한국원자력연구원(이하 원자력연)이 사이클로트론 만든 중성자로 선명한 영상을 획득할 수 있는 비파괴검사장치를 개발했다고 23일 밝혔다. 

이 장치는 300㎛(0.3㎜) 결함까지 확인할 수 있는 해상도를 가져 미국, 일본 등 해외 가속기기반 영상검사 장치와 견줄 수 있는 수준이다.

산업현장에서 일반적으로 사용하는 엑스선 비파괴검사는 금속 투과력이 약한 것이 단점이다.

중성자는 수소나 리튬 같은 가벼운 물질과 잘 반응하고 금속처럼 무거운 물질은 잘 투과하는 특성이 있어 엑스선으로 검출하기 어려운 금속 결함이나 내부를 검사할 수 있다.

그러나 지금까지 국내에서는 연구용 원자로 ‘하나로’를 이용해야만 가능했었다.

중성자를 만들 수 있는 하나로를 이용한 중성자 영상검사 기술로 자동차, 항공기, 군수부품, 연료전지 등에 활용했지만, 이는 원자로 운전기간에만 검사할 수 있는 제약이 있었다.

반면 해외에서는 연구용 원자로뿐 아니라 소형 가속기를 활용한 중성자 비파괴 검사를 사용한다.

원자력연 핵물리응용연구부 정봉기 박사팀은 정읍 첨단방사선연구소에서 운영 중인 가속기 ‘30MeV 사이클로트론’으로 중성자 영상검사 장치를 개발했다.

연구팀이 개발한 중성자 발생장치는 사이클로트론에서 발생한 양성자를 베릴륨(Be) 표적에 조사해 부분출력만으로 중성자를 초당 1조 개 아상 발생시키고, 최대출력 시 초당 50조 개까지 가능하다.

이를 활용해 중성자가 물체를 통과해 검출기에 반응하면서 발생한 빛으로 이미지 영상을 만다는 사이클로트론 기반 중성자 영상검사 장치를 완성했다.

원자력연은 향후 이 장치를 자동차, 우주, 방산 등의 산업 전분야에서  활용토록 개방하고, 장기적으로는 산업현장에 장치를 설치해 사용을 지원할 계획이다.

이동원 원자력연 핵물리응용연구부장은 “가속기 기반 중성자 영상검사 기술을 확보해 산업과 국방 분야에서 적극 활용될 것으로 기대된다”며 “ 향후 대용량 고속 중성자 발생장치 개발로 산업계의 요구에 대응하게다”고 말했다.

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com