전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
전국 대전·세종·충남

속보

더보기

KAIST-원자력연, 초고속 전자카메라 성능 높여

기사입력 : 2021년03월05일 10:00

최종수정 : 2021년03월05일 10:00

[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = 국내 연구진이 초고속 전자카메라(전자회절장치)의 성능을 한층 더 높였다.

KAIST는 기계공학과 김정원 교수 연구팀이 한국원자력연구원 초고속 방사선 연구실과 극초단 전자 펄스의 타이밍을 10펨토초(100조분의 1초) 안정도로 측정하고 제어하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

이 기술을 이용하면 초고속 전자 회절(ultrafast electron diffraction, UED) 기법의 분석 능력을 크게 개선해 그래핀 등의 2차원 물질과 같은 첨단 물질들의 새로운 성질들을 규명할 수 있는 핵심 기술이 될 것으로 기대된다.

전자 펄스의 타이밍을 측정하고 안정화하는 기술의 개념도[사진=카이스트] 2021.03.04 memory4444444@newspim.com

극초단 전자 펄스를 기반으로 한 회절 분석 기법(UED)은 전자 펄스의 짧은 펄스폭(수십 펨토초)과 광속에 가까운 속도(99.2%)를 활용해 태양광 소자, 차세대 전기·전자 소재 개발 등 미래 첨단 산업 분야를 위한 연구에 활용되고 있다.

원자력연구원은 이미 세계에서 가장 성능이 우수한 전자카메라를 보유하고 있다. 이 기술 개발로 기존 전자 회절 기법의 분해능 개선뿐만 아니라 이전에는 불가능했던 원자 내의 전자 동역학 관측에도 도전하게 됐다.

기존의 전자 펄스의 타이밍 안정화 기술들은 전자를 생성하는 고주파 마이크로파 신호와 레이저를 개별적으로 안정화했으나 전자 펄스 자체의 타이밍을 장시간 안정화하지는 못하는 한계점이 있었다.

연구팀은 이러한 한계들을 극복하기 위해 테라헤르츠파 스트리킹(streaking) 기술로 전자 펄스의 타이밍을 측정하고 제어하는 시스템을 구현했다.

이러한 테라헤르츠파 스트리킹 기술의 선결 조건으로 먼저 전자 펄스를 발생시키는 데 필요한 레이저와 마이크로파 신호들의 정밀한 측정과 제어가 이뤄져야 한다.

이를 위해 레이저와 마이크로파 간의 정밀 동기화 시스템, 광 펄스의 모니터링 시스템, 자석 기반 전자 펄스 압축 시스템 등 다양한 레이저-마이크로파-전자빔 안정화 장치들을 하나씩 구현하고 최적화했다.

최종적으로 측정한 전자 펄스와 테라헤르츠파 사이의 시간 차이는 모터를 활용해 제어하고 보정했으며 그 결과 세계 최초로 전자 펄스의 타이밍을 5.5펨토초 수준으로 4600초 동안 안정화할 수 있었다. 이는 기존의 세계 최고 성능보다 4배 이상 향상된 시간 안정도다.

KAIST 기계공학과 김정원 교수[사진=카이스트] 2021.03.04 memory4444444@newspim.com

김정원 교수는 "지속적으로 이뤄지고 있는 전자 펄스의 타이밍 안정도 개선과 초고속 전자카메라의 성능 향상이 다양한 태양광 소재 개발이나 전자구름 관측 등 차세대 기초 및 산업 연구 수요를 맞출 수 있을 것ˮ이라고 말했다.

이번 연구는 한국원자력연구원 주요사업과 한국연구재단 중견연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

신준호 박사(원자력연구원)가 제1 저자로서 KAIST 박사과정 중 수행한 연구 결과를 발표한 이번 성과는 국제학술지 '레이저 앤드 포토닉스 리뷰즈(Laser & Photonics Reviews)' 지난 2월 11일 2월호 표지논문으로 실렸다.

memory4444444@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
李대통령, 이시바 총리와 전화통화 [서울=뉴스핌] 이영태 선임기자 = 이재명 대통령은 9일 이시바 시게루(石破茂) 일본 총리와 25분간 취임 후 첫 전화통화를 갖고 성숙한 한일관계 구축에 의견을 같이했다. 강유정 대변인은 이날 오후 용산 대통령실 브리핑에서 "이 대통령은 9일 오후 이시바 시게루 일본 총리와 약 25분간 첫 통화를 가졌다"며 이같이 밝혔다. 이 대통령이 지난 4일 취임 이후 해외 정상과 전화 통화를 한 것은 지난 6일 도널드 트럼프 미국 대통령에 이어 이시바 총리가 두 번째다. 이재명 대통령이 9일 이시바 시게루(石破茂) 일본 총리와 취임 후 첫 전화통화를 갖고 있다. 2025.6.9 [사진=이재명 대통령 X] 먼저 이 대통령은 이시바 총리의 대통령 취임 축하에 사의를 표하고, 오늘날의 전략적 환경 속에서 한일관계의 중요성이 더욱 증대되고 있음을 강조했다. 아울러 "한일 양국이 상호 국익의 관점에서 미래의 도전과제에 같이 대응하고 상생할 수 있는 방향을 모색해 나갈 수 있기를 기대한다"고 말했다. 강 대변인은 "양 정상은 상호 존중과 신뢰, 책임 있는 자세를 바탕으로 보다 견고하고 성숙한 한일관계를 만들어 나가자는 데 의견을 모았다"며 "특히 한일 국교 정상화 60주년을 맞는 올해, 양국 국민들 간의 활발한 교류 흐름에 주목하면서 당국 간 의사소통도 더욱 강화해 나가자고 했다"고 전했다. 또한 "양 정상은 그간 한미일 협력의 성과를 평가하고, 앞으로도 한미일 협력의 틀 안에서 다양한 지정학적 위기에 대응해 나가기 위한 노력을 더해 나가자고 했다"고 부연했다. 양 정상은 향후 직접 만나 한일관계 발전 방향을 비롯한 상호관심사에 대해 심도있는 대화를 나누기로 했다. 이재명 대통령이 9일 이시바 시게루(石破茂) 일본 총리와 취임 후 첫 전화통화를 갖고 있다. 2025.6.9 [사진=이재명 대통령 X] 교도통신 등 일본 언론들도 이날 이 대통령과 이시바 총리가 첫 전화 통화를 했다고 일본 정부 관계자를 인용해 전했다. 일본 TBS뉴스에 따르면 이시바 총리는 이날 통화에서 "이 대통령과 한일, 한미일 협력을 활성화하고 싶다"는 의향을 전했다. 방송은 도널드 트럼프 미국 행정부의 관세정책 대응 등에 대해서도 양국 정상 간 의견이 오갔을 것으로 보인다고 보도했다. 앞서 이시바 총리는 지난 4일 기자들에게 이 대통령 취임과 관련해 "한국 민주주의의 결과이며 한국 국민의 선택에 경의를 표하고 당선과 취임을 축하드린다"고 밝힌 바 있다 이재명 정권 출범에 따른 셔틀외교 재개를 묻는 질문엔 "정부가 구성돼 기능할 수 있게 되면 한·일 정상회담을 가능한 조속히 하는 것이 좋다"고 말했다. 그는 또 올해가 한일 국교 정상화 60주년인 점을 언급하며 "이번 60주년을 계기로 이재명 대통령과 함께 한일 및 한미일 협력을 활성화하고 싶다. 이것이 (국교 정상화) 60주년의 큰 의의라고 생각한다"고 강조했다. medialyt@newspim.com 2025-06-09 14:09
사진
구름 많고 낮 더위...서울·경기 오전 소나기 [서울=뉴스핌] 박우진 기자 = 화요일 10일 전국은 대체로 구름이 많거나 흐리다가 낮에는 무더운 날씨가 나타나겠다. 중부지방과 충남은 오전 한때 소나기가 내리겠다. 기상청과 케이웨더에 따르면, 이날 전국은 서해상에 위치한 고기압의 가장자리에 들겠으나 제주도는 남쪽 해상을 지나는 기압골의 영향을 받겠다. 전국이 구름이 많거나 흐리겠다. 서울과 경기, 강원영서, 충남북부에는 오전 한때 소나기가 오겠다. 예상 강수량은 5~15mm다 아침 최저기온은 17~21도, 낮 최고기온은 22~33도가 되겠다. [서울=뉴스핌] 김학선 기자 = 봄비가 내린 22일 서울 여의도 국회 인근에서 우산을 쓴 시민들이 발걸음을 재촉하고 있다. 기상청은 이날 전국에서 봄비가 내리며 영남은 최대 80㎜, 수도권은 최대 50㎜에 달하는 많은 비가 내릴 것으로 예보했다. 2025.04.22 yooksa@newspim.com 지역별 아침 최저기온은 ▲서울 20도 ▲인천 15도 ▲춘천 18도 ▲강릉 22도 ▲대전 20도 ▲대구 20도 ▲부산 20도 ▲전주 19도 ▲광주 20도 ▲제주 19도다. 낮 최고기온은 ▲서울 26도 ▲인천 20도 ▲춘천 26도 ▲강릉 31도 ▲대전 29도 ▲대구 33도 ▲부산 26도 ▲전주 30도 ▲광주 29도 ▲제주 26도다. 미세먼지 농도는 오전에 세종, 대전, 충북에서 '한때 나쁨'을 기록하겠고, 그 밖의 지역은 '보통'을 나타내겠다. 오후에는 전국이 '보통'이다. 바다의 물결은 동해상에서 0.5~1.5m, 서해와 남해상에서 0.5~1.5m로 일겠다. krawjp@newspim.com 2025-06-10 06:22
안다쇼핑
Top으로 이동