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극소각 산란법을 이용한 나노-메조스케일 구조의 평가

전문가 제언: ○ 방사광 X-선 또는 중성자속을 소재 표면에 입사시켜 이것이 물질을 투과할 때 대상 구조물의 특성을 분석해 내는 소각산란기술은 재료개발과 관련된 연구에서 재료 내부의 미세구조를 측정하고 정량적으로 규명하는데 유용한 기술로 활용되고 있다.

○ 선진 각국은 중성자를 이용하는 소각산란기술 등의 첨단과학기술에 대한 연구개발에 많은 힘을 쏟고 있으며 최첨단 설비인 빔 라인 가속기를 통해 얻은 결과를 토대로 미래의 새로운 기술혁신과 산업을 구축해 가고 있다. 중성자는 전하를 갖지 않기 때문에 수 mm에서 수 cm 범위의 침투깊이를 가지며 재료분야에서는 이를 이용하여 초전도 전자석 재료 분석, 비정질 고체, 액체와 용해물 분석, 구조재료의 내부응력 측정 등을 연구하고 있다. 특히 소각산란 측정기술을 이용하면 철강 재료의 미세조직을 정량적으로 측정하는 것이 가능하다.

○ 일본 원자력연구 개발기구는 이바라끼현의 자치구에 대강도 양자 가속기시설(JPARC)과 중성자를 이용하는 물질?생명과학실험시설(MLF : Materials and Life Science Facility)을 설치하여 집합조직, 결정조직구조, 석출물 구조해석, 단백질 구조해석, 자성박막 구조해석 등에 활용하고 있으며 이를 통해 고성능 연료전지와 수소흡수 저장재료의 개발 및 환경문제 해결, 고대용량 소형전지(예, Li 이온전지 재료)의 개발, 고밀도 자기메모리의 개발, 고온초전도 재료의 개발, 생체용 재료의 개발 등 신소재의 구조평가시스템 개발 및 고부가가치 재료의 개발을 적극적으로 추진하고 있다.

○ 우리나라의 경우를 살펴보면 포항방사광가속기를 이용한 방사광 X-선 소각산란기술의 활용, 원자력연구원의 중성자원을 활용한 SANS기술의 개발, KAIST 원자력 및 양자공학과와 한국원자력연구원의 하나로 냉중성자 연구시설의 40m 소각중성자 산란장치의 공동개발 등의 연구개발이 활발하게 진행되고 있으며 특히 40m 소각중성자 산란장치는 세계 최고수준의 나노구조 측정능력을 갖추고 있어 우리나라 나노소재 연구 분야의 발전에 새로운 기회를 제공할 것으로 기대된다.

저자: Hiroshi Okuda
자료유형: 학술정보