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정익 임
6 years ago
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1 포항방사광가속기 - 21 세기한국과학기술발전의견인차 - 이문호 고인수 포항방사광가속기의역사적건설 방사광가속기는최첨단과학기술의결집으로광범위한응용및파급효과를창출하기때문에과학기술에바탕을둔국가경쟁력의척도로인식되어오고있다. 최근일본정부에서는방사광가속기를앞으로 21세기에일본을먹여살릴 10대주요사업의하나로꼽고있다. [1,2] 사실, 방사광가속기는이미 20세기중후반부터선진국들을중심으로국가발전및경쟁력제고에필수적인과학기술발전을위한견인차적거대과학시설로활용되고있다. 선진국들과는달리, 우리나라에서는포항가속기건설이본격적으로논의되던 1988년초까지방사광가속기전문가가전무하다시피한것은물론이요, 거대과학시설에대한개념조차없던상태였다. 이러한상황에서포항공과대학교초대총장인김호길박사를비롯한몇몇젊은전문가들로부터방사광가속기건설의필요성이거론되었는데, 그럴때마다막대한건설비가든다는점, 건설기술이없다는점, 이용자가전무하다는점, 건설된다하더라도막대한운영비가지속적으로소요된다는점등의이유로실현되지못했다. 그러나포항종합제철주식회사 ( 당시박태준회장 ) 의지원에힘입어포항공과대학교의김호길총장과참여교수진은 1988년 4월 1일 방사광가속기건설추진본부 를발족시키고, 이어서 5월 12일에는포항공과대학교부설 포항가속기연구소 를설립하기에이른다. [3-6] 포항가속기연구소를중심으로한방사광가속기건설사업은포항시남구지곡동소재총 20만평의부지를매입하여 6만 5천평의부지조성공사를 1989년 7월 28일착공한후 1991 약력이문호박사는미국 University of Massachusetts (Amherst) Polymer Physics 박사 (1987) 로, 미국 IBM연구소의연구원 ( ) 을거쳐 1993 년 8월부터포항공과대학교화학과교수로, 2004년 9월부터포항가속기연구소부소장으로재직중이다. (ree@postech.ac.kr) 고인수박사는 University of California (Los Angeles) Plasma Physics 박사 (1987) 로, 한국전자통신연구소선임연구원 ( ) 을거쳐 1988 년 4 월부터포항공과대학교물리학과교수로당시부터지금까지포항방사광가속기건설과운영에참여하고있으며, 2004 년 9 월부터포항가속기연구소소장으로재직중이다. (isko@postech.ac.kr) 년 4월 1일건물착공에들어가 1993년 9월 30일저장링건물을완공함으로써약 4년 5개월만에주요건설공사를성공적으로완료하였다. 이어 1994년 7월에선형가속기와저장링, 그리고 X-선산란빔라인 1기와진공자외선빔라인 1기를잇달아건설한후, 9월에시험가동에돌입하여시운전을성공적으로마침으로써그해 12월 7일에포항방사광가속기의건설을완료하였다. [3-6] 준공후포항방사광가속기는약 10개월간의준비기간을거쳐마침내 1995년 9월 1일에범국가적첨단거대과학시설로서국내외연구자들에게개방되었다. 이포항방사광가속기건설에는포항제철출연금 864억원, 정부지원금 596억원및기타재원 40억원등총 1,500억원의재원이투입되었다. [3-6] 포항방사광가속기의준공으로대한민국도세계 10대방사광가속기보유국으로부상하게되었다. 포항방사광가속기준공당시에는미국, 일본, 프랑스등주로선진국들만이이러한거대시설을보유하고있었으나, 현재는전세계적으로방사광가속기가한나라의첨단과학기술및산업기술개발에필수적인시설로인식된가운데선진국들뿐만아니라대만, 중국, 태국, 싱가포르, 스페인, 브라질, 인도, 요르단과같은개발도상국들도방사광가속기건설을진행중이거나추진중에있다. 포항방사광가속기는에너지가 25억전자볼트 (2.5 GeV; 1 ev는전자한개를 1볼트만큼가속시키는데드는에너지 ) 의최신, 최첨단의제3세대형가속기로써, 주요설비로는전자를만드는전자총 (electron gun), 전자를빛에가까운속도로가속시키는길이 160 m의선형가속기 (linear accelerator) 와가속된전자를초고진공통로에저장시키는둘레 280 m의저장링 (storage ring), 그리고방출되는방사광을이용하여각종 [1] 일본요미우리신문, 2005년 1월 9일. [2] 조선일보, 2005년 1월 10일. [3] 고인수, 빛을만들어낸이야기 - 포항방사광가속기건설이야기 ( 동인기획, 1998). [4] 포항공과대학교, 포항공대 10년사 (1997). [5] 포항공대신문, 2005년 12월 8일. [6] 2 물리학과첨단기술 March 2005

그림 1. 전자총에서생성된전자빔을가속시키는선형가속기의일부. 첨단연구실험을실시하게되는각종빔라인 (beam line) 들로구성되어있다. [3-8] 준공당시 20억전자볼트 (2.0 GeV) 에너지로가동되도록건설되었던선형가속기는현재 2.5 GeV 로성능이향상되었으며, 저장링역시 2.0 GeV 에너지로가동되도록건설되었으나현재는 2.

[6-8] 이후매년 2기내지 3기의빔라인을신규로건설해오고있으며 2005년 1월현재삽입장치및휨자석빔라인을포함하여 24기의빔라인이완공되어활용중에있으며, 금년말까지 3기의빔라인이추가로준공될예정이다. 또한금년에 3기빔라인의건설이새로이착공되었다. 앞으로국내과학자들이필요로하는신규빔라인건설을계속하여 2010년까지총 40기의빔라인건설을완료할예정이다.

2 그림 1. 전자총에서생성된전자빔을가속시키는선형가속기의일부. 첨단연구실험을실시하게되는각종빔라인 (beam line) 들로구성되어있다. [3-8] 준공당시 20억전자볼트 (2.0 GeV) 에너지로가동되도록건설되었던선형가속기는현재 2.5 GeV 로성능이향상되었으며, 저장링역시 2.0 GeV 에너지로가동되도록건설되었으나현재는 2.5 GeV로가동됨으로써 X- 선영역에서더욱강한방사광을제공하고있다. [6-8] 저장된전류역시준공당시최대입사전류 150 ma에서현재 180 ma로증가시켜가동을하고있다. [6-8] 원래포항방사광가속기는 60여기의빔라인을갖출수있도록설계되었는데, 준공당시에는빔라인건설재원의부족으로인하여단지휨자석빔라인 2기에불과하였다. [6-8] 이후매년 2기내지 3기의빔라인을신규로건설해오고있으며 2005년 1월현재삽입장치및휨자석빔라인을포함하여 24기의빔라인이완공되어활용중에있으며, 금년말까지 3기의빔라인이추가로준공될예정이다. 또한금년에 3기빔라인의건설이새로이착공되었다. 앞으로국내과학자들이필요로하는신규빔라인건설을계속하여 2010년까지총 40기의빔라인건설을완료할예정이다. 포항방사광가속기 - 빛공장포항방사광가속기는광범위한파장영역의빛을인공적으로만들어내는 빛공장 이다. 앞에서간략하게기술한바와같이방사광가속기는전자총, 선형가속기, 저장링및빔라인으로이루어져있다. 선형가속기는시작점에설치된전자총을이용하여전자빔을발생시키고고출력고주파가채워진가속관을통하여전자를빛의속도로가속시킨다 ( 그림 1). [6,7,9] 선형가속기끝단에서거의빛의속도에도달한전자는빔전송선 (BTL: beam transfer line) 과입사장치 (injection system) 를통해서저장링에입사된다. [6,7,9] 저장링은입사된전자의궤도를원형으로만들어주고 ( 횡방향의가속을담당 ), 궤도를조절하는전자석들과초고진공의환경을제공하는진공장치, 방사광의방사로잃은에너지를보충해주는고주파공명장치 (RF cavity) 등과각종제 그림 2. 선형가속기로부터입사된전자빔을저장하고궤도를따라원운동을시켜방사광을만드는저장링의일부. 어장치들로구성되어있다 ( 그림 2). [6,7,9] 방사광 (synchrotron radiation) 은저장링에서전자가 2극자석 ( 휨자석 ) 에입사하면횡방향의가속을받아궤도가휘면서발생된다 ( 그림 3). [6,7,9] 즉방사광은저장링에서상대성운동을하는전자 ( 또는가벼운하전입자 : charged particle) 가운동방향에대하여횡방향 (transverse) 으로가속을받으면발생된다 ( 그림 3). [6,7,9] 이때방출되는방사광은각빔라인의실험장치로유도되어실험에이용된다. 현재포항방사광가속기에서는그림 3에서나타낸바와같이 2 극휨자석장치그리고위글러 (wiggler), 언듈레이터 (undulator) 와같은삽입장치를이용하여방사광을만들고있다. 첫째, 2극휨자석장치는 N-S 한쌍의전자석으로구성되어있으며일차적으로저장링안에서전자의궤도를유지하는것이목적이다. 그러므로오늘날첨단연구에서필요로하는더밝고, 더높은에너지의방사광을만드는데많은제약이있다. [6,9] 이에반하여위글러와언듈레이터와같은삽입장치는 N-S를여러쌍번갈아서배치하여뱀이운동하는것처럼전자를흔들어, 구부러진산과골에서방사광을발생시켜빛을더밝고높은에너지의방사광발생을가능케하여준다. 또한이러한방사광은광크기도작아서집속의효과가높아첨단연구에매우적합하다. [6,9] 이러한이유에서휨자석으로만들어지는방사광을제2세대방사광, 삽입장치로만드는방사광을제3세대방사광으로분류하기도한다. 그러나제2세대방사광인경우에도빛의밝기가재래식광원의최소수천만배에달한다 ( 그림 4). [6,9] 방사광은질량이없는입자의흐름으로보는입자성과공간을통해전파하는전자파특성의이중성을가지며그림 5에나타낸 [7] 한국방사광이용자협회, 방사광과학과기술 ( ). [8] 진정일외, 포항방사광가속기 (PLS) 의운영성과분석및향후계획, 한국방사광이용자협회 (2004). [9] 이동녕, 신현준, 방사광과학입문 ( 청문각, 2000). 물리학과첨단기술 March

[6,7,9] 특히포항방사광가속기로부터만들어지는방사광은편광빛으로서재래식광원보다수천만배이상밝고, 원하는크기로집속이가능하며, 원적외선으로부터경 X-선에이르기까지광범위한파장범 위의고성능빛이기때문에 21세기모든첨단과학기술연구를가능케한다.

3 그림 5. 전자기스펙트럼과포항방사광가속기의방사광. 그림 3. 저장링 : 휨자석과삽입장치 ( 위굴러와언듈레이터 ) 및이들에의한방사광생성. 그림 4. 방사광과재래식광원의비교 - 밝기와에너지. 바와같이적외선으로부터경 X-선에이르는광범위한파장의백색광이다. [6,9] 그러므로각빔라인에유도된방사광은빔라인의특성과실험목적에따라서백색광그자체로활용하든지, 단색광장치를사용하여필요한파장의빛만을갈라내어실험에활용하게된다. 빔라인 - 방사광이용첨단과학기술연구산실 빛은은하계로부터세포, 분자, 원자의세계까지볼수있는열쇠이기때문에, 우주의신비를밝히고인류의풍요로운삶을제공할수있는과학기술의가장중요한도구이다. [6,7,9] 특히포항방사광가속기로부터만들어지는방사광은편광빛으로서재래식광원보다수천만배이상밝고, 원하는크기로집속이가능하며, 원적외선으로부터경 X-선에이르기까지광범위한파장범 위의고성능빛이기때문에 21세기모든첨단과학기술연구를가능케한다. [6,7,9] 포항방사광가속기에서만들어지는방사광을이용한모든연구는위에서간략하게기술한바와같이저장링으로부터방사광이유도되는빔라인이라는일종의실험실에서이루어진다. 각빔라인은방사광을이용하는과학자의연구목적과활용도에따라서설계되고건설되며, 방사광을이용한측정 분석장비를갖추게된다. 포항방사광가속기가 1995년 9월 1일이용자에게방사광을제공하기시작하였는데, 그당시에는연구를수행할수있는빔라인이단 2기에불과하였고, [3-8] 이를이용하여연구를할수있는이용자의수도그리많지않았다. 그러므로포항가속기연구소에서는한국방사광이용자협회와함께심포지움, 워크샵및교육프로그램을매년주기적으로열어우리나라방사광이용자의저변확대에주력하였다. 그결과, 2004년에는포항방사광가속기를이용한연구에참여한이용자수가 1500명에이르러우리나라방사광이용자가크게확대되는성공을거두고있다. [8] 다른한편으로는지난 10년간정부재정지원으로매년 2기내지 3기의빔라인을신규로건설하여오고있다. 빔라인건설초기에는여러과학기술분야의이용자들이사용할수있는범용빔라인의건설에중점을두었으며, 약 6년전부터는국제적으로경쟁력이있는과학기술연구가가능하도록특화된삽입장치빔라인들의건설에주력하고있다. 그결과, 앞서언급한바와같이 1995년단 2기이던빔라인이 2005년 1월현재 24기로그수가크게증가하였으며각빔라인별상세한내용은표 1과같다. 추가로금년말까지다음과같은 3기의빔라인이건설완료될예정이다 : 3A2 나노구조표면분석빔라인 (ARUPS), 6C 단백질결정학빔라인 (III), 11A1 고휘도 X-선산란빔라인 (X-선산란빔라인 (VII)). 또한금년 1월에다음과같은 3기의신규빔라인건설이착공되어 2007년에준공될예정이다 : 흡수미세구조분석위글러빔라인 (IV) (HFMS-EXAFS), 펨토초원적외선분광학 4 물리학과첨단기술 March 2005

4 표 1. 운영중인빔라인 24 기. (1) 1B2 X- 선미세탐침빔라인 (2) 2A 타원편광빔라인 (3) 2B1 광전자분광빔라인 (4) 3A1 미세빔광전자분광학빔라인 (5) 3B1 직각입사형빔라인 (NIM) (6) 3C1 X- 선흡수미세구조분석빔라인 (I) (EXAFS) (7) 3C2 X- 선산란빔라인 (I) (8) 11B 석판인쇄 ( 극자외선석판인쇄빔라인으로개조중 ) (9) 4A 다극위글러빔라인 ( 단백질결정학빔라인 (II)) (10) 4B1 광전자현미경빔라인 (11) 4C1 X- 선소각산란빔라인 (I) (High Flux) (12) 4C2 X- 선소각산란빔라인 (II) (13) 5A 고휘도 X- 선산란빔라인 (X- 선산란빔라인 (IV)) (14) 5C2 광주과기원빔라인 (I) (X- 선산란빔라인 (II)) (15) 5C1 광주과기원빔라인 (II) (X- 선산란빔라인 (III)) (16) 6B 단백질결정학빔라인 (I) (17) 7B1 연 X- 선분광학빔라인 (18) 7B2 X- 선이미징 (POSTECH, Academia Sinica, EPFL 국제공동빔라인 ) (19) 7C 전기화학빔라인 (X- 선흡수미세구조분석빔라인 (II)) (20) 8A 고분해능광전자분광 / 주사형광전자현미경 (U7) (21) 8C1 POSCO 빔라인 (X- 선산란빔라인 (V); X- 선흡수미세구조분석 (III)) (22) 8C2 고분해능분말회절빔라인 (23) 9C 석판인쇄빔라인 (LIGA) (24) 10C1 X- 선산란빔라인 (VI) 빔라인 (fs-fir), 고휘도 X-선소각 / 광각빔라인 (X-선소각산란빔라인 (III)). 이들외에 2010년까지 10기의빔라인을신규로건설함으로써포항방사광가속기는총 40기의빔라인을보유하게되어첨단과학분야에서우리나라국가경쟁력제고에크게이바지할것이다. 포항방사광가속기운영성과 ( ) 포항방사광가속기의지난 10년간의운영을통한성과는방사광가속기의건설과가동관련기술개발성과와방사광이용연구성과로구별할수있다. 첫째, 방사광가속기기술개발성과중에서제일중요한성과는포항방사광가속기를보유하고활용함으로써국제과학기술사회에서우리나라가얻은국가위상의획기적인제고이다. 방사광가속기분야는 OECD 과학기술분야의 Global Science Forum의주요 Agenda 중하나로서우리나라는포항방사광가속기의건설및운영을위한기술개발의성과에힘입어이들선진국그룹의일원으로진입하게되었다. 범세계적인실험장치로추진되고있는차세대선형가속기 (International Linear Collider) 사업의 International Technology Recommendation Panel이 2004년 8월포항에서개최되어선형가속기기술로초전도기술을기반으로하기로결정하였고, 국제선형가속기학회 (LINAC 2002), 가속기분야제어학회인 ICALEPCS2003 (2003년 10월 ) 및아시아가속기학회 (APAC; 2004년 4월 ) 가각각경주에서개최되었으며, Synchrotron Radiation Instrumentation-2006이대구에서 2006년 5월에개최될예정인것은우리나라가방사광가속기분야에서국제적인주역자중의하나로자리매김하였음을보여주는것이다. 국산화한고출력 RF 기술은 [6,8] 기초과학지원연구원이건설중인초전도핵융합장치 KSTAR, 원자 력연구소가추진중인양성자가속기사업등국내다른대형연구개발사업뿐만아니라국방과학기술개발, 포스코의저공해환경시설등민간산업기술에광범위하게활용되고있다. 원자력병원과공동으로의료용사이클로트론개발에성공함으로써암치료용가속기의국산화또는외국산제품의도입가격을낮춤으로써연간천억원이상의경제적인효과를거두게될것으로예상된다. 둘째, 포항방사광가속기활용분야의성과들을양적인면과질적인면에서살펴보면다음과같다. 지난 10년간, 불모지였던국내방사광연구분야는양적인면에서괄목할만한성장을이루었다. 1995년에 2기의빔라인에 58건의실험과제가신청되었는데 18과제만이채택되어실험과제채택에있어서약 3대 1 의경쟁률을나타내었는데, 이는우리나라과학자들의방사광이용첨단연구에대한열망이얼마나큰것인가를단적으로보여주는것이다. 이 18과제연구수행에는 78명의이용자가참여하였다. 1995년 58건이던실험과제신청건수는매년크게증가하여 2004년에는 631건에이르고있으며, 채택과제수도 18건에서 2004년에는 519건으로크게증가하였다. 방사광이용연구수행에참여한이용자수도 1995년 78명에서 2004년에는 1466명으로가파르게증가하고있어지난 10년간방사광이용연구에참여한총이용자는 8300여명에이른다. 방사광을이용한연구성과도 1995년에는 1건의발표에불과하던것이 2000년에 285건, 2003년에 456건등으로매년크게증가하고있다. 지난 10년간방사광이용연구결과발표는총 1700여건에이른다. 연구의질적인면에서는발표된논문들중다수가 Nature, Physical Review Letters, J. of American Chemical Society, Advanced Materials 등국제저명전문학술지와 J. of Korean Physical Society, Macromolecular Research 등을비롯한국내우수전문학술지에발표되고있으며, 2002년부터는국제 SCI급전문학술지게재논문의평균 impact factor가 물리학과첨단기술 March

5 표 2. 연도별성과 (2005 년 1 월기준 ). 연도 ( 년 ) 과제수발표논문수실험인원 ( 명 ) 신청실험이용자분야가속기분야 인용지수 (Impact factor) , , , ,466 집계중 집계중 집계중 합계 3,140 2,200 8,181 1, 을상회하고있어서, 국내연구기관중최고수준이며, 우리나라의과학기술전분야의연구수준을크게끌어올리고있다. 이모두를정리하여표 2에담았다. 몇가지우수연구결과를들어보면다음과같다. 방사광 X-선영상촬영기술을개발하여살아있는모기, 쥐, 토끼등동물의세포조직을관찰하는데성공하였고, [10] 조영제없이살아있는쥐의미세혈관을관찰하는데도세계최초로성공하였다. [11] 특히조영제없이미세혈관을촬영검진하는기술은사람의미세혈관까지촬영검진할수있는길을열었다는점에그의미가매우크다. 지금까지혈관과다른세포를구별하기위해무거운금속물질인조영제를사용했다. 이런조영제를사용하지않은채혈관을관찰하여심장, 뇌질환, 및암을관찰하는데안전하고편리하게이용될것이다. 이신기술은사람의혈관질환이라할수있는심장질환과각종미세혈관으로이루어진뇌에생기는질환, 그리고조기진단이힘든암과같은질병의예방에크게기여할것은물론, 그들질병치료의정확도와효율을비약적으로상승시킬수있을것으로전망된다. 또한방사광 X-선영상촬영기술은새로운분석도구로서다양한분야에활용할수있다. 이를이용하여 2002년에는구리- 아연전기도금시결함을유발하는메커니즘을밝혀내어 Nature지에발표된바있다. [12] 방사광 X- 선회절을이용한분자구조분석기술을이용하여위염이나위십이지장궤양, 위암등을발병시키는원인균으로알려져있는헬리코박터파일로리의 Urease 단백질의구조를규명하여그결과를 Nature Structural Biology에게재하였다. [13] 이결과는사람의위와같은강한산성조건하에서서식하는병원원인균들을제거할수있는새로운항균제개발을가능하게하였다. 이헬리코박터파일로리단백질외에다양한종류의단백질구조에대한연구가현재활발하게진행되고있다. [14] 방사광 X-선소각산란기술을이용하여블록고분자라는플라스틱으로다양한형태의나노구조를제조하고그생성메카니즘을밝혀그결과가 Nature Materials [15] 와 Physical Review Letters [16] 에발표되 었다. 최근에는방사광 X-선을이용한스침각산란이라는분석신기술을개발하여 50나노급차세대반도체제조에활용할수있는나노구조의절연나노박막을개발하는데성공하여 Nature Materials [17] 와 Advanced Materials [18] 에게재되었다. 또한방사광연X-선분광기술을이용하여스핀자석나노입자의구조와특성을규명하여역시 Nature Materials에게재되었다. [19] 우리나라정부는 1995년도에방사광가속기공동이용연구사업지원규정을제정함으로써삼성, 포스코, LG, 하이닉스 ( 구현대전자 ) 등대기업과산업체및벤처업체에서의신기술및신제품개발을위한포항방사광가속기활용을돕고있다. 이에힘입어지난 10년동안방사광을이용한신기술및신제품개발에산업체의참여가꾸준히증가하고있다. 삼성종합기술원에서는 2001년소형의광통신반도체소자개발에있어불량품이발생 [10] Y. Hwu, W-L Tsai, H. M. Chang, H. Yeh, P. Hsu, Y. Yang, Y.T. Su, H. L. Tsai, G.M. Chow, P. C. Ho, S. C. Li, H. O. Moser, P. Yang, S. K. Seol, C.C. Kim, J. H. Je, et al., Biophysical Journal 87, 4180 (2004). [11] Y. Hwu, W. L. Tsai, J. H. Je, S. K. Seol, Bora Kim, A. Groso, G. Margaritondo, K.-H. Lee, and J.-K. Seong, Phys. Medicine Biology 49, 501 (2004); Nature 427, 800 (2004). [12] W. L. Tsai, P. C. Hsu, Y. Hwu, C. H. Chen, L. W. Chang, J. H. Je, H. M. Lin, A. Groso, and G. Margaritondo, Nature 417, 139 (2002). [13] N. C. Ha, S. T. Oh, J. Y. Sung, K. A. Cha, M. H. Lee, and B. H. Oh, Nature Struct. Biology 8, 505 (2001). [14] M.-S. Kim, M. Byun, and B. H. Oh, Nature Immunol. 4, 878 (2003). [15] D. Y. Ryu, U. Jeong, J. K. Kim, and T. P. Russell, Nature Materials 1, 114 (2002). [16] D. Y. Ryu, D. J. Lee, J. K. Kim, K. A. Lavery, T. P. Russell, Y. S. Han, B. S. Seong, C. H. Lee, and P. Thiyagarajan, Phys. Rev. Lett. 90, (2003). [17] B. Lee, Y.-H. Park, Y.-T. Hwang, W. Oh, J. Yoon, and M. Ree, Nature Materials 4, 147 (2005). [18] B. Lee, W. Oh, Y. Hwang, Y.-H. Park, J. Yoon, K. S. Jin, K. Heo, J. Kim, K.-W. Kim, and M. Ree, Adv. Materials 17, 696 (2005). [19] J. Park, K. An, Y. Hwang, J.-G. Park, H.-J. Noh, J.-Y. Kim, J.-H. Park, N.-M. Hwang, and T. Hyeon, Nature Materials 3, 891 (2004). 6 물리학과첨단기술 March 2005

6 하는원인을비파괴방사광 X-선투과영상실험으로규명함으로써, 불량률을 70% 에서 10% 로현저하게낮추는큰연구성과를올렸다. [20] 포스코에서도 2001년부터지금까지비파괴방사광 X-선투과영상검사를선박용강재의표면및내부의불순물관찰, 개선에이용하여고부가가치철강신소재개발에활용하고있다. 방사광을활용한벤처기업의신기술및신제품개발연구도활발하게추진되고있다. 크리스탈지노믹스 ( 주 ) 는비아그라의작동원리에관한연구결과를 Nature지의표지논문으로게재하는연구개가를올렸고, [21] 이어서비만치료에탁월한효과가있는신약후보물질발굴에성공한바있다. 이후보물질이임상시험을거쳐비만치료제로서의허가를받게될경우세계적으로가장심각한질병중의하나로부상하고있는비만을치료할수있는수조원대의시장을가질것으로기대된다. 이들우수연구및개발결과는주로휨자석빔라인들을이용하여도출된것들이다. 앞으로언듈레이터와위글러같은특화삽입장치빔라인들이본격적으로가동되게되면세계수준의연구성과가더욱많이도출될것으로기대된다. 우리나라유일의범국가적거대과학기술시설인포항방사광가속기는앞으로우리나라의과학기술선진화를가속화시킬뿐만아니라 21세기우리나라국가성장동력 6T[NT( 나노기술 ), IT( 정보통신기술 ), BT( 생명공학기술 ), ET( 환경기술 ), ST( 우주항공기술 ), CT ( 문화기술 )] 의기술개발과산업화를선도할것이다. 포항방사광가속기제2의도약 - 꿈의빛공장제4세대방사광가속기건설 포항방사광가속기건설은 20세기한국과학기술사의톱 10에선정되어한국과학기술사에한획을그은큰업적이었다. 이는비단방사광가속기의활용의측면뿐만이아니라우리나라과학기술발전전반에미친파급효과면에서도의미가매우큰것이다. 포항방사광가속기는 1994년까지의건설기를지나지난 10 년간의운영기간을통해괄목할만한발전과성장을하여정착단계를지나온것으로평가된다. 포항방사광가속기는지난 10년간방사광가속장치의운영및개발기술의고도화를이룩하고방사광이용분야의저변을확대했으며, 일부분야에서는세계적인경쟁력을지니게되었다. 이것은우리나라정부 ( 과학기술부 ) 의과감하고전폭적인지원과가속기건설과운영에참여해온 [20] 진정일외, 포항방사광가속기운영 10년, 한국방사광이용자협회 (2004). [21] B.-J. Sung, K. Y. Hwang, Y. H. Jeon, J. I. Lee, Y.-S. Heo, J. H. Kim, J. Moon, J. M. Yoon, Y.-L. Hyun, E. Kim, S. J. Eum, S.-Y. Park, J.-O. Lee, T. G. Lee, S. Ro, and J. M. Cho, Nature 425, 98 (2003). [22] 오종석, 이익재, 제4 세대방사광가속기 본특집기사참조. 포항가속기연구소구성원들의끊임없는노력의결과이다. 이같은발전에힘입어우리나라최첨단연구분야에서없어서는안될중요연구기반시설로서자리잡은포항방사광가속기는앞으로기존시설을개선하고새로운시설을건설하여제3세대방사광시설의국가적과학기술용량을확충하는한편, 미국, 독일, 일본등과학기술선진국들과함께제4세대방사광원인자유전자레이저 (Free Electron Laser, FEL) 개발을선도하며보다큰발전을꾀하고있다. 이제4 세대방사광가속기는 2004년 7월 16 일에포항공과대학교에서개최되었던국제물리올림피아드행사에참석한노무현대통령께서과학기술을통한우리나라국가발전을위한국가적사업으로지원을약속함으로써건설이가시화되었다. 이제4 세대방사광가속기건설의가시화로우리나라는지금까지해외과학선진국들을쫓아가던방사광연구에서벗어나, 아직실용화가되지않은꿈의빛으로불리는제 4세대방사광분야에서세계를선도하는선두그룹으로도약할수있게되었다. 사실, 포항가속기연구소는 1988년제3세대방사광가속기설계때에이미추후에있을제4세대방사광가속기로의확장과활용을고려하여그당시전세계적으로보편화된원형가속기형부스터입사장치대신에선형가속기를전자입사장치로선택하고 160미터의긴선형가속기를만들었다. 이선형가속기는약간의개선과보완을거쳐제4세대방사광가속기로활용할수있기때문에앞으로건설하게될제4세대방사광가속기의건설기간을크게단축시키는한편건설비용도수백억원을절감할수있게되었다. 포항가속기연구소는현재의제3세대방사광가속기보다 100 억배이상밝은빛을만들수있는제4세대방사광가속기를 2009년까지준공하는것을목표로건설사업을추진하고있다. [22] 앞으로제4세대방사광가속기는 3단계과정으로추진될예정인데, 1단계에서는기존선형가속기를개선, 보완한 VFEL 빔라인을건설하여 GeV의전자빔을이용한 nm의방사광을만들고, 2단계에서는 WFEL 빔라인을건설하여 GeV의전자빔을이용한 2-5 nm의 4세대방사광 (XFEL) 을확보하고, 최종적으로 3단계에서 XFEL 빔라인을건설하여 3.7 GeV의전자빔을이용한 nm의 X-선 (XFEL) 을만들계획이다. 이와같이지금의포항가속기연구소는제4세대방사광가속기의건설이완료되는 2009년도에제3세대방사광가속기와제4세대방사광가속기를모두보유하게되어 21세기우리나라첨단과학기술을선도하는견인차로새롭게태어나게된다. 본특집기고를위하여많은수고를아끼지않은포항가속기연구소의연구원여러분들에게감사를전하며, 특히자료정리를도와준구선희, 이가현연구원에게감사를전합니다. 물리학과첨단기술 March

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5월전체 :7 PM 페이지14 NO.3 Acrobat PDFWriter 제 40회 발명의날 기념식 격려사 존경하는 발명인 여러분! 연구개발의 효율성을 높이고 중복투자도 방지할 것입니다. 우리는 지금 거센 도전에 직면해 있습니다. 뿐만 아니라 전국 26 5월전체 2005.6.9 5:7 PM 페이지14 NO.3 Acrobat PDFWriter 제 40회 발명의날 기념식 격려사 존경하는 발명인 여러분! 연구개발의 효율성을 높이고 중복투자도 방지할 것입니다. 우리는 지금 거센 도전에 직면해 있습니다. 뿐만 아니라 전국 26개 지역지식재산센터 를 통해 발명가와 중소기업들에게 기술개발에서 선진국은 첨단기술을 바탕으로