[쿠키과학] "방사선 검출 ‘교과서’ 나왔다"… UST, '차세대 방사선 검출 센서' 논문 발표

방사선 검출 기술의 교과서가 될 종합 연구가 나왔다.

과학기술연합대학원대학교(UST)는 한국원자력연구원(KAERI) 스쿨 노창현 교수팀이 차세대 방사선 검출 소재의 최신 연구 동향과 데이터를 집대성하고 기술개발 방향을 제시한 총설 논문을 발표했다고 16일 밝혔다.

연구팀은 핵분열 과정에서 발생하는 알파, 베타, 감마, 중성자 등 다양한 방사선과 물질 간 상호작용을 체계적으로 분석해 차세대 검출 기술의 원리를 정리했다.

특히 소재별 특성과 활용 가능성을 구체적으로 제시해 눈길을 끈다.

할라이드 페로브스카이트는 감마선에 대한 높은 감도와 발광 효율로 정밀 분석에 강점을 갖고, 양자점은 빠른 반응 속도와 광특성 조절 능력을 바탕으로 소형·유연 센서 제작에 적합한 것으로 분석됐다.

금속-유기골격체(MOFs)는 미세 기공 구조를 통해 특정 방사선만 선택적으로 흡수하는 선별형 센서로 활용 가능성이 제시됐다. 

또 2차원 소재는 전하 이동 속도가 매우 빨라 초박막 엑스레이 및 방사선 검출기 개발에 유리한 것으로 나타났다.

아울러 연구팀은 메타물질을 활용한 접근도 제시했다. 

방사선의 진행 방향을 제어해 센서로 집중시키는 방식으로, 기존보다 높은 효율의 검출기 구현 가능성을 확인했다.

이와 함께 세라믹은 고온·고방사선 환경에서 안정성이 높고, 하이드로겔은 피부 부착형 센서로 활용할 수 있어 웨어러블 기기까지 적용 범위를 넓힐 수 있는 소재로 평가됐다.

연구팀은 이런 첨단 소재들이 유연 전자소자 기술과 결합하면 휴대성과 환경 적응성을 동시에 갖춘 차세대 방사선 센서로 발전할 것으로 전망했다. 

적용 분야 역시 원자력시설 안전 모니터링을 비롯해 보안, 의료, 우주, 국방 등 다양한 영역으로 확대될 것으로 내다봤다.

이번 연구의 제1저자로 참여한 카말 아스가르 UST 박사과정은 “빠르게 발전하는 방사선 검출용 첨단 소재 연구를 통합했다”며 “실제 현장에 적용 가능한 고효율·고신뢰성 검출 시스템 개발의 기반이 될 것”이라고 설명했다.

노 교수는 “정밀하고 신뢰도 높은 방사선 검출 기술은 원자력 안전의 핵심”이라며 “이번 연구는 차세대 소재 기술의 방향성을 제시하는 중요한 이정표”라고 말했다.

한편, 이번 연구는 프랑스 원자력 및 대체에너지청(CEA) 연구팀과 협력 기반을 마련했고, 연구결과는 국제학술지 ‘Progress in Materials Science’ 4월호에 게재됐다.
(논문명: State of the art challenges and prospects of advanced materials in radiation detection for nuclear energy)