CNL(Canadian Nuclear Laboratories)은 캐나다에 소형모듈형원자로(SMR) 건설을 가속화하기 위해 새로운 연구개발프로그램에 착수했다. CNL은 캐나다 원자력연구이니셔티브(CNRI, Canadian Nuclear Research Initiative)를 통해 원자로 공급업체가 세계적인 수준의 연구시설을 활용할 수 있도록 할 것이라고 밝혔다.

CNRI란 캐나다에서 협력적인 SMR 연구프로젝트를 지원하기 위한 프로그램으로 지난 주 Washington DC에서 열린 미국 Nuclear Industry Council이 개최한 New Nuclear Capital industry 회의에서 착수가 선언되었다.

CNL은 참여기관들이 시장분석, 핵연료 개발, 원자로 물리 모델링 및 운송을 포함한 중점선정분야 목록에 해당하는 프로젝트를 제출하도록 매년 요청할 것이라고 밝혔다. CNL은 접수된 제안서 검토결과를 바탕으로 공동 연구개발 프로젝트에 착수하게 된다. 기술검토를 통과한 제안에 대해 CNL은 가용자금에 맟춰 초기 프로젝트 계획을 작성한다. 최종선정 전에 신청자와 이 제안서를 공유하여 제안자가 의도한 연구범위를 가용자금 내에서 충족할 수 없다고 판단될 경우 CNL은 제안자와 공동으로 연구범위, 예산의 변경을 진행하게 된다.

CNL 측은 CNL이 지난 수년간 SMR 기술의 옹호자로서 엄청난 발전을 이루어 왔으며 캐나다에서 SMR 발전을 촉진하는데 도움을 주고 있다면서 CNRI가 이러한 모멘텀을 지속하는데 도움이 될 것으로 믿는다고 밝혔다. CNRI를  통해 CNL이 보유한 실험실과 과학능력을 자격을 갖춘 참여기관에 제공하여 저탄소 에너지기술 개발에 혁신을 가져올 기회를 제공할 것이다라고 덧붙였다.

또 CNL 측은 CNRI를 통해 산업계와의 연계를 강화하고 상업적 기회를 유인하며 동시에 SMR 배치를 가속화하는 연구개발에 핵심적인 미션을 지원하고 있다고 밝혔다. SMR을 설계해서 배치 준비까지 하려면 연구, 시험, 개발에 상당한 투자가 필요하며 CNRI는 원자력 기술혁신가들과 기업들로 하여금 이러한 비용을 분담하도록 도울 것이라고 덧붙였다.

2018년 4월 CNL은 SMR 프로젝트 추진사들을 초청해 시범 SMR 프로젝트의 시공 및 운영을 평가하였다. CNL은 초청장에서 이는 제안된 설계의 기술적, 사업적 장점 및 프로젝트의 재무적 타당성을 평가하고 국가안보 및 통합성 요건을 검토할 수 있는 사전자격 심사단계를 포함한 SMR 검토 프로세스의 시작이라고 밝힌 바 있다. CNL은 반 년 주기로 이 평가를 계속할 것으로 알려졌다.

이 평가는 2017년 6월 출범한 CNL의 SMR 관련 제안요청 후속작업으로 시범 원자로 건설참여에 19건 등 전 세계 80개 기관의 참여를 이끌어낸 바 있다. CNL은 2026년까지 Chalk River 부지에 새로운 SMR을 건설하는 것을 목표로 하고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 소형모듈형원자로,CNRI,Chalk River 부지 2. SMR(small modular reactor),CNRI(Canadian Nuclear Research Initiative),Chalk River site

• (개요) ExaSMR(Exascale Small Modular Reactor) 프로젝트는 원자력 산업의 엔지니어에게 원자로 시스템의 고해상도 시뮬레이션을 제공하는 것을 목표로 하여 진행 - 미 에너지부의 엑사스케일 컴퓨팅 프로젝트(Exascale Computing Project) 지원을 받는 이 프로젝트는 대규모 원자로 시뮬레이션을 보다 접근 가능하고 비용 효율적이며 정확하게 만드는 데 중점 • (접근방안 소개) ExaSMR은 Shift, OpenMC, NekRS 및 ENRICO를 포함한 신뢰할 수 있는 컴퓨터 코드를 통합하여 원자로 설계에서 전체 핵분열 프로세스를 예측할 수 있는 툴킷을 생성 - 이 코드는 GPU를 활용하는 ORNL의 Frontier 및 Argonne의 Aurora와 같은 엑사스케일급 슈퍼컴퓨터에 최적화 - 이 코드는 Monte Carlo 방법과 전산 유체 역학을 사용하여 중성자 수송, 열 생성, 연료 진화 및 원자로의 유체 거동을 시뮬레이션 • (결과) ExaSMR의 고해상도 모델링 기능은 엔지니어에게 열 생성, 열 전달, 전력 생성 및 시스템 수명을 포함하여 원자로 프로세스에 대한 중요한 통찰력을 제공 - 원자로 연료 주기를 정확하게 예측함으로써 ExaSMR은 비용이 많이 드는 물리적 실험의 필요성을 줄이고 보다 안전하고 효율적인 원자로 설계에 도움이 되는 예측 기능을 제공

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
• Keyword :

카자흐스탄은 핵시설 인력에 대한 핵안보 훈련을 시킬 수 있는 새로운 시설을 문 열었다. 바로 핵안보훈련센터(NSTC, Nuclear Security Training Centre)로 미국 국가핵안보청(NNSA, National Nuclear Security Administration)이 설립을 지원하였다.

카자흐스탄은 2012년 핵안보정상회의(Nuclear Security Summit)에 제출한 국가현황에서 NSTC 설립계획을 밝힌 바 있다. 실제 건설작업은 2015년 말 수도 Almaty 인근 Alatau에 있는 카자흐스탄 핵물리연구소(Institute of Nuclear Physics)에서 시작되었다.  이 센터는 카자흐스탄, 중앙아시아 및 국제 핵시설 및 기관 인력에 대한 물리적방호시스템, 핵물질 계량 및 통제관리, 비상대응팀 및 수송안전 등 핵안보 훈련에 활용된다.

이 센터는 NNSA의 지원 하에 설계, 건설되었고 NNSA는 앞으로도 관리, 운영계획 및 센터운영인력에 대한 훈련 커리큘럼 개발 및 이행분야에서 협력을 지속할 예정이다.

카자흐스탄은 세계에서 손꼽히는 우라늄 생산국가이며 상용원전은 갖고 있지는 못하지만 연구용원자로를 운영하고 있다. 핵연료 소결체(pellet)을 생산하고 있으며 향후 핵연료주기사업에 더 참여할 계획을 갖고 있다. 카자흐스탄은 국제원자력기구(IAEA)가 추진하고 있는 저농축우라늄비축은행(low-enriched uranium fuel bank) 설립도 진행하고 있으며 올 말 쯤 개설할 예정이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 핵안보훈련센터, 미국 국가핵안보청, 2012년 핵안보정상회의, 핵연료주기 2. NSTC(Nuclear Security Training Centre), NNSA(National Nuclear Security  Administration), 2012 Nuclear Security Summit, nuclear fuel cycle

중국은 2016년 11월 29일 동부 산동성에 자국 내 원자력 프로젝트 수행시 기술적 난관을 해결할 목적으로 새로운 원자력연구개발센터를 준공했다. 이 센터는 해안 도시인 Yantai에 설립되었으며 CGNPC(China General Nuclear Power Corporation), CNNC(China National Nuclear Corporation) 및 SPIC(State Power Investment Corporation) 등 3개의 국영 원자력회사와 민간기업인 Yantai Taihai 그룹이 합작하여 설립한 것이다.   

이 센터 내에는 10곳의 연구소가 들어서는데 원자력의 이용, 방사선 방호, 에너지 저장 및 핵폐기물 처리 등을 포함한 다양한 분야를 각각 연구하게 된다고 Shu Guogang 센터장은 밝혔다. Hualong One 원자로와 같은 중국의 3세대 원자력발전 프로젝트 추진시 봉착할 수 있는 기술적 문제점을 해결하는데 이 센터의 주요 설립목적이 있다. 중국은 원자력발전량에 있어 세계 3위이며 3세대 원자로의 주요 부품을 자국에서 생산하고 있다.

한편, 중국은 현재 23기의 발전용 원자로를 운영하고 있으며 27기가 건설 중에 있어 건설 중 원전이 전 세계 전체의 1/3에 이른다. 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 중국 정부는 신규원전 건설승인을 완전히 중지하고 일제 안전점검을 시행한 후에 신규원전 건설을 재개시킨 바 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 원자력연구센터, 3세대 원자로, 중국 2. nuclear research center, third generation reactor, China

스위스에서 약 700명의 청소년이 참여한 최근 연구에 따르면, 무선주파수 전자기장이 휴대전화 사용 중에 노출되는 특정한 뇌 영역의 기억 수행의 발달에 부정적인 영향을 줄지도 모른다.

정보 통신 기술의 빠른 진보로 일상 생활에서 무선주파수 전자기장(radiofrequency electromagnetic fields (RF-EMF))에 대한 노출이 늘어났다. 뇌와 가장 관련된 노출은 머리에 가깝게 휴대 전화를 사용하는 것이다. 비록 결과는 확정적이지 않았지만, 여러 연구가 RF-EMF와 관련된 잠재적인 건강 영향을 확인하기 위해서 이루어져 왔다.

이번 연구는 청소년에서 기억 수행과 무선 통신 장비에서 나오는 RF-EMF에 대한 노출 사이의 연관성을 살폈다. 이번 연구는 2015년에 발표한 보고보다 표본 크기가 두 배이고 다른 종류의 무선 통신 기기 사용 중 청소년 뇌에서 RF-EMF의 흡수에 대한 보다 최근의 정보를 이용했다. 이것들은 청소년의 뇌에서 축적되는 RF-EMF 양을 추정하기 위한 세계 첫번째 역학적 연구이다.

이번 연구는 일 년 동안 휴대 전화 사용으로부터 축적되는 RF-EMF 뇌 노출이 청소년에서 형상 기억(figural memory) 수행의 발달에 부정적인 영향을 줄 수도 있다는 것을 밝히고, 2015년에 발표된 이전의 결과를 확인했다. 형상 기억은 주로 뇌의 우반구에 있고 RF-EMF와의 연관성은 머리의 오른쪽에 휴대 전화를 대고 사용하는 청소년에서 더 뚜렷했다. 이것은 실제로 뇌가 흡수한 RF-EMF가 관찰된 연관성의 원인이 된다고 제시할지도 모른다.

문자 메시지를 보내거나 게임을 하고 인터넷을 둘러보는 것과 같은, 무선 통신 사용의 다른 측면들은 뇌에 대한 RF-EMF 노출이 미미하고 기억 수행의 발달과 연관되지 않았다. 이 연구의 특징은 휴대 전화 회사로부터 객관적으로 수집된 휴대 전화 사용 자료를 사용한 것이다. 그 연구자들은 다른 요인들의 영향을 배제하기 위해서 더 많은 연구가 필요하다고 강조했다.

뇌에 대한 RF-EMF 노출의 잠재적인 영향은 비교적 새로운 과학 연구 영역이다. RF-EMF가 어떻게 뇌의 과정에 잠재적으로 영향을 줄 수 있는지, 또는 그 발견이 장기적으로 얼마나 의미가 있을지는 아직 명확하지 않다. 통화시에, 특히 네트워크 상태가 안 좋아서 휴대 전화가 최고 성능으로 작동할 때에는 헤드폰이나 소리가 큰 스피커를 이용함으로써, 뇌에 대한 잠재적인 위험을 줄일 수 있을 것이다. 

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 무선 주파수 전자기장; 뇌; 기억; 휴대 전화; 뇌; 청소년; 2. RF-EMF; radiofrequency electromagnetic fields; brain; mobile phone; adolescents ; figural memory performance;

러시아 로바체프스키 국립대학(Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod)과 러시아 과학원(Russian Academy of Sciences)의 연구진은 우주 공간 또는 레이저 방사선에서 발생하는 대전된 중입자(heavy charged particle)의 영향 하에서 마이크로전자장치 및 나노전자장치가 어떤 영향을 받는지를 분석하는데 국부적인 비-평형 근사법을 이용한 확산-표류 모델을 제안했다.

디지털 및 아날로그 전자 장비의 하드웨어 개발은 다이오드와 트랜지스터 구조의 활성 영역 크기를 줄이는 방향으로 진행되고 있다. 이것은 제조비용을 기존과 동일하게 유지하거나 감소시키면서 마이크로전자장치 및 나노전자장치의 성능을 향상시킴으로써 달성될 수 있다. 마이크로전자장치 및 나노전자장치는 속도 및 메모리를 증가시키고 작동 주파수 및 전력을 증가시키며 소음을 감소시킴으로써 성능을 향상시킬 수 있다.

우주 공간의 전리 방사선(ionizing radiation)은 전자 장치에 악영향을 미친다. 예를 들어, 수명을 단축시키거나 갑작스러운 고장 또는 오작동을 발생시킨다. 우주에서 발생하는 전리 방사선에 대한 수학적 모델링을 할 수 있다면 마이크로전자장치 및 나노전자장치의 개발에 드는 시간 및 비용을 줄 수 있다. 그러나 전리 방사선 효과에 대한 분석은 복잡하고 비선형적이기 때문에 매우 어렵다.

기존의 반도체의 경우에 전하 캐리어(전자와 정공)의 움직임은 확산-표류(diffusion-drift)로 설명할 수 있다. 이 시스템은 국지적으로 평형 상태에 있으며 고전적인 통계 물리학 및 열역학의 관점으로 설명이 가능하다.

반대로 마이크론 이하의 반도체 장치의 입자 수송은 준탄도(quasiballistic) 형태로 설명할 수 있다. 이런 움직임은 대부분 방향성을 가지고 있고, 전기장 속에서 입자 속도의 증가는 산란에 의해서 중단된다. 이 시스템은 비평형 상태이고, 열역학적인 파라미터가 분명하지 않다.

전하 운반체에 대한 기존 모델은 반세기 전의 국부적인 평형 확산-표류 또는 준-유체역학 근사법을 기반으로 만들어졌다. 그러나 현대 반도체의 활성 영역 크기가 20 ~ 50 nm로 감소됨에 따라서 기존의 방법은 사용하지 못한다.

마이크론 이하의 구조에 대한 우주에서 온 전리 방사선의 영향 분석은 방사선과 입자의 상호작용의 확률적 특성, 이온화의 이질성, 결함 형성을 고려해야 한다. 결과적으로, 기존의 모델은 적용할 수 없다. 따라서 마이크론 이하의 구조의 경우에, 방사선 파괴에 대한 확률적인 모델이 필요하다. 그래서 이번 연구진은 국부적인 비-평형 근사법을 이용한 확산-표류 모델을 개발했다.

국부적인 비평형 모델은 마이크로전자장치와 나노전자장치의 고장 및 오작동 가능성을 평가하는데 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 향후에는 캐리어 이동을 분석한 국부적인 비평형 모델이 개발되어야 할 것이다.

이 연구결과는 저널 Semiconductors에 “Application of the Locally Nonequilibrium Diffusion-Drift Cattaneo–Vernotte Model to the Calculation of Photocurrent Relaxation in Diode Structures under Subpicosecond Pulses of Ionizing Radiation” 라는 제목으로 게재되었다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 반도체; 전리 방사선; 우주; 비평형; 확산 표류 2. semiconductor; ionizing radiation; space; nonequilibrium; diffusion drift

샌디아 국립 연구소(Sandia National Laboratories)의 연구진은 핵 위협을 탐지할 수 있는 새로운 유기 유리(organic glass) 신틸레이터(scintillator)를 개발했다. 이 연구에 따르면, 신틸레이터를 사용하면 미국 항구 및 국경을 통해서 핵 물질을 밀수하는 것은 더욱 어려워질 것이다.

이번 연구진은 매우 제조하기 쉽고 저렴하며 기존의 핵 위협 탐지 물질보다 더 효과적인 유기 유리로 만들어진 신틸레이터를 개발했다. 유기 유리는 용융될 수 있고 냉각 시에 결정화되지 않는 탄소계 물질이다.

신틸레이터는 발광 다이오드와 매우 흡사하다.. LED의 경우에 전기 에너지의 양에 따라서 원하는 양의 빛을 생성한다. 신틸레이터는 잘 알려지지 않는 방사선 물질의 존재에 반응하여 빛을 생성한다. 생성되는 빛의 양과 빛이 발생하는 속도에 따라서 방사선 물질을 확인할 수 있다.

지난 40년 동안에 표준 신틸레이터 재료는 집중적인 대체 물질 개발에도 불구하고 트랜스-스틸벤(trans-stilbene)이라고 불리는 분자 결정 형태가 사용되었다. 트랜스-스틸벤은 두 종류의 방사선(감마선과 중성자)을 구별하는데 매우 효과적이다. 그러나 단지 몇 인치 길이의 트랜스-스틸벤 결정을 생산하려면 많은 에너지와 몇 달이라는 시간이 걸린다. 결정은 입방 인치당 약 1,000 달러 정도로 매우 고가이고 쉽게 깨지기 때문에 현장에서 일반적으로 사용되지 않는다.

대신에, 가장 일반적으로 사용되는 신틸레이터는 플라스틱이다. 그들은 1 입방 인치당 1 달러 미만으로 비교적 저렴하고 매우 큰 형태로 성형할 수 있다. 이러한 장점에도 불구하고, 플라스틱은 방사선 유형을 효율적으로 구별할 수 없기 때문에 별도의 헬륨 튜브를 필요로 한다. 이 헬륨 튜브는 희귀하고 재생 불가능하기 때문에 신틸레이터 시스템의 비용과 복잡성을 매우 증가시킨다.

이번 연구진은 이러한 이유 때문에 방사선 유형을 구별하는데 유기 유리를 조사하기 시작했다. 방사선 검출 테스트를 통해서, 유기 유리 신틸레이터가 트랜스-스틸렌보다 우수하다는 것을 발견했다.

다음 단계의 연구는 현장 테스트를 위한 초대형 프로토타입을 만드는 것이 될 것이다. 또한 유기 유리 신틸레이터가 습도 및 기타 환경 조건에서 견딜 수 있다는 것을 증명해야 할 것이다. 비-위협적인 감마선과 폭탄을 만드는 감마선을 구별하는데 유기 유리가 유용하게 적용될 수 있기를 기대해 본다.

이 연구결과는 Journal of the American Chemical Society에 “Taking Advantage of Disorder: Small-Molecule Organic Glasses for Radiation Detection and Particle Discrimination” 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1021/jacs.7b03989).

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 핵; 검출; 유기 유리; 신틸레이터; 2. nuclear; detector; organic glasses; scintillator

미국 에너지부는 핵위협주도(NTI), 카자흐스탄 정부와 함께 카자흐스탄 핵 물리원에 저장되어 있는 고농축 우라늄(HEU)을 원자력 발전소용 저농축 우라늄으로 전환하자는데 협의하였다. 또한 VVR-K 연구 반응기의 변환으로 고농축 우라늄 대신 저농축 우라늄 연료를 생산하기로 했다. 이번 협의안은 카자흐스탄 대통령인 누르술탄 나자르배에브(Nursultan Nazarbayev)이 자국 내 고농축 우라늄을 제거하겠다는 약속을 지키기 위한 중요한 단계. 미국 에너지부 장관인 사무엘 W. 보드만(Samuel W. Bodman) ‘이번 협의안은 미국과 카자흐스탄과의 생산적인 협력을 보여주는 것이며, 두 나라는 앞으로 핵비확산에 대해 좀 더 공유하게 되었다’며, ‘우리의 협력 노력은 부시 행정부의 핵테러니즘과 싸우기 위한 전세계 이니셔티브(Global Initiative to Combat Nuclear Terrorism)을 지원하는 것’이라고 말했다. 프로젝트는 에너지부의 국립 원자력 보안국(NNSA)을 통해 관리될 것이다. NNSA의 전세계 위협 감소 이니셔티브(GTRI)는 카자흐스탄과 함께 울바 메타루지칼 발전소에서 고농축 우라늄의 농도를 낮추기 위한 VVR-K 반응기의 변환을 시작할 예정. GTRI는 이번 프로젝트에 적어도 4백만 달러를 지원할 예정. NTI는 보호 시스템 반응기 안정과 반응기 수행을 증가시키기 위한 베릴륨 반사재에 $1.3 백만 달러를 지원함으로 이번 협상을 이끌어내는데 중요한 역할을 하였다. NTI의 공동의장인 전 상원의원 샘 눈(Sam Nunn)은 ‘카자흐스탄과 미국은 이 협상을 현실로 만들기 위해 예측과 창조성이 필요하다’고 말했다. “이번 프로젝트는 어떻게 정부, 민간 부문, 국제기구가 안정한 세상을 만들기 위해 있는 혁신적이고 효과적인 방법을 찾는지 보여주는 좋은 예”라며, “NTI는 이를 가능하게 하는데 중요한 역할을 했다는 점에서 기쁘다”고 말했다. 나자르바에비 대통령의 리더십아래서, 카자흐스탄은 소련 붕괴 후에 모든 핵무기를 제거하는 방법을 주도해왔으며, 지금은 무기로 사용될 수 있는 고농축 우라늄을 저농축 우라늄으로 바꿈으로 세상을 안정한 길로 가고 있음을 보여주고 있다. “카자흐스탄과 함께하는 이번 핵비확산 협력 과제는 전세계의 잠재적으로 위험한 엄청난 양의 물질을 없애려는 우리의 노력에 있어서 결정적이다. 국제 사회의 협력을 통해 우리는 핵테러의 위험을 줄일 수 있다” 고 NNSA의 리톤 F. 브룩스 위원장이 말했다. 이번 협정은 카자흐스탄과 미국 정부 사이에 있었던 2006년 5월에 협정은 따른 것이다.

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
• Keyword : 핵비확산, 고농축 우라늄, 저농축 우라늄, NTI

후쿠시마 원자력 발전소 붕괴로 엄청난 양의 방사성 물질이 바다로 유출된 지 5년이 지난 지금, 태평양의 방사능 수치가 빠르게 정상으로 돌아가고 있다는 연구 결과가 발표되었다. 

일본은 지난 2011년 3월 11일, 도호쿠 지방 태평양 해역의 진도 9.0의 지진과 해일로 도쿄 전력이 운영하는 후쿠시마 원자력 발전소의 원자로가 심각하게 손상되었으며, 공기 중과 바다로 엄청난 양의 방사성 물질이 유출되었다. 바다는 고온의 핵발전기를 냉각시키는 대신에 방사능 원소들을 태평양 해안으로 널리 분산시켰으며, 일본 및 국외까지 퍼지면서 국제사회를 방사능 오염의 공포로 몰아넣었다. 

전 세계 해양 전문가들로 구성된 해양연구과학위원회(Scientific Committee on Oceanic Research)는 후쿠시마 원전 사고 후 5년간의 연구결과 데이터를 분석하여 태평양 방사능 수치가 사고 후 빠르게 정상으로 돌아가고 있다고 Annual Review of Marine Science에 발표하였다. 예를 들어, 2011년 당시에 후쿠시마 연안의 어류 절반 이상이 방사성 물질로 심각하게 오염되어 있었지만, 2015년의 연구 결과에 의하면 1% 미만으로 크게 떨어졌으며, 일본 연안에서 북미 태평양까지 방사성 세슘(caesium)의 농도를 조사한 결과, 후쿠시마 원전 사고 후 태평양의 방사능 수치가 평소보다 수천 배 이상 높게 나타나다가 지금은 빠르게 정상 수치로 돌아가고 있다고 발표했다. 세슘은 원자력 발전의 부산물로 물속에 잘 용해되어 바다의 방사성 물질 측정에 사용된다. 

웨스턴 오스트레일리아의 Edith Cowan University 환경 방사화학과 교수 Pere Masque는 “후쿠시마 근처의 해저와 항만은 아직도 방사성 물질로 심각하게 오염되어 있다”며 지역의 방사능 수치와 해양 생물의 모니터링이 계속되어야 한다고 말했다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 후쿠시마 원전 사고, 방사능 물질, 세슘, 태평양 2. Fukushima, Pacific Ocean, radiation levels, caesium

호주 국립대학(The Australian National University)의 연구진은 수많은 2차원 재료들을 우주 공간과 유사한 환경에서 테스트한 결과, 이런 재료들이 우주 공간 속에서 잘 작동한다는 것을 발견했다. 이 연구결과는 2차원 재료로 만들어진 위성 전자장치에서부터 태양전지와 배터리를 우주 임무를 위한 발사체에 적용함으로써 비용 절감과 성공적인 임무 수행에 도움을 줄 수 있다는 것을 보여주었다.

우주 환경은 지구와 분명히 다르다. 그래서 이번 연구진은 우주와 유사한 환경에서 다양한 2차원 물질을 노출시켰다.

이 연구는 2차원 재료로 만들어진 장치들이 대부분 잘 작동한다는 것을 발견했다. 전기적 및 광학적 특성도 전혀 차이를 보이지 않았다. 지구의 인공위성 궤도에서는 가열, 냉각, 방사선 노출이 있을 수 있다. 그동안 온도 변화와 관련된 2차원 소재의 견고성을 입증한 많은 연구가 있었지만, 방사선 영향에 대해서는 지금까지 알려지지 않았다.

이번 연구진은 우주 환경을 모델링하기 위해서 여러 가지 시뮬레이션을 수행했다. 강한 감마 방사선에 노출시킬 때, 한 개의 2차원 소재는 오히려 성능이 개선되었다. 이것은 감마선을 조사한 후에 물질이 강해진다는 것을 의미하고 헐크를 떠올리게 한다. 일반적으로 우주에서 볼 수 있는 높은 방사능 수준일 때 재료가 성능 저하할 것으로 알고 있는데, 이번 연구로 재료의 성능이 유사하거나 더 좋아진다는 것을 알게 되었다. 이것은 이런 2차원 재료들이 원자로 근처와 같은 가혹한 환경에서 방사선량을 탐지하는데 적용될 수 있다는 것을 보여준다.

테스트 장치 중에는 매우 얇은 트랜지스터가 있다. 트랜지스터는 모든 전자회로의 중요한 구성요소이다. 이번 연구에서는 차세대 양자 인터넷의 “백본(backbone)"이라고 알려진 양자 광원도 조사되었다. 이런 양자 인터넷은 위성 기반의 장거리 양자 암호 네트워크에 사용될 수 있다. 양자 인터넷은 사이버 공격과 데이터 유출이 증가하는 현재의 문제점을 해결하는데 중요한 역할을 할 것이다. 또한 강철보다 5배 더 강한 그래핀으로 인공위성 구조를 만들면 더 가벼워질 수 있을 것이다.

이 연구결과는 저널 Nature Communications에 "Radiation tolerance of two-dimensional material-based devices for space applications" 라는 제목으로 게재되었다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 2차원 재료; 방사선 내성; 우주 2. two dimensional material; radiation tolerance; space