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원자로해석
원자력 발전은 우라늄 등과 같은 핵분열성 물질이 중성자와 반응할 때 발생하는 에너지를 이용한다. 이 때, 중성자는 원자로 노심 내부에서 조절 가능할 정도로 안전하게 유지되어야 하며, 이를 위해서는 노심 내 중성자 거동현상을 정확히 예측할 수 있어야 한다. 원자로해석 분야는 원자력 발전소의 핵심부분인 원자로 노심내 핵분열 반응에 의한 핵에너지 발생 및 핵특성 해석을 위한 중성자 입자 거동에 관한 연구를 수행한다. 중성자 거동의 물리적 현상에 대한 이론적 지식을 바탕으로, 입자 거동 시뮬레이션 기법을 개발하고 원자로 노심 내 발생 입자에 대한 거시적 현상을 해석한다. 입자수송, 원자로심 설계, 원자로 차폐해석 연구 등이 주된 연구분야이며, 최근에는 전산도구의 비약적인 발전으로 통계적 방법을 이용한 입자 거동 해석 기법 개발이 중점적으로 연구되고 있다.
열수력
원자력 발전의 중요 관심사 중 하나인 안전성 문제는 원자력 발전소의 각 계통에서 일어나는 열수력 현상과 밀접한 관련을 지닌다. 이러한 원자로의 안전성은 유체역학, 열역학, 열전달, 이상유동 등과 같은 학문적 기반위에 실험 및 수치해석과 같은 실제적 도구를 사용하여 확보될 수 있다. 원자로 열수력학 분야는 열유체 시스템 및 다양한 열수력 현상에 대한 최신 공학기법을 바탕으로 원자력 발전소의 열수력 현상 분석과 실험 및 사고해석에 관한 연구를 수행한다. 특히 사고해석의 경우 설계기준사고 분석과 중대사고 분석으로 분류되는데, 중대사고 분석 및 관련 해석모델의 평가를 통해 규제기술 개발의 기반을 마련하고 있다. 최근에는 원자력 에너지 수요가 다양해지고 전산해석 코드기술이 발달함에 따라, 중소형 및 신형 원자로 설계를 위한 실증실험과 원자력 발전소 안전성 분석 연구가 활발히 수행되고 있다.
원자로재료
21세기를 맞이하여 신 성장 동력 및 환경 친화적 에너지원으로서 원자력의 역할이 크게 신장되고있으며 이에 부응하기 위해서 원자로 재료/화공분야의 기술개발이 전 세계에서 다양하게 이루어지고 있다. 특히, 원자력 발전의 경제성 증진을 위해 고 연소 장주기 운전으로 가면서 핵연료와 피복관의 성능 향상 및 신뢰도 제고가 요구되고 있으며 사용 후 핵연료에 대한 대비 또한 시급한 실정이다. 원자로재료 분야는 원자력 발전 핵심 재료인 핵연료와 피복관 재료에 관한 전반적인 연구를 수행한다. 고성능 고효율의 원자로 재료 개발뿐만 아니라 특히, 이들 재료에 관한 물성 및 성능현상에 대한 지식을 기반으로 원자로 내 연소 중 조사거동 해석 및 건전성을 평가한다. 최근에는 사용후핵연료의 중간저장을 위한 건전성 평가와 차세대원자로를 위한 핵연료 및 구조재료 개발이 중점적으로 연구되고 있다.
원자력안전
대중 및 환경을 보호하고 지속가능한 원자력의 이용을 위해서는 원자력의 안전을 최우선적으로 확보하여야 한다. 특히 2011년 후쿠시마 원자력발전소 사고 이후 원자로 안전성 확보 및 검증을 위한 원자력안전해석 분야는 크게 각광받고 있다. 원자력 안전해석 분야는 크게 원자로 안전성 해석, 열수력 학적 안전성 해석, 관련 기기 안전성 검증 등을 포함하는 결정론적 안전성 해석 분야와 발생 가능한 주요 사고 시나리오에 대한 발생 빈도와 이에 따른 영향을 분석하는 확률론적 안전성 해석 분야로 나누어진다. 최근에는 신형 원자로의 고유 안전성을 확보하기 위한 피동안전계통, 노심용융사고가 발생한 경우에라도 노심용융물의 환경 확산을 방지하기 위한 사고대처설비와 더불어 리스크 정보이용 규제 기술개발과 적용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
방사선해석
방사선에는 방사성동위원소에서 방출되는 감마선, 알파선, 베타선이 있으며, 그 밖에 가속기를 통해 생성되는 전자선, 엑스선, 하전입자선 그리고 원자로에서 발생하는 중성자 등이 있다. 이러한 방사선은 원자력발전소뿐만 아니라, 산업분야, 의학분야, 물리 화학 신소재 연구 등 여러 분야에서 다양하게 이용되고 있다. 유용한 방사선을 효과적이고 안전하게 이용하기 위해서는 방사선 입자수송 현상을 이해하고 그 거동을 정밀하게 분석하는 작업이 반드시 선행되어야 한다. 방사선 해석 분야에서는 몬테칼로 방사선수송 전산모사, 정밀 방사선 측정 및 영상화 기술 등이 주된 연구분야이며, 최근에는 양성자 치료에 따른 환자 체내 선량분포 검증 기술, 삼차원 방사능 탐지를 위한 고성능/다목적 영상장치 개발과 관련된 연구가 중점적으로 수행되고 있다.
방사선계측
방사선계측 기술은 원자력발전, 방사선의료, 환경방사선 등 방사선 응용 기술 전반에 대한 핵심적인 요소로서 현대인의 안전한 생활환경 유지와 방사선의 혁신적인 이용을 선도하며 최첨단 기술 개발, 물리 및 화학 연구를 주도하는 기술이다. 이는 원자력발전소에서의 열중성자 계측, X-선 및 PET와같은 의료용 장비, 정밀 두께 측정 등 비파괴 시험 산업시설에 사용되고 있으며, 환경방사선 감시기술개발, 방사선 기술의 각종 산업 분야에의 적용, 각종 원자력 및 방사선 시설에 적용되는 검출시스템의 최적화 등이 주된 연구 분야이다. 최근에는 방사선 계측 기술이 기반이 되는 시설로, 건설 예정 중인 중이온 가속기 시설 내 장비에 대한 기술 적용과 4세대 원자력발전소 및 핵융합 연구에 필수요소로 자리 잡고 있는 중성자 정밀 계측 기술 개발이 주목받고 있다.
방사선의료/응용
방사선 의료 응용 분야는 의료과학 분야에서 중요한 역할을 하고 있으며, 최근에는 각종 첨단의료장비를 이용한 각종 질병에 대한 정확한 영상진단과 방사선을 이용한 암 치료 등의 여러 측면에서 국민의 건강과 복지에 기여하였다. 방사선 의료 응용에서는 투시조영검사, 전산화단층검사(CT), 자기공명영상(MRI), 초음파검사기술(US), 디지털영상(DR)등 진단분야와 선형가속기(LINAC), 감마나이프, BNCT 등의 방사선치료분야, 핵의학 등의 분야가 있으며, 최근에는 컴퓨터를 이용한 초정밀 진단,CT-MRI 이점을 접목시킨 퓨전 영상장치, 방사성추적자를 이용한 뇌과학 및 분자영상, 선량 평가에 사용되는 인체팬텀 개발 등의 연구가 중점적으로 수행되고 있다.
방사선방호
2011년 기준으로 국내 21기의 원자력발전소가 운영 중에 있고 방사선동위원소 및 방사선발생장치를 사용하는 기관의 수는 4,615 기관에 달하고 있으며, 이는 꾸준한 증가추세에 있다. 따라서 유익한 방사선 이용을 부당하게 제약하지 않으며 작업종사자 및 주민 그리고 환경을 적절히 보호하기 위한 방사선 안전 연구를 체계적으로 수행할 필요가 있다. 방사선 안전 분야에서는 방사성물질의 환경거동 평가, 방사선 작업종사자 및 일반인에 대한 내외부 피폭선량평가를 기반으로 하여 방사선 이용시설의 방사선 방호와 방사선 영향평가 등을 수행한다. 또한 국제 동향과 기준 등을 검토하여 국내 실정에 반영 함으로써 합리적인 규제 기준을 마련하기 위한 노력을 기울이고 있다. 최근에는 ICRP 103 신권고가새로 발간됨에 따라 기존의 선량평가체계에 최신 데이터를 반영하여 선량평가를 수행하는 연구가 활발히 진행되고 있다