[과학]국민 삶의 질 향상 기여하는 첨단방사선연구소·플라즈마센터를 가다

방사선연구소, '방사선 융·복합 기술' 활용 첨단 신소재 개발 지원
플라즈마센터, 농식품 산업 전반 적용 가능한 플라즈마 응용기술 개발

첨단방사선연구소 전경.

첨단 방사선기술과 플라즈마 파밍 기술로 국민의 삶의 질 향상에 기여하는 연구소가 있다. 전북 정읍에 위치한 첨단방사선연구소와 군산에 위치한 국가핵융합연구소 플라즈마기술연구센터다.

첨단방사선연구소는 '방사선 융·복합 기술'을 활용해 산업계의 첨단 신소재 개발을 지원하기 위해 구축됐다. 연구소는 방사선 신소재 기술 개발, 방사선 육종 신품종 개발 등 방사선 융·복합 연구성과 창출에 힘쓰고 있다. 플라즈마기술연구센터는 농식품 산업 전반에 적용할 수 있는 포괄적인 플라즈마 응용기술로 국민에게 안전하고 고품질의 건강한 먹거리를 제공하기 위해 노력을 기울이고 있다. 세계적인 수준의 연구가 이뤄지고 있는 첨단방사선연구소와 플라즈마센터를 방문해봤다.



▲방사선 융·복합 기술의 요람 첨단방사선연구소

지난 13일 전북 정읍시에 위치한 첨단방사선연구소. 연구소 정문을 지나자 세계 일류 수준이라 불릴 만큼 대규모 연구시설이 눈앞에 펼쳐졌다. 연구소 내 구축된 6개의 대형 R&D 시 설은 방사선 기초·응용 연구부터 산업체가 필요로 하는 소재 및 장치 개발, 미래 사회가 주목하는 환경 및 우주에 이르기까지 방사선기술에 관한 모든 분야의 연구개발을 수행한다.

이 중 지난해 10월 준공된 '대단위 다목적 전자선실증연구 동'은 준족(駿足)의 성과를 낳을 수 있는 방사선 융·복합 기술의 요람으로 평가받는다. 연구동에 들어서자 10MeV(메브 )와 2.5MeV전자선 가속기가 눈에 들어왔다. 10MeV(메브)와 2.5MeV전자선 가속기는 경량·대형, 복합소재, 의료·생명공학 산업 소재, 항공우주·해양·국방 소재 등 다양한 첨단 신소재 개발 분야의 실증을 지원한다.

이후 이동한 곳은 방사선기기팹센터. 이곳은 방사선 센서 개발과 방사선기기 부품 제작 및 성능 검증 등 현재 산업 현장에서 널리 활용되는 방사선 기술을 연구한다. 특히, 방사선 센서의 경우 높은 투과성능을 바탕으로 항만 컨테이너 검사 및 공항 수하물 검사기기 등 비파괴 테스트가 필요한 산업 기기에 적용 중이다.

첨단방사선연구소 컨테이너 검색 시스템.

센터 내부로 들어서자 거대한 '컨테이너 검색기'가 눈에 들어왔다. 우리나라 기술로 개발된 이 검색기는 해운, 항공 화물을 열지 않고 전자선가속기를 활용해 내부 화물의 영상과 물질 정보를 방사선 센서가 추출해 이미지로 보여주는 기기다. 쉽게 X-RAY 강화판이라고 볼 수 있다.

철판을 투과할 정도로 강한 방사선을 쏘는 것이 이 기술의 핵심인 만큼 32개의 복합방사선(이중에너지 X-선 및 14Mev 중성자)을 이용한 광센서가 사용된다. 방사선이 투과되면 두꺼운 컨테이너 안의 내용물이 보이기 시작한다. 유기물은 주황색 무기물은 파란색으로 표시돼 구별이 편리했다. 향후 기술발전이 이뤄진다면 마약밀수, 테러 등을 막는 일도 가능해 보였다.

컨테이너 검색 제어실.

현재 우리나라는 항만과 공항, 기업에서 사용 중인 보안검색 기 및 비파괴검사장비의 90%를 수입하고 있지만 이 기술 개발로 보안검색기나 비파괴 검사장비 국산화에 큰 기여를 할 것으로 보인다.

김한수 방사선기기연구부 박사는 "이번 연구 성과는 단지 기기팹 센터와 첨단 방사선연구소의 R&D 성과를 넘어 원자력연구원이 추진 중인 국산 컨테이너검색기 개발 성공과 향후 국내에서 유통될 보안검색기 및 비파괴장비검사의 국산화에도 크게 기여할 것"이라고 말했다.

위명환 첨단방사선연구소장은 "연구소는 그간 많은 선배님들의 도전과 헌신을 통해 명실공히 방사선 과학기술의 요람으로 자리 잡게 됐다"며 "전자선실증연구동과 기기팹 센터 외에도 방사선조사시설과 사이클로트론, RI-Biomics 연구동, 방사선육종연구동에 이르기까지 방사선에 담긴 놀라운 비밀들을 풀어낸 첨단 연구 인프라를 기반으로 선진국과 함께 세계 방사선과학기술의 한 축으로 어깨를 나란히 할 것"이라고 말했다.

플라즈마기술연구센터 전경.

▲플라즈마로 식품을 더욱 안전하고 신선하게

첨단방사선연구소를 나와 1시간 반을 달려 도착한 곳은 군산에 위치한 핵융합연구원 플라즈마기술연구센터. 센터는 농장에서 식탁에 이르는 농식품 산업 전반에 적용할 수 있는 포괄적인 플라즈마 응용기술 개발 연구인 '플라즈마 파밍(Plasma Farming)' 프로젝트를 수행하고 있다. 물질의 4번째 상태로 알려진 플라즈마는 반도체, 디스플레이, 환경, 에너지 등 첨단 산업 분야의 핵심기술로 활발하게 활용되고 있다. 최근에는 의료와 농식품 등 바이오 분야에서 국·내외적으로 융합기술 연구가 매우 활발히 진행되고 있다 .

센터는 생산, 저장, 유통, 식품안전, 고부가가치 바이오 소재, 농식품 폐기물 처리 등 6개의 분야에 플라즈마를 활용한 연구개발을 진행하고 있다. 농식품에 활용 가능한 플라즈마는 섭씨 30도에서 수백 도로 온도가 낮은 저온 플라즈마다. 저온 플라즈마는 이온, 전자, 래디칼, 자외선(UV) 등 여러 가지 구성 원소를 갖고 있는데 각각의 특성이 매우 다양해 농작물 재배, 수확 후 관리, 농식품 안전 등 분야에 적용할 수 있다.

김성봉 혁신기술연구부장이 플라즈마 기반 스마트 저장 시스템을 시연하고 있다.

이날 센터는 플라즈마로 농작물 생산성을 높일 수 있는 기술과 함께 플라즈마 기반 스마트 저장 시스템을 시연했다. 농작물 재배 연구는 씨앗 발아부터 수확까지 작물의 생산성을 높이는 데 초점이 맞춰져 있다. 플라즈마의 물리적, 화학적 자극에 의해 씨앗의 발아율이나 새싹의 성장률을 향상된다. 저장 시스템의 핵심은 미생물 살균, 농산물 호흡 억제, 숙성 호르몬(에틸렌) 제거 등 비활성 기술이다. 특히 호흡 억제기술은 플라즈마로 발생된 MO, CO 등이 농산물의 호흡을 감소시켜 농산물의 노화를 방지하는 기술이다. 이 기술을 활용한다면 농식품을 보다 오랫동안 저장할 수 있다.

플라즈마를 이용한 세척기술도 선보였다. 이 기술은 물에 플라즈마를 쏴 살균이 가능한 물로 바꿔 농식품을 세척하는 비가열 살균 기술이다. 미생물을 살균하고 잔류 농약을 제거할 수 있어 보다 안전한 식생활에 도움이 될 것으로 보인다.

플라즈마파밍 프로젝트 책임자인 김성봉 혁신기술연구부장은 "플라즈마기술연구센터는 혁신적인 플라즈마 장치개발을 두고 글로벌 선도 연구그룹과 경쟁하고 있다"며 "역량 있는 벤처·중소기업과 협업 및 다양한 연구기관과 플라즈마 파밍 플랫폼을 구축하는 등 플라즈마 파밍 생태계를 성공적으로 조성해 인류 먹거리 문제 해결에 기여하고 농식품 강국의 꿈을 이룰 수 있도록 노력하겠다"고 밝혔다. 김성현 기자 larczard@