□ 연구용 원자로에서 생산된 중성자를 이용해서 최대 80㎜ 두께의 철판을 비파괴 검사할 수 있는 장치가 국내 연구진에 의해 개발돼, 세계 1위를 자랑하는 국내 조선 업체들이 건조할 대형 선박의 구조적 안전성 강화에 기여하게 됐다.

□ 한국원자력연구원(원장 정연호) 중성자과학연구부 우완측, 성백석 연구원 팀은 지난 2007년부터 4년간에 걸친 연구개발 끝에 연구용 원자로 하나로(HANARO)에서 생산된 중성자를 이용해서 80㎜ 두께 철판까지 검사할 수 있는 세계 최대 투과력을 가진 중성자 잔류 응력 측정 장치(RSI; Residual Stress Instrument)를 개발하는데 성공했다.

 ○ 중성자의 회절 특성을 이용한 중성자 잔류 응력 측정 장치는 다른 비파괴 검사 장치에 비해 검사 가능한 철판 두께가 가장 두꺼운 검사 장치로, 지금까지는 영국 ISIS의 중성자 잔류 응력 측정 장치가 60㎜ 두께의 강관 검사에 성공한 게 최고였다. 우 박사 팀은 중성자 빔 세기를 극대화하고 퍼짐을 방지함으로써 이보다 20㎜ 더 두꺼운 80㎜의 철판을 검사할 수 있는 장치를 개발했다.

※ 잔류 응력 : 재료 자체에 내재된 불균일한 힘의 분포. 대부분의 산업용 소재들은 부품 내부에 유해한 잔류 응력을 가지고 있으며 이는 갑작스런 균열, 파괴 및 수명 단축 현상을 일으킨다.

※ 중성자 잔류 응력 측정장치 : 중성자를 사용해서 재료를 구성하는 원자들 사이의 거리로부터 잔류 응력을 측정해서 재료의 비파괴 검사에 이용하는 장치. 자동차, 항공기, 철강 및 조선업 등의 각종 기계 부품 균열, 피로, 파단 현상을 규명하는데 쓰인다.

□ 개발된 중성자 잔류 응력 측정 장치는 선박 건조용 철판, 원전 핵심부품 용접부의 응력 분포 및 결함 여부 검사 등을 통해 산업 재료의 구조적 안전성 확립에 기여할 전망이다.

 ○ 선박 대형화 추세에 따라 최근 많이 건조되는 12,000 TEU(20피트 컨테이너 1개)급 컨테이너선에 70㎜ 두께의 철판이 사용되는데, 향후 16,000 TEU급까지 규모가 커질 경우 80㎜ 강판이 사용될 예정이다. 지금까지는 이처럼 두꺼운 철판을 검사할 수 있는 장치가 없어서 재료의 건전성을 정확히 검사하기 힘들었지만, 이번에 개발된 장치로 80㎜ 두께의 철판까지 검사함으로써 국내 조선업체들이 건조하는 선박의 물리적 안전 특성을 정확하게 파악해서 설계에 반영할 수 있게 됐다.

 ○ 우 박사 팀은 포스코의 의뢰를 받아 대형 컨테이너선에 사용되는 80㎜ 두께의 후판강재부 및 용접접합부의 잔류 응력 측정 및 미세구조를 분석하는 위탁과제를 수행하고 있다. 아울러 원자력 발전소의 원자로 압력용기 용접 부위의 잔류 응력을 측정해서 원전의 안전성을 향상시키는 데도 장치를 활용할 계획이다.

 ○ 또한 개발된 장치를 국내외 연구자들에게 개방해 산업체, 대학 및 연구소에서 잔류 응력 측정 업무를 의뢰받아 수행할 예정이다.