경주에 위치한 양성자과학연구단에는 100MeV 양성자가속기 이외에도 여러 이온빔 장치들이 있다. 기초연구에 활용되는 양성자가속기와는 달리 이온빔 장치는 저에너지 가속기로 재료 표면 처리, 반도체 도핑 등 산업적으로 응용 가능한 기술 연구에 다양하게 활용이 되고 있다.
반도체 기반 베타전지는 방사성동위원소에서 방출되는 베타선 전자를 전력으로 변환하는 초소형 배터리다. 태양이나 바람 같은 외부동력원 없이 자체적으로 전력생산이 가능하다. 별도의 재충전, 교체과정 없이 장기간 사용이 가능해 우주와 극지, 심해 등 극한환경에서 사용되는 차세대 전원으로 많은 관심을 받고 있다.
질화갈륨 기반 반도체 소재는 높은 출력과 전력변환효율을 가져 차세대 반도체 소재로 주목받고 있으나, 베타전지 구조 및 제작 공정 기술이 최적화되지 못해 이론적인 값에 한참 못 미치는 수준이다. 이온빔 기술 기반 반도체 도핑 공정 기술을 활용할 경우 베타전지 구조가 최적화될 수 있어 기존에 보고된 전지보다 향상된 출력과 전력변환효율을 얻을 수 있다. 이번 호에서는 이온빔 기술을 활용하여 질화갈륨 기반 고효율 베타전지 개발에 힘쓰고 있는 가속기이용연구부 베타전지 연구팀을 만난다.
가속기이용연구부 베타전지 연구팀
황용석
선임연구원
황용석 선임연구원은 국제우주정거장에서의 내방사선 전자회로 시스템 개발과 반도체 검출기를 활용한 내방사선 시험 평가 등의 경험을 가지고 있다. 이 노하우를 바탕으로 이온빔 장치 운영과 장치 제어 성능개선 연구를 수행했으며, 연구를 인정받아 올해 2월 원자력연구원 연구부문 유공상을 받기도 했다. 최근에는 산업적 활용을 위한 이온빔 장치 개발 연구에 많은 관심이 있어 새로운 연구 발굴에 노력이다. 부드러운 성격의 소유자로 항상 화기애애한 연구 분위기를 만드는 데 기여해오고 있다.
김동석
선임연구원
김동석 선임연구원은 질화갈륨 반도체 분야를 10년 이상 연구해왔다. 연구원에 입원한 이후로는 질화갈륨 반도체와 양성자가속기 및 이온빔 장치를 융합한 연구주제를 기획하여 베타전지 연구와 반도체 방사선 영향 평가 연구를 수행 중이다. 이외에도 양성자·이온빔 기술을 활용하여 반도체 소자의 성능을 향상시키기 위한 연구에도 관심이 커 뼛속까지 연구자라는 소리를 듣는다. 본 연구팀을 이끄는 젊은 리더로 열린 소통과 팀원들 간의 유기적인 협업을 이끌어 연구의 어려움을 슬기롭게 해결해 나가고 있다.
석재권
선임연구원
석재권 선임연구원은 이온빔 장치 운영 및 업그레이드, 장치 활용연구를 수행하고 있다. 베타전지 연구에서는 이온빔 주입법과 열처리 공정을 담당했으며, 베타전지 소자 제작의 효율을 증가시키기 위하여 고온 이온빔 주입 시스템을 개발하였다. 최근에는 양자물질 분야 연구와 장치 개발에도 관심을 가지고 연구를 진행하고 있다. 그는 차분하고 꼼꼼함은 물론 적극적으로 업무에 참여하기에 믿음직한 팀원으로 꼽힌다.
전혜란
연구기술원
전혜란 연구기술원은 이온빔 장치의 운영과 유지보수, 성능개선 업무에 참여하고 있다. 방사선에 대한 이해도가 높으며 책임감 있는 자세로 이용자들에게 안정적인 빔 서비스를 제공하고 있다. 또한 방사성동위원소취급자 일반면허 취득 당시에 획득한 방사성동위원소 관련 지식을 본 연구에 활용하기도 하였으며 매사에 적극적인 태도로 임하는 본 연구팀의 귀여운 막내이다.
윤영준
박사후연구원
윤영준 박사후연구원은 방사선 기반 반도체 응용 분야에 관심을 갖고 팀에 합류했다. 반도체 소자 분야에 입자빔 기술을 접목하여 전자소자 성능 향상 및 방사선 영향 평가 연구를 수행하고 있으며 베타전지 연구에서는 반도체 시뮬레이션 기반의 베타전지 구조 설계 및 성능 최적화 작업을 수행하였다. 늘 새로운 지식을 배우는 것에 관심이 많으며 그 지식을 연구 수행에 활용하고자 많은 노력을 기울이고 있다.
