국제원자력기구(IAEA, International Atomic Energy Agency) 핵안전조치(safeguards) 점검팀이 아랍에미레이츠(UAE) 초기 핵물질량의 정확성과 완벽성을 확인했다. 핵물질량을 나타내는 문서는 UAE 원전규제기관인 FANR(Federal Authority for Nuclear Regulation)이 작성했다.

FANR는 UAE 영토 내의 모든 핵물질, 그 소유자 및 사용자를 등록해야 하는 국가 핵물질계량관리시스템에 기초해서 초기 핵물질량 자료를 준비했으며 해당 자료는 IAEA 내 UAE 주재담당자를 통해 제출되었다. 검증을 위해 IAEA 핵안전조치 점검팀이 Barakah 원자력발전소와 소량의 핵물질을 사용하고 있는 UAE 내 다른 시설을 점검했다. IAEA 점검팀은 비엔나에 있는 IAEA 본부로 돌아와서 점검 결과가 당초 UAE가 제출한 자료와 일치함을 확인했다.

IAEA 핵안전조치는 핵물질이나 관련기술의 오용을 조기에 탐지하고 해당국이 평화적 목적으로만 핵물질을 사용해야 하는 의무를 준수하고 있음을 확인함으로써 핵무기 확산을 방지하는 것을 목표로 하고 있다. IAEA는 해당 핵시설이나 핵물질이 오용되지 않았음을 독립적으로 검증하는 일련의 기술적 수단을 확보하고 있다. 회원국은 핵안전조치협정을 체결하여 이러한 수단을 적용하는 것을 수용하고 있다.

핵안전조치의 최상위에는 핵무기 비확산협정(Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons)과 이를 보조하는 몇가지 협정(protocol)이 있으며 IAEA는 이 안전조치 권한을 회원국 원자력규제기관에 일부 위임한다. 따라서 UAE 내에서 핵물질을 소유, 사용 또는 취급하기 위해서는 FANR의 승인을 받아야 한다. UAE측은 IAEA 요건에 부합하는 국가종합핵안전조치시스템을 개발하고 이행하는데 IAEA와 긴밀히 협력할 것임을 분명히 하고 있다. 

한편, UAE 최초의 원전인 Barakah 1호기에 대한 초기건설은 올 5월 초 완료되었다. 운영사인 Nawah Energy사는 규제기관의 핵연료장전 승인을 기다리고 있다. 나머지 3기의 APR-1400 가압경수형 원자로도 대한민국 컨소시엄이 사업주인 UAE원자력공사(ENEC, Emirates Nuclear Energy Corporation)를 위해 석유도시인 Ruwais 서쪽 50km 위치에 있는 Baraka! h에 건설 중이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 핵안전조치, 초기 핵물질량, 국가 핵물질계량관리시스템 2. nuclear safeguards, initial inventory of nuclear material, State System of Accounting for and Control of Nuclear Material

2016년 12월 1일 영국 원자력기술전략그룹(NSSG, Nuclear Skills Strategy Group)은 영국 원자력 산업계가 야심적을 추진하고 있는 신규원전 건설계획 등에 참여할 능력있는 인력을 적기에 충분히 공급하기 위한 원자력기술인력전략계획(Nuclear Skills Strategic Plan) 이행을 착수한다고 밝혔다. 산업계가 주도하고 있는 NSSG는 민간 및 국방분야의 원자력 관련 산업체, 정부 및 노동조합이 참여하고 있다.

런던에서 개최되는 원자력산업협회의 연례회의인 Nuclear 2016에서 공표된 이 전략계획은 인력수요 충족, 교육 인프라 및 시설, 교육 요건 및 자격부여, 기술교육 모델 및 향후 일정표 등 5개 주제로 구성되어 있다. 또한 국가적인 교육과정 및 지역적인 기술인력양성 방안, 장학금 지원계획 등을 포함한 19개의 실행과제도 담고 있다.

이 계획은 산업계와 정부를 하나로 묶고 국가적인 리더십을 국가경제의 전략분야 중 하나인 원자력분야에 쏟아부을 뿐 아니라 새로운 원자력 르네상스를 위한 출발점이 될 것으로 평가된다. 영국이 추진 중인 총 5곳 부지에 16 GWe 용량의 신규원전을 건설하려면 현재 전일제 근무 기준으로 78,000개 수준의 일자리를 2021년에는 111,000개 수준으로 늘려야 하는 것으로 영국 원자력인력평가 보고서는 예상하고 있다. 신규원전 건설프로그램이 성공적으로 이행되면 영국은 기존 Magnox라는 가스냉각 흑연감속로 및 개량형 가스냉각로 시대에서 경수로 시대로 옮겨가게 될 것이다.

영국이 신규원전 건설프로그램을 추진하면 수십년 만에 처음으로 새로운 원전 건설이 이뤄지게 되며 저탄소 경제체제로 이행하는 중요한 계기가 될 전망이다. 이를 위해서는 기존원전 운영, 노후원전 폐로, 방사성폐기물의 안전한 처리 및 국방분야의 원자력프로그램 유지와 신규원전 건설, 운영을 위한 다수의 유능한 원자력인력이 추가로 필요하게 될 것이다. 한편, 영국은 급증하는 원자력분야 인력수요에 대응하기 위해 국립원자력대학(National College for Nuclear)을 포함한 신규대학 5곳을 신설할 계획도 갖고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 영국, 신규원전, 인력 2. UK, new NPP, workforce

영국 런던에서 원자력산업협회(NIA, Nuclear Industry Association)가 개최된 2017 Nuclear New Build 회의에서 원전건설을 위한 사업금융, 영국의 Euratom 탈퇴를 뜻하는 Brexatom에 관심을 보이면서 원자력산업의 장래를 밝게 봤으며 특히 한국전력공사(KEPCO)는 Cumbria 지역에 추진되고 있는 Moorside 신규원전 건설프로젝트에 참여할 의사를 공식적으로 밝혔다.

한국 국영전력회사인 한국전력공사는 Toshiba사 자회사로 영국의 신규원전 프로젝트 중 가장 앞서있는 Moorside 신규원전 건설프로젝트 사업자금 조달을 위해 노력하고 있는 NuGen사 지분을 인수할 의사가 있음을 공식적으로 확인했다. 한전 최고원자력책임자(CNO, chief nuclear officer)는 Toshiba와의 협상이 잘 진행된다면 한전은 APR-1400 원자로를 Moorside 부지에 설치하게 된다고 밝혔다. ONR(Office for Nuclear Regulation)의 일반설계평가(GDA, generic design assessment)는 2018년까지 받을 것이라고 덧붙였다.

원자력혁신연구자문위원회 Dame Sue Ion 전 위원장은 2030년까지 발전량의 20%를 원자력으로 맞추겠다는 영국정부의 목표 달성을 위해 새로게 건설이 추진되는 원전이 동원되서는 안될 것이라고 밝혔다. 첫 단계로 영국 내에서 건설이 추진되는 Hinkley Point C, Wylfa Newydd 및 Moorside 등 3개 부지사업에 대해서는 사업자금 조달에 커다란 갭이 존재하고 있다고 밝혔다.

또한 연구개발의 중요성도 강조하면서 영국은 완전한 핵연료주기 기술을 갖고 있다면서 이 기술력을 보존할 필요가 있으며 폐로와 방사성폐기물 사업에서도 해외에 진출한 필요가 있다고 밝혔다. 영국정부가 2억 5,000만 파운드 이상의 원자력분야 연구개발 계획을 갖고 있다고 밝혔다.

영국의 원자력산업 분야 인력은 약 65,000명으로 집계되며 초기 3개 부지사업과 함께 2배로 늘어날 것으로 전망된다. 신규원전이 준공되면 3,000개 이상의 영구 일자리가 원자력산업계에  새로 생길 것으로 예상되고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 영국의 Euratom 탈퇴, 일반설계평가, APR-1400 2. Brexatom, GDA(generic design assessment), APR-1400

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