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계측 제어 요소 원천기술

국내외 기술개발 수준 및 현황

KAERI 에서 광섬유를 활용한 센서 기술 연구를 시작하였지만 시제품을 구 입하여 적용하는 수준으로 광섬유 자체를 Grating 하거나 수광부 소자 및 회로 자체에 대한 원천연구는 부족한 실정임.

INL, UTK 등 미국 내셔널 연구소와 대학들은 센서 원천 기술 개발을 위해 심도 깊은 연구를 지속적으로 해오고 있음. 특히 INL 의 Instrumentation 연 구팀은 10여 년간 초소형 중성자 센서를 개발해 오는 등 차세대 원천기술 확보에 주력하고 있음.

중국 등을 중심으로 풍부한 컴퓨터 전공 인력들을 활용하여 원자력 분야에 적용하며 계측 신호 분석 연구도 최근 시작한 바 있어 국내 기술이 뒤쳐질 우려가 있음.

버클리, 미시간 대학교 등 원전에 적용 가능한 극한 환경 동작 방사선 회로 기술들을 연구하고 있으나 시작 단계로 원천 기술의 선점이 필요함.

독일 대학, 스페인 연구소, 미국 스탠퍼드 등 의료용 방사선 계측용 집적회 로 설계기술은 활발히 연구되고 대형 의료기기 회사인 지멘스, GE, 필립스 등에서 제품화 되고 있으나 원자력 적용에 가능한 기술개발은 아직 미비한 상태임.

미국 NASA 및 유럽 항공우주국 등을 중심으로 대형 연구비 투자를 통해 우 주 방사선에 강한 전자회로 기술은 많이 연구되었으나 원자력 환경에 적합 한 기술은 그 요구수준이 10배에서 100배 높아 기술 개발이 필요함.

미국, 중국 등을 중심으로 풍부한 전자/컴퓨터 전공 인력들을 활용하여 원 자력 분야에 적용 가능한 계측회로 연구가 수행 중으로 있어 국내 기술이 뒤쳐질 우려가 있음.

미래동향 예측

원전 기술 중 계측기 (센서 및 시스템) 의 원천 기술은 자립이 전혀 이루어 지지 않은 상태로 해외 선진 연구/산업 기관과 기술 격차가 벌어질 수 있음.

특히 근래 IoT 기술의 발전으로 새로운 센서 패러다임이 나오는 현시점에 집중 연구를 통해 기술을 선점할 필요가 있음.

계측 제어 요소 원천 기술은 원자력 발전 뿐만 아니라 의료, 자동차, 우주, 국방 관련으로 쉽게 응용될 수 있고 경제적 파급 효과도 클 것으로 예상됨 으로 기술을 선제적으로 선점하여 시장을 주도하여야 함.

기술개발 수행체계

계측 제어 요소 원천 기술은 각종 재료, 물리적 분석, 신호 처리 회로 설계 기술, 계측 신호 분석 알고리즘 기술 등 다분야의 통합 연구가 필요한 분야 로서 각 기술을 보유 또는 개발 그룹의 효율적인 연계 수행 체계가 중요함.

산⦁학⦁연 공동연구체계를 구축할 필요가 있음.

세부기술의 구성 및 주요 내용

항목 주요 내용 개발대상 핵심 요소기술

Ÿ 고온 광섬유 온도/방사선 계측 센서 기술

Ÿ 광섬유 Grating 기법을 이용한 온도 및 방사선 센싱 기법

Ÿ 광섬유 코팅 및 반사율(투과율) 소자를 이용한 원천 기술 확보

Ÿ 특정 광섬유에 적합한 발광 및 수광부 반도체 설계 기술 확보

Ÿ 광섬유 내방사선/내환경 능력

Ÿ 검출 출력 회로 설계 기술 확보

Ÿ 광기반 신호 전송 선로 개발

Ÿ 무전원 초음파 온도/방사선 센서 기술

Ÿ 무전원 센서 기술을 확보를 통하여 전원 상실 사고나 유선을 설치하기 어려운 위치에 센서 배치

Ÿ 초음파를 이용하여 센서 신호를 외부로 전송하여 무선 센싱의 원천 기술 확보

Ÿ 온도, 방사선 등 필수 정보를 계측할 수 있는 센서 원천기술 확보

Ÿ 무전원/초음파 센서 핵심 기술 개발

Ÿ 잡음 간섭 최소화를 통한 초음파 신호 센싱 기술 Ÿ 온도/방사선 센싱으로

원자로 상태 감시 기술

Ÿ Neural Network 를 이용한 계측 스펙트럼 획득

Ÿ 현존 단일 계측 기술로는 중성자, 감마선 등의 구분이 원활하지 않음.

Ÿ 핵종 판별을 위해서는 수분의 최소 계측 시간이 필요함.

Ÿ Neural Network 알고리즘 적용으로 실시간 핵종 판별 및 계측 스펙트럼 분석 기술 확보

Ÿ 계측 데이터 분석 기술 Ÿ 방사선 신호 분석과 Neural

Network 알고리즘 융합

Ÿ 반도체 기반 방사선 센서 기술

Ÿ 초소형 반도체 센서를 통해 방사선 직접 측정에 활용

Ÿ 소자(SiC) 개발이 아닌 기존 사용 반도체 공정을 이용하여 방사선 센서 (SiPM) 설계

Ÿ 출력 회로까지 통합된 on-chip 형태의 집적 센서 기술 확보

Ÿ 상용 반도체 기술 기반 방사선 센서 설계 능력 Ÿ 센서 및 출력 회로의

on-chip 설계 기술 Ÿ 대면적 센서 설계 기술