 있다. 여기에는 일본 쓰쿠바 대학(the University of Tsukuba)에서 만든 고온 초전도체 기술, 마이크로머쉬닝 및 나노테크놀러지와 같은 신기술들이 활용되고 있다. 일리노이주 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)에서는 배터리로 작동하는 소형 장치를 통해 T-레이를 만드는 데 성공했고, 영국에서는 이미 소형 T-레이 카메라가 시판되고 있다.인체에 해가 없는 T-레이 기술이 진보되는 만큼 X-레이가 없는 세상이 생각보다 일찍 올지도 모를 일이다. (글 : 유상연 과학칼럼니스트)

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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