포항가속기연구소
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1. 개요
포항가속기연구소는 1988년 포항제철과 포항공과대학교에 의해 설립된 방사광가속기 연구소이다. 1994년 포항방사광가속기(PLS-I)를 준공하고, 1995년부터 방사광 이용 연구를 시작했다. 2009년부터 PLS-II 성능 향상 사업을 통해 가속기를 개선했으며, 2015년에는 4세대 방사광가속기인 PAL-XFEL을 완공했다. PAL-XFEL은 3세대 방사광가속기보다 훨씬 밝은 빛을 내며, 기초 과학 및 첨단 산업 연구에 기여할 것으로 기대된다.
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| 포항가속기연구소 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 위치 | 대한민국 경상북도 포항시 남구 지곡동 |
| 좌표 | 36°01′00″N 129°22′00″E |
| 종류 | 연구소 |
| 설립 | 1988년 |
| 웹사이트 | 공식 웹사이트 |
| 설명 | |
| 개요 | 포항가속기연구소(Pohang Accelerator Laboratory, PAL)는 대한민국 경상북도 포항시에 위치한 연구소이다. |
| 역사 | 1988년: 연구소 설립 1994년: 3세대 방사광가속기 건설 완료 2016년: 4세대 방사광가속기 건설 완료 |
| 주요 시설 | 3세대 방사광가속기 4세대 방사광가속기 |
| 연구 분야 | 물리학 화학 생물학 재료과학 나노기술 |
2. 연혁
포항가속기연구소는 1988년 5월 포항공과대학교 부설연구소로 설립된 이후, PLS-I, PLS-II, PAL-XFEL 등 다양한 방사광가속기 시설을 건설 및 운영해 왔다.
2. 1. PLS-I (1988년 ~ 2010년)
| 연도 | 내용 |
|---|---|
| 1988. 04 | 방사광가속기 건설본부 발족 (포철/포항공과대학교) |
| 1988. 05 | 포항가속기연구소 설립 (포항공대부설연구소) |
| 1989. 07 | 부지조성공사 착공 (약 200000m2) |
| 1989. 12 | 산업정책심의회에서 사업계획 및 정부지원(600억원) 확정 |
| 1991. 02 | 건설본부 해체, 포항공과대학교에서 독자적으로 사업 추진 |
| 1991. 04 | 방사광가속기 건물공사 착공 |
| 1993. 12 | 선형가속기 설치 완료 |
| 1994. 08 | 저장링 설치작업 완료 |
| 1994. 12 | 포항방사광가속기 준공 (PLS-I) |
| 1995. 02 | 방사광가속기공동이용 연구사업지원규정 제정 (과기처 훈령 제399호) |
| 1995. 09 | 방사광이용연구 개시 |
| 1996. 12 | 운영기금 200억원 포철 출연 |
| 1997. 11 | 빔라인 2기 준공 (총 8기 보유) |
| 1998. 06 | 방사광가속기공동이용연구사업지원규정 개정 (과기부 훈령 제 10호) |
| 1998. 12 | 빔라인 2기 준공 (총 10기 보유) |
| 2001. 11 | 저장링 1/2구간 증축완료 |
| 2001. 12 | 방사광이용 우수연구자에 대한 심계과학상 제정 |
| 2008. 12 | 빔라인 28기 운영중 (’95년 9월 개방 이래 15,000여 명의 과학자와 기술자가 4,396건의 연구과제 이용) |
2. 2. PLS-II (2009년 ~ 현재)
2009년 1월부터 총 3개년에 걸쳐 방사광가속기 성능 향상(PLS-II) 사업이 시작되었다.[1] 2010년 12월 PLS-I 가동이 종료되고 PLS-I 장치 해체가 시작되었다.[1] 2011년 6월 PLS-II 장치 설치가 완료되었고,[1] 2012년 3월부터 PLS-II를 이용한 지원이 재개되어 빔라인 30기를 보유하게 되었다.[1]2. 3. PAL-XFEL (2011년 ~ 현재)
PAL-XFEL영어은 4세대 방사광 가속기로, 2011년부터 건설이 시작되어 현재까지 운영되고 있다. 주요 연혁은 다음과 같다.| 날짜 | 내용 |
|---|---|
| 2013년 5월 | PAL-XFEL영어 (4세대 방사광 가속기) 착공[1] |
| 2015년 12월 | PAL-XFEL영어 완공[1] |
| 2016년 4월 | PAL-XFEL영어 시운전 성공[1] |
| 2016년 6월 | PAL-XFEL영어 0.5nm 파장의 X-선 자유전자 레이저 발생 성공[1] |
'''포항방사광가속기'''(Pohang Light Source; PLS)는 범국가적 공동연구시설로 에너지가 25억 eV에 달하는 제3세대형 방사광가속기이다.[1] 경상북도 포항시 지곡동에 있으며, 1994년 12월에 세계에서 5번째로 제3세대 방사광가속기로 완공되었다.[1] 대한민국의 방사광가속기는 포항방사광가속기가 유일하다.[1] 2009년 성능 향상 사업을 시작하면서 해체한 기존 시설은 '''PLS-I''', 이후는 '''PLS-II''' 로 불린다.
3. PLS, 포항방사광가속기
1994년 12월에 탄생된 포항방사광가속기(PLS)는 21세기 한국과학기술을 선도하는 중요한 첨단연구시설이다. 조성된 부지는 축구경기장 약 20개를 합한 크기이며 6개동의 건물로 이루어져있다.[2]
포항방사광가속기(PLS)는 전자를 2.5GeV로 가속시키는 선형가속기, 가속된 전자를 원형 궤도 속에서 10시간 이상 회전시켜 방사광을 발생시키는 저장링, 그리고 원하는 빛(방사광)을 실험장치까지 이끌어내는 빔라인 및 실험장치 등으로 구성되어 있다. 현재 정부의 지원을 받아 공개과제는 심사를 통해 하루 10만원, 비공개과제는 하루에 150만원의 비용으로 빔라인을 배정받아 이용할 수 있다.
3. 1. 건설 과정
1988년 포스코와 정부의 지원을 받아 건설이 시작되어, 1994년 12월에 준공되었다. 초기 건설 비용은 약 1500억원 규모였으며, 포스코가 60%를 부담하고 나머지는 정부가 지원했다.[1]
1989년 7월 28일, 포항시 남구 지곡동에 총 20만 평 부지를 매입하여 6만 5천 평의 부지조성공사를 착공하였다. 1991년 4월 1일 건물착공에 들어가 1993년 9월 30일 완공함으로써 약 4년 5개월 만에 주요 건설공사를 완료하였다. 1994년 7월에 길이 165m의 선형가속기와 둘레 280m의 저장링, 그리고 X-선 산란빔라인 1기와 진공자외선 빔라인 1기를 건설한 후, 9월에 시험가동에 돌입하여 시운전을 성공적으로 마쳤다. 그해 12월 7일에 포항방사광가속기의 건설을 완료하였다.
준공 후 약 10개월간 준비기간을 거쳐 1995년 9월 1일에 방사광을 이용한 연구를 수행할 수 있는 빔라인 2기를 국내외 연구자들에게 개방하였다.[1] 1994년 12월 24일에 전자에너지 20억 전자볼트와 300mA가 넘는 전류로 첫 운전에 성공하였고, 1995년 9월부터 국내 및 해외 이용자에게 빔타임을 제공하기 시작했다. 2000년부터 전자에너지를 25억 전자볼트로 운전하고 있다.
3. 2. 시설 현황
포항방사광가속기는 전자를 빛의 속도에 가깝게 가속시키는 길이 165m의 선형가속기, 가속된 전자를 초진공 통로에 저장시키는 둘레 280m의 저장링, 방사광을 이용해 각종 실험을 하는 여러 종류의 빔라인으로 구성되어 있다.[1]
빔라인은 사용하는 에너지 영역에 따라 크게 자외선 빔라인과 X-선 빔라인으로 나뉜다. 자외선 빔라인에서는 주로 기체 상태 물질이나 고체 표면의 구조, 화학적 결합 구조, 자기적 성질 등에 관한 실험을 한다. X-선 빔라인에서는 주로 물질 내부의 결정 구조, 결정 결함, 원자 배열 등에 대한 실험을 한다. 실험 장치에는 실험 목적에 맞게 시편을 조정하는 시편 고정대와 검출기가 설치되어 있다. 방사광 실험을 위해 방사광을 모으는 반사 거울, 방사광을 선택하는 단색화 장치, 크기를 조절하는 슬릿, 방사광의 모양을 관찰하는 진단 장치 등 다양한 광학 장치가 있다. 현재 31기의 빔라인이 운전 중이며, 더 많은 빔라인이 건설되고 있다.
3. 3. 연구 성과
1995년 9월 개방 이후 15,000여 명의 과학자와 기술자가 포항방사광가속기를 활용하여 4,396건의 연구과제를 수행하였다. 그동안 가속기를 활용한 우수한 연구 성과들이 네이처(Nature) 커버스토리로 게재되는 등 국내·외 학술지에 2,200여 편 이상의 논문이 발표되었으며, 산업적으로도 광통신 소자의 비파괴분석, 전자제품 소자·철강제품 등의 생산 공정에서 불량률을 낮추는 기법 개발 등 다양하게 활용되고 있다.
4. PAL-XFEL, 포항 4세대 방사광가속기
PAL-XFEL은 포항가속기연구소의 4세대 방사광가속기이다. 기존 3세대 방사광가속기보다 훨씬 밝은 빛을 이용하여 더욱 정밀한 연구를 수행할 수 있다. 3세대 방사광가속기가 의료용 X선 보다 100만 배 밝았다면, 4세대 방사광가속기는 3세대 보다 1억 배 더 밝고, 태양보다는 100경 배 더 밝다.[4][5]
4. 1. 건설 및 특징
PAL-XFEL(Pohang Accelerator Laboratory X-ay Free-electron Laser)은 가칭 '포항 4세대 방사광가속기'로 불리는 시설로, 2011년부터 건설을 시작하여 2015년에 완공된 방사광 가속기이다.미래창조과학부가 4.038조원, 경상북도와 포항시가 2600억원을 투입하여 건설하였다. 2011년 nm광가속기가 시운전 후 레이저 발생에 성공한 것은 세계에서 미국, 일본에 이은 3번째이다. 이는 미국이 2년, 일본이 4개월 정도 걸린 것에 비하면 빠른 시간 안에 이룬 것이다.[4][5]
기존 3세대 방사광가속기가 의료용 X선 보다 100만 배 밝았다면, 4세대 방사광가속기는 3세대 보다 1억 배 더 밝고, 태양보다는 100경 배 더 밝다.[4][5]
4. 2. 기대 효과
PAL-XFEL(포항 4세대 방사광가속기)은 신물질, 신약 개발, 생명 현상 연구 등 다양한 분야에서 획기적인 발전을 이끌 것으로 기대된다. 미래창조과학부는 4.038조원, 경상북도와 포항시는 2600억원을 투자하여 건설하였다. PAL-XFEL은 3세대 방사광가속기보다 1억 배 더 밝고, 태양보다는 100경 배 더 밝은 빛을 낸다.[4][5]참조
[1]
문서
충북 오창의 방사광가속기가 2번째로 구축될 예정이다.
[2]
웹사이트
연구소 소개 - 시설 소개
http://pal.postech.a[...]
[3]
뉴스
1994년 포항방사광가속기 완공
http://www.fnnews.co[...]
파이낸셜뉴스
2008-01-01
[4]
뉴스
포항 4세대 방사광가속기, X선 자유전자레이저 발생 첫 성공
http://www.dongascie[...]
동아사이언스
2016-06-29
[5]
웹사이트
4세대 방사광가속기 소개
http://pal.postech.a[...]
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