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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.
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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.
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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.
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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