10테라와트 초고출력 레이저 국내 기술로 개발

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2005-11-16 10:31

서울--(뉴스와이어)--과학기술부(부총리 겸 장관 오명)는 한국원자력연구소(소장 박창규)가 세계적 첨단기술인 레이저 에너지 압축 기술을 확보하여 10테라(1013)와트 급의 초고출력 레이저 국산화 기술 개발에 성공했다고 밝혔다

한국원자력연구소 양자광학기술개발부에서 개발한 이 레이저 시스템의 핵심 기술은 30펨토(100조분의 3)초라는 아주 짧은 시간에 0.3주울(J)의 적은 레이저 에너지를 압축시켜 전 세계 발전 용량(1테라 와트)보다도 높은 출력을 순간적으로 낼 수 있는 10테라 와트 초고출력 레이저 시스템으로

시스템의 규모도 가로 1.5 m, 세로 3 m로 매우 작아 고출력 레이저 생산을 위해 대형 시스템을 만들어 막대한 에너지를 소모하던 기존의 방법을 획기적으로 발전시킨 기술이라 할 수 있다.

특히, 초고출력 레이저 제작에 필요한 극초단 펄스 레이저, 펄스 확대 및 압축 장치, 레이저 증폭기 등의 핵심 장치를 원자력연구소 연구진들이 자체 제작하여 국제 경쟁력과 기술 독립성을 확보하여

현재 미국, 일본, 영국, 프랑스 등 선진국들이 주도하고 있는 초고출력 레이저 개발 경쟁에 본격적으로 뛰어들 수 있는 계기가 될 것으로 기대된다.

 초고출력 레이저는 우주 공간에서만 관측되어온 초고온, 초고압 등 극한의 환경을 실험실에서 구현할 수 있기 때문에, 새로운 물리 현상 연구를 위해 세계 유수의 선진국들이 경쟁적으로 개발해 왔다.

초고출력 레이저를 이용하면 핵융합으로 발생하는 중성자도 마이크로미터(1/1000mm) 크기의 미세한 영역에서 발생시킬 수 있기 때문에 중성자의 원리와 현상에 대한 연구에도 다양하게 쓰일 수 있다.

또한, 초고출력 레이저를 이용한 전자, 양성자 가속 등의 새로운 가속 기술은 기존 기술에 비해 유해 전자파 및 방사선 발생이 적어 의료 및 산업 현장에서 안전성은 높이고 유해성은 낮추는 새로운 방식의 방사선 개발에 크게 활용될 것으로 전망된다.

 한편, 이번 연구개발의 주역인 차용호 박사는 KAIST 박사과정 재학 중이던 1997년에 이미 선진국에서도 첨단 기술로 분류되었던 1조와트급의 탁상형 초고출력 레이저를 국내 최초로 개발하여 주위를 놀라게 한 바 있다.

차 박사와 같이 순수 토종 과학자가 세계적인 수준의 연구결과를 내는 경우가 점차 많아지는 것은 국내 과학계에 매우 고무적인 일로 앞으로도 토종 과학자들이 세계적인 연구 결과를 더욱 많이 내놓을 것으로 예상되고 있다.

< 용어 설명 >

1. 가속기

전자나 이온 등의 입자를 전기장을 이용하여 빛의 속도에 가깝게 가속시키는 장치로, 전자를 빛의 속도만큼 가속시키기 위해서는 약 10 메가전자볼트(MeV, 1MeV=100만 전자볼트)의 전압이 필요하다.(* 진공 중의 빛의 속도는 300,000Km/초)

2. 초고출력 레이저

통상 순간 출력이 약 10조 와트 (10 테라와트) 이상 되는 레이저를 일컫는다.

※ 일반적으로 출력이라 할 때는 일정한 시간 동안에 발생한 에너지를 그 시간으로 나눈 양을 말하는데, 초고출력 레이저의 경우는 에너지가 연속적으로 발생하는 것이 아니라 레이저의 형태에 따라 1초에 10번 혹은 1시간에 한 번 정도의 간격으로 짧은 시간 동안 발생한다.

3. 펄스

펄스는 일반적으로 시간적으로 계속해서 발생하는 것이 아니라 짧은 시간에 발생하는 것을 일컫는다. 예를 들어 우리가 집에서 사용하는 전기는 60헤르츠의 주파수를 가지고 연속적으로 나오지만, 번개 같은 전기는 순간적으로 발생하였다가 사라진다.

레이저의 경우도 흔히 실험실에서 많이 사용하는 헬륨-네온 레이저는 빛의 주기에 해당하는 주파수로 연속해서 나오지만, 고출력 레이저는 일정한 시간 폭을 가지는 펄스의 형태로 발생한다.

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