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원자력연, 세계최고 성능 전자기파 관측기기 개발 성공

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원자력연, 세계최고 성능 전자기파 관측기기 개발 성공

대역폭 1테라헤르츠 초고속 오실로스코프 개발 성공

한국원자력연구원 연구진이 전자기파를 관측하기 위해 초고속 오실로스코프를 조정하고 있다. 사진=한국원자력연구원 이미지 확대보기
한국원자력연구원 연구진이 전자기파를 관측하기 위해 초고속 오실로스코프를 조정하고 있다. 사진=한국원자력연구원
한국원자력연구원이 세계최고 성능의 오실로스코프(전자기파 정밀관측기기) 개발에 성공했다.

원자력연구원은 1테라(10의 12승) 헤르츠의 대역폭과 초당 75.7테라샘플링의 속도로 빛의 파형을 왜곡없이 관측할 수 있는, 현존 세계 최고 성능의 초고속 오실로스코프를 개발했다고 21일 밝혔다.

오실로스코프는 심전도 모니터와 같이, 눈으로는 볼 수 없는 물리현상을 전압 또는 전류로 바꿔 실시간으로 모니터에 그려내는 전자기파 정밀 측정기기이다.

물리, 화학, 기계, 재료, 토목, 의학, 농업 등 다양한 분야에서 측정을 위한 핵심장비로 활용되고 있다.

전자기파의 파형을 기존보다 10배 정밀하게 관측할 수 있어 향후 전자기파 연구에 다양하게 활용될 것으로 기대한다.

이번 연구성과는 국제 저명 학술지인 '네이처 커뮤니케이션즈'에 지난달 게재됐다.

이번에 원자력연구원이 개발한 초고속 오실로스코프는 기존 오실로스코프와 구조부터 다르다.

기존의 오실로스코프는 두 전극 사이를 통과하는 전자빔이 측정하고자 하는 전자기파에 의해 휘는 궤적을 연속적으로 측정하는 원리로 작동한다.

이에 반해 새로 개발된 오실로스코프는 금속판 사이 작은 틈을 통과하는 전자기파를 가로 막대 형태의 전자빔이 도장 찍듯 한 번에 기록한다. 얇은 전자빔이 전자기파의 찰나를 정확히 잡아내 더 넓의 범위의 주파수를 측정할 수 있는 것이다.

관건은 빔을 얇게 유지하는 기술인데 연구진은 전자빔을 빛의 속도까지 가속해 전자들 간의 밀어내는 힘을 상쇄시킴으로써 두께를 7.5마이크로미터까지 압축, 1테라헤르츠 주파수의 전자기파 파형을 측정하는데 성공했다.

원자력연구원 이기태 초고속방사선연구실장은 "이번 성과로 1테라헤르츠 주파수로 빠르게 진동하는 전자기파의 정보를 실시간 관측하는 기술을 확보했다"며 "지속적인 연구를 통해 다양한 물리현상을 더 자세히 측정하고 이해하는데 기여하겠다"고 말했다.


김철훈 글로벌이코노믹 기자 kch0054@g-enews.com