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2008년~2014년핵융합 파생기술 고효율(x10) 전도냉각형 초전도 ECR 이온원 국내최초 개발

2013년 (핵융합 파생기술) 국내최초 고효율(x10) 전도냉각형 초전도 ECR 이온원 개발에 대한 기술적 의미 및 연구내용, 주요 성과, 기대효과 및 파급효과, 관련그림 입니다.
2013 (핵융합 파생기술) 국내최초 고효율(x10) 전도냉각형 초전도 ECR 이온원 개발
1.기술적 의미 및 연구내용
  • 기존 ECR 이온원에 초전도 및 소형화 기술의 접목을 통해 고전하·중이온* 발생장치의 고효율/저비용(1/10)을 달성하고, 기존 ECR 이온원이 가졌던 한계를 극복
    * 고전하·중이온 : 수소보다 무거운 헬륨 이상의 원소에서 음의 성질을 가지는 전자들이 많이 떨어져 나가서 양의 전기성질(전하)이 높아진 이온으로 원자량(A) 대비 전하량(q)의 비(q/A)가 1/4.5 이상이 되는 높은 전하량을 가지는 이온
    * 고전하이온의 특징 : 고전하이온은 높은 전하량을 가지는 이온으로 그 자체로 매우 높은 잠재적 에너지를 가지고 있어 물질과 반응 시, 작은 가속에너지만으로도, 다양한 이차반응들(포텐셜 스퍼터링, 높은 이차전자 및 이온 방출, Cluster 방출, EUV 및 X-ray 발생 등)을 유도하는 고유한 특성을 지님
    - 무냉매 전도냉각형 초전도 ECR 이온원 기술은 첨단 초전도기술인 “전도 냉각형 초전도자석*”을 이용한 것으로, 기존 ECR 이온원들이 초전도체 냉각을 위해 필요했던 고가의액체헬륨이나 관련 부대장치를 필요로 하지 않아 장비구축 및 가동비용을 1/10까지절감 할 수 있는 고효율(x10) 기술임
    * 전도냉각형 초전도자석 기술 : 초전도체의 강력한 자기장으로 이온을 생성하기 위하여, 초전도코일을 초전도 상태로 만들기 위해 극저온냉매(액체헬륨)에 담그는 방식에서 냉동기에 열전도체(thermal link)를 연결하여 4K(-296℃)로 전도냉각(냉동기가 초전도선재의 열을 빼앗아 가는 방식)
    - 향후 고효율 이온원 기술과 초전도자석 기술을 통해 세계 이온원 및 가속기 시장(현재 5.4조원 규모)에서 세계적 기술우위 선점과 새로운 시장창출을 기대
    ※ 현재 지속적으로 확대되는 고급의료시장에서 그동안 전량 수입에 의존하던 의료용 중입자치료기용 이온원을 100% 국내기술화 가능(5년 이내 국내 시장 점유율 0% → 50 %까지 확대 가능)
2. 주요 성과 기존 ECR 이온원들이 초전도체 냉각을 위해 필요했던 고가의 액체헬륨이나 관련 부대장치를 필요로 하지 않아 장비구축 및 가동비용을 1/10까지 절감 할 수 있는 고효율(x10) 기술
3. 기대효과 및 파급효과 현재 지속적으로 확대되는 고급의료시장에서 그동안 전량 수입에 의존하던 의료용 중입자치료기용 이온원을 100 % 국내기술화 가능
4.관련그림 국가핵융합연구소에 설치된 “고효율(×10) 전도냉각형 초전도 ECR 이온원 이미지
<국가핵융합연구소에 설치된 “고효율(×10) 전도냉각형 초전도 ECR 이온원”>

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담당부서 연구관리팀
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