원자력硏, 고주파 전자가속기 이용 물체 내부정보 확인 기술 개발

고주파 전자가속기 [사진=한국원자력연구원 제공]

아주경제 최서윤 기자 = 한국원자력연구원첨단방사선연구소 방사선기기연구부는 고주파 전자가속기를 자체 기술로 설계·제작하고, 이를 이용해 화물 차량·컨테이너 등에 담긴 물품 정보를 확인할 수 있는 방사선 비파괴 검사 기술을 개발하는 데 성공했다.

전자가속기는 전자를 높은 에너지로 가속시켜 방사선을 발생시키는 장치로, 연구팀은 6MeV(메가전자볼트)와 9MeV의 이중 에너지를 이용하는 고주파 전자가속기를 자체 기술로 설계·제작했다.

이 장치를 이용해 방사선을 물체에 투과시켜 물체를 파괴하지 않고도 내부 정보를 확인할 수 있는 방사선 비파괴 검사 기술을 개발했다. 기술 시험 결과 투과력 380mm, 분해능 1mm 이하, 대조도 1%의 고성능을 나타냈다.

연구팀은 이 기술을 상용화하면 기존에 해외에서 전량 수입해 국내 항만에서 운영 중인 컨테이너 검색기를 대체 할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히 KAIST와 공동 개발한 유·무기물 식별 소프트웨어를 적용, 방사선 투과 영상 분석을 통해 유·무기물을 손쉽게 구별할 수 있어 농수산물, 유류, 담배, 마약 등의 밀수품 선별 효과도 높일 수 있을 것으로 전망된다.

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한국원자력연구원은 2010년부터 5년간 미래창조과학부 ‘방사선기기핵심기술개발사업’의 일환으로 총 사업비 55억원(미래부 43억4000만원, 전라북도청 2억5000만원, 참여기업 9억1000만원)을 투입해 고주파 전자가속기 이용 방사선 비파괴 검사 기술을 개발했다. 이 사업은 방사선기기산업 집중 육성을 목적으로 전라북도청이 지원했으며, SFA, RTX, 테크밸리 등 중소·중견 기업이 함께 참여했다.
 

고주파 전자가속기 이용 비파괴 검사 시험 사진. 6MeV 및 9MeV의 고주파 이중에너지를 이용, 방사선을 발생시켜 실험 상자에 투과시키고 검출기를 통해 획득한 영상 이미지다. 최초 이미지는 단색(회색)이지만, KAIST와 공동 개발한 유·무기물 식별 소프트웨어를 통해 자동적으로 컬러 맵핑이 이뤄져 유·무기물이 뚜렷하게 구분된다. 유기물(오렌지색 계열)은 물, 소화기 내부 분말, 나무, 아크릴 등. 무기물(청색 계열)은 알미늄, 납, 철제 프레임 등. [사진=한국원자력연구원 제공]

 

고주파 전자가속기 이용 방사선 비파괴 검사 기술은 방사선 발생 기술을 비롯해, 화물이송, 방사선 검출, 영상처리·제어 등 여러 분야를 집약한 종합기술로써, 미국 베리안(Varian), 라피 스캔(Rapiscan), 중국 뉴텍(Nuctech) 등 해외 일부 기업만이 보유하고 있는 전략 기술이다.

세계 시장 규모는 현재 1조원 이상으로 추정되며, 미국에서는 9·11 테러의 여파로 내년 이후 자국으로 수입되는 컨테이너 화물을 전량 방사선 비파괴 검사할 것을 의무화하는 법률 시행을 앞두고 있어 시장 규모는 더욱 확대될 것으로 전망된다.

이병철 방사선기기연구부 책임연구원은 “이 기술은 컨테이너 검색기 뿐만 아니라 산업 현장에서 3D CT, 수화물 검사 장비, 이동형 비파괴 검사장치 등에 다양하게 활용할 수 있다”며 “향후 후속연구를 통해 검색속도가 빠르고 유지, 보수 비용이 적은 상용화 모델 개발에 주력할 것”이라고 밝혔다.


☞ 투과력
방사선이 물질을 투과할 수 있는 능력. 수치가 높을수록 물체를 식별하는 능력이 우수하다.

☞ 분해능
'영상의 해상도'로 비유할 수 있으며, 1㎜의 경우 1㎜ 단위로 세밀하게 측정할 수 있다. 

☞ 대조도
물체의 두께 차이를 구분할 수 있는 능력으로, 수치가 낮을수록 더욱 얇은 두께도 구분할 수 있다.