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비츠로넥스텍은 자체 개발한 80MW급 S-band 클라이스트론(모델명 K20864)이 지난 5월 포항가속기연구소 PAL-XFEL L3-S1 섹터 본 설비에서 1시간 연속운전 성능인증 시험을 최종 완료했다고 22일 밝혔다.
이번 시험은 지난해 클라이스트론 국산화 개발 및 상용화 발표 이후, 국산 클라이스트론이 실제 가속기 운전 환경에서 본 설비 적용성을 검증받은 후속 성과다. 시험동 수준의 성능평가를 넘어 PAL-XFEL 본 설비에서 진행됐다. 비츠로넥스텍의 국산 클라이스트론은 2.856GHz S-band, 80MW 출력, 4μs 펄스폭, 60Hz 반복률 조건에서 1시간 연속운전 성능을 확인했다.
클라이스트론은 고전압 전자빔의 에너지를 마이크로파 RF 에너지로 변환·증폭하는 고출력 진공관 증폭장치다. 생성된 RF 에너지는 가속관에 공급돼 전자를 고에너지로 가속시키는 에너지원으로 사용된다. 이에 따라 클라이스트론은 방사광가속기, 자유전자레이저, 중이온가속기 등 대형 연구시설의 핵심 RF 전력원으로 꼽힌다.
비츠로넥스텍은 2016년 3월 과학기술정보통신부의 '가속기핵심기술개발사업'에 선정돼 포항가속기연구소와 공동으로 클라이스트론 국산화 개발에 착수했다. 해당 프로젝트에는 정부 지원 18억원, 기업 투자 10억원 등 약 29억원이 투입됐다. 회사는 2019년 정부과제 종료 후에도 자체 예산을 추가 투입해 출력 안정화와 성능 고도화를 지속해왔다.
이번 PAL-XFEL 본 설비 성능인증을 통해 비츠로넥스텍은 기존 해외 의존도가 높았던 가속기 핵심 RF 전력원의 국산화 레퍼런스를 한층 고도화하게 됐다. 특히 80MW급 대용량 클라이스트론은 △높은 출력 안정성 △고전압 운전 기술 △정밀 진공·냉각 설계 △고주파 구조 설계 역량이 복합적으로 요구되는 장비다. 회사는 이번 성과를 기반으로 국내 가속기 핵심부품 공급망 자립에 기여하고, 향후 중소용량 클라이스트론 및 유사 고출력 RF 장비로 제품 적용 범위를 확대해 나갈 계획이다.
클라이스트론 기술은 입자가속기뿐 아니라 의료용 방사선 치료기 LINAC, 산업용 전자빔 조사 장치, 장거리 레이더, 위성 통신 등 고출력 RF 전력원이 필요한 분야로 확장 가능한 전략 기술이다. 최근에는 고출력 마이크로파 기반 안티드론 시스템 등 국방·안보 분야에서도 관련 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 회사는 향후 효율 고도화와 프로세싱 전용 시험설비 구축 등 후속 기술개발을 통해 응용 분야 확대와 양산 안정성 확보를 추진할 계획이다.
비츠로넥스텍 관계자는 "고출력 클라이스트론의 안정적 양산과 성능 고도화를 위해서는 프로세싱 전용 시험설비 등 고비용 인프라 구축이 필요하다"며 "체계적인 투자와 협력이 뒷받침될 경우, 가속기 핵심부품 공급망 자립은 물론 의료·산업·국방 분야로의 응용 확장에도 기여할 수 있을 것"이라고 설명했다.
비츠로넥스텍 이병호 대표는 "이번 PAL-XFEL 본 설비 성능인증은 국산 클라이스트론이 실제 가속기 운전 환경에서 적용성을 검증받았다는 점에서 의미가 크다"며 "10년간 축적한 대용량 클라이스트론 설계·제작·시험 역량을 기반으로 국내 가속기 공급망 자립에 기여하고, 향후 의료·산업·국방 등 고출력 마이크로파 응용 분야로 사업 기회를 확대해 나가겠다"고 말했다.
