노창현(뒷줄 왼쪽부터) UST 교수, 미구타 파우스틴 응굴리미 UST 박사과정생, 카말 아스가르 UST 박사과정생, 김시온 UST 통합과정생.[UST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국 국가연구소대학 외국인 유학생이 재료과학 분야 상위 1% 국제학술지에 1저자로 논문을 게재하는 성과를 올렸다.

과학기술연합대학원대학교(UST)-한국원자력연구원(KAERI) 스쿨 원자력과학기술 전공 노창현 교수(교신저자), 카말 아스가르 박사과정생(제1저자) 연구팀은 차세대 방사선 검출 소재에 대한 총설 논문을 4월 발표했다.

이번 연구논문은 재료과학 분야 상위 1%의 학술지 ‘프로그레스 인 머티리얼스 사이언스(Progress in Materials Science, Impact Factor: 40.0)’ 4월호에 게재되며 학술·연구·산업적으로 높은 가치를 입증했다.

연구팀은 핵분열 과정에서 생성되는 다양한 방사선 핵종과 알파·베타·감마·중성자 등의 방사선 물질 간의 상호작용 이해를 바탕으로, 최첨단 소재들이 어떻게 방사선 검출 기술을 혁신하고 있는지를 밝혀냈다.

대표적으로 차세대 반도체 소재로 주목받는 ‘할라이드 페로브스카이트’는 고에너지 감마선에 대한 반응 감도와 빛 출력 효율이 뛰어나 정밀한 방사선 분석에 탁월함을 밝혔으며, 수 나노미터 크기의 초미세 반도체 입자인 ‘양자점’은 빠른 방사선 반응 속도와 조절 가능한 광특성을 바탕으로 소형유연 장비 제작에 적합함을 확인했다.

또한 ‘금속-유기 골격체(MOFs)’는 내부에 미세한 공간을 가진 스펀지 같은 구조를 설계할 수 있어, 마치 체로 거르듯 특정 방사선만 선택적으로 흡수하고 검출할 수 있는 일종의 ‘발광 스펀지’ 역할을 할 수 있음을 확인했다.

또 자연계에 없는 나노 크기의 인공 패턴으로 만든 ‘’메타물질’을 활용하면 사방으로 퍼져나가던 방사선을 센서 쪽으로만 꺽이도록 유도할 수 있음을 밝히고, 기존의 한계를 극복한 초고효율 방사선 검출기 구현이 가능함을 제시했다.

이외에도 저비용 대면적화 가능한 ‘유리’, 고온고방사선 환경에서 끄떡없는 ‘세라믹’, 피부 부착 가능한 ‘하이드로겔’ 등은 극한 환경부터 웨어러블 기기까지 방사선 검출기 개발 범위를 획기적으로 넓힐 수 있음을 밝혔다.

연구팀은 향후 원자력 시설의 안전 모니터링, 방사선 보안, 의학·우주·국방 등 방사선이 발생하는 다양한 산업 영역에 적용되어 혁신적 제품 개발로 이어질 수 있음을 제시했다.

카말 아스가르 UST 박사과정생은 “이번 연구는 빠르게 발전하는 방사선 검출용 첨단 소재 연구를 통합한 결과”라며 “원자력 분야 정밀성과 안전성이 중요해진 만큼, 이번 성과가 실제 현장에 적용 가능한 고효율·고신뢰성 방사선 검출 시스템 개발의 초석이 될 것으로 기대한다”고 전했다.