일본만 있나, 우리도 영하 271도 극저온 냉각장치 개발

기초과학연구원(IBS), 

중이온가속기 건설구축사업단, 

가속관 내부 2K 유지 가능

중이온가속기 필수 기술

극저온 냉각장치 

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기초과학연구원(IBS) 중이온가속기 건설구축사업단은 4일 271도(2K)에 이르는 극저온 냉각장치를 개발하고 이를 활용한 실험에 국내 최초로 성공했다고 밝혔다.   2K 극저온 냉각장치 개발 기술은 가속기 빔을 안정적으로 가속시키기 위해 초전도 가속관 내부를 최적의 온도 조건인 영하 271도(2K) 상태로 만드는 것으로, 국제과학비즈니스벨트에 들어간 중이온가속기 구축에 필수적인 기술이다.   2K 초유체 헬륨을 만드는 과정. 저온유지 용기(왼쪽) 안에 있는 4 K 액체 헬륨을 상온헬륨 펌프(오른쪽)와 제어 밸브를 이용해 용기 속 기체를 대기 중으로 내보낸다.  - 미래창조과학부 제공 2K 초유체 헬륨을 만드는 과정. 저온을 유지한 용기(왼쪽) 안에 있는 4K 액체 헬륨을 상온 헬륨 펌프(오른쪽)와 제어 밸브를 이용해 용기 속 기체를 대기 중으로 내보낸다. - 미래창조과학부 제공   사업단은 2013년 9월부터 이 기술을 개발하기 위한 연구에 착수했다. 그 결과 지난 해 3월 초유체 헬륨을 만들어 초저온, 저진공 상태에서 보관하는 대용랑(30W) 냉각장치를 자체적으로 설계했다.   또 국내 산업체와 함께 실제 장치를 제작하고 시스템을 설치한 뒤 6월에는 예비시험까지 마쳤다. 지난달에는 실제로 이 장치를 이용해 2K 실험을 성공적으로 마쳤다.   그동안 초유체 헬륨을 대량으로 만드는 기술은 프랑스, 독일, 미국, 일본 등 세계 10여개국만 보유하고 있었다. 하지만 이번에 국내에서도 사업단이 실험에 성공하며 중이온가속기 구축 비용을 절감할 수 있게 됐다. 극저온 냉각장치를 국내 기업이 만들면 해외에서 제작했을 때와 비교해 비용을 절반 가량 대폭 절약할 수 있다.   연구단은 “냉각장치 개발에 쓰인 제작 노하우는 의료 분야에서도 활용돼 MRI용 헬륨 용기 제작에 쓸 수 있을 것”이라며 “2021년 완공되는 중이온가속기는 기술파급 효과가 클 것”이라고 밝혔다. 동아사이언스 신선미 기자 vamie@donga.com

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