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[수요SPECAL] 포스코건설 시공 ‘중이온가속기 라온’ 시설 건설현장
기사입력 2019-09-18 06:40:10. 폰트 폰트확대폰트축소
동위원소 생성 2가지 방식 모두 가능한 ‘세계 최초’ 시설물

최고의 기술력으로 2020년 8월 완공

 

   
대전광역시 유성구 소문산성길에 위치한 '중이온가속기 라온 시설 건설사업' 현장 모습 / 포스코건설 제공

 

대전광역시 유성구 소문산성길. 이곳에는 우리나라뿐만 아니라 전 세계 기초과학 역사에 한 획을 긋게 될 건설공사가 진행되고 있다. 바로 포스코건설 컨소시엄이 시공하고 있는 ‘중이온가속기 라온(RAON) 시설 건설사업’이다.

중이온가속기는 헬륨보다 무거운 원자를 이온으로 만든 뒤 빛의 속도로 타겟에 부딪히게 해 새로운 원소(동위원소)를 만들어내는 장비를 말한다.

현재 물리학계에서는 우주에 존재할 수 있는 동위원소를 총 1만여개로 추정하고 있다. 이 가운데 3000여 종이 발견됐고, 나머지는 아직 찾지 못한 상태다.

라온 중이온가속기가 가동되면 그동안 찾지 못한 원소를 발견해 활용할 수 있게 된다. 영화 ‘아이언맨’의 슈트와 같은 꿈의 신소재나 난치병을 치료할 수 있는 물질을 찾는 일을 상상할 수 있다.

현재 중이온가속기를 구축 중이거나 운영하고 있는 국가는 미국과 캐나다, 독일, 일본 등 7개국이다. 오는 2020년 8월 준공에 이어 2021년 12월 라온 프로젝트가 완성되면 대한민국은 8번째 보유국이 된다.

중이온가속기 보유국에 당당히 이름을 올리는 것과 동시에 라온은 세계 최초라는 타이틀도 얻게 된다.

가속기를 이용한 희귀 동위원소 생성방법은 두 가지다. 가벼운 원소를 두꺼운 표적에 충돌시키는 방식(ISOL)과 무거운 원소를 가벼운 표적에 충돌시키는 방식(IF)이다. 이미 가속기를 보유한 국가들은 두 방식 중 하나만 채택했다.

우리나라에 들어서는 중이온가속기는 ISOL과 IF 두가지 방식을 모두 적용하는 세계 최초의 시설물이다. ISOL과 IF 각각의 방식으로 실험이 가능함은 물론, 두 가지를 결합해 더욱 희귀한 동위원소를 만들어 낼 수 있을 것으로 기대된다.

라온 중이온가속기 시설은 세계 최초인 동시에 최대 규모다.

부지 면적은 95만2000여㎡로 축구장 130배에 달한다. 이곳에는 가속기 및 실험시설 6개 구역으로 이뤄진 가속기동을 비롯해 가속기지원시설(5개동), 연구지원시설(2개동), 업무지원시설(3개동)이 등 총 11개동이 연면적 11만6251㎡ 규모로 들어선다.

중이온가속기가 설치되는 가속기동은 지하 2층, 지상 4층 규모다. 이 건물 지하에 설치되는 라온 중이온가속기의 총 길이는 약 800m. 104개 초전도가속모듈 속 총 340여 개 가속관들을 지나면서 중이온이 빛의 절반 속도로 날아간다.

 

   
중이온가속기 연구시설은 방사선의 외부 유출을 막기위해 벽체와 슬래브 두께가 최대 4.7m에 이른다. 사진 오른쪽은 연구장비가 들어오는 길이 75m, 폭 45m 규모의 실험구역 모습/   안윤수기자 ays77@



△포스코건설, 첨단공법 집약

800m에 달하는 거대한 중이온 가속기를 설치하기 위한 연구시설은 포스코건설이 보유한 최고의 공법들이 적용된 첨단기술의 집약체다.

연구시설은 라온 중이온가속기 가동 시 발생하는 방사선이 외부로 절대 유출되지 않아야 하고, 초정밀 가속실험장치의 운영환경 조성을 위해 진동과 소음을 최소화해야 한다. 이 때문에 연구시설의 콘크리트 벽체와 슬라브 두께는 최대 4.7m에 이른다.

엄청나게 두꺼운 슬라브 시공을 현장에서 직접 하게 되면 콘크리트 중량을 버티기 어렵고 공사기간이 장기화하는 문제가 생긴다.

이에 포스코건설은 하프 PC 방식으로 시공했다. 벽면을 먼저 세운 뒤 위에 공장에서 미리 제작한 PC를 올린 다음 PC 상부에 콘크리트를 타설한 것이다.

또한, 포스코건설은 다양한 연구장비가 들어오는 길이 75m, 폭 45m 규모의 실험구역은 대공간에 기둥을 설치하지 않고 시공했다. 수많은 실험 장비를 공간의 제약 없이 설치해야 하기 때문이다. 이를 위해 포스트 텐션(Post-tention) 공법과 메가 트러스(Mega Truss) 공법을 적용했다.

아울러 포스코건설은 중이온가속기 가동 시 초전도 상태를 유지하고 발생하는 열을 식히기 위해 영하 271도의 극저온을 효율적으로 유지하는 극저온설비도 국내 최초로 대규모 시설에 적용했다.

실험 시 연구시설에서 발생하는 방사선을 절대 외부로 유출시키지 않도록 적용되는 개인안전연동시스템, 방사선 감시설비, 무방류시스템 등도 최첨단 기술이다.

특히, 무방류시스템은 연구시설에서 사용하는 물을 외부로 절대 방출하지 않고 재활용해서 사용하는 최첨단 기술이다.

조윤기 포스코건설 기전소장은 “실험에서 사용하는 냉각수를 외부로 전혀 방출하지 않고 계속 사용하게 되는 것”이라며 “실험실 외부로는 방사선이 절대 나가지 않는다고 공언할 수 있다”라고 설명했다.

 

   
중이온 가속장치가 지나갈 지하 통로 모습/   안윤수기자 ays77@



△건설현장 안전문화에도 기여

세계에서 전례가 없는 중이온가속기 시설을 건설하고 있는 포스코건설은 이 현장에 안전관리 최우선 문화도 정착시켰다.

참여 협력사수 260여개(도급ㆍ관급 포함), 일일 투입인력 평균 1000여명에 달하는 만큼 근로자의 안전이 담보되지 않으면 역사를 새롭게 쓰는 것은 의미가 없다고 판단한 것이다.

포스코건설은 표준안전활동을 기반으로 한 위험성 평가를 운용하고 있다.

위험성평가는 세부 단위작업을 진행하는 관계자가 함께 모여 진행된다. 관리자와 근로자는 자신이 담당하는 작업의 위험성평가를 통해 어떤 위험요소가 있는지 확인한 후 안전조치 방법에 대해 협의한다. 이 과정을 통해 함께 안전에 대해 배우고 공감해 현장에 적용될 수 있도록 하기 위해서다.

포스코건설은 만약 위험성평가 회의가 제대로 진행되지 않으면 세부 단위작업을 실시하지 못하도록 하고 있다. 현장 사고 위험에 노출될 수 있기 때문이다.

이후 근로자들에게 위험성평가를 통해 협의된 사항을 전파하는 교육을 실시하고, 담당 관리자는 현장 점검 시 해당 내용이 잘 이행되고 있는지를 확인하게 된다.

또 새롭게 현장에 투입된 근로자들에 대해서도 공통안전교육뿐만 아니라 기존 실시된 위험성평가 내용을 참고해 본인이 수행하는 작업에 대해 직접 위험성평가를 할 수 있도록 하고 있다.

이런 노력으로 이 건설현장은 지난 7월3일 건설업 안전관리 우수사례 발표대회에서 우수상을 받기도 했다.

오희근 포스코건설 안전팀장은 “위험성평가를 시범적으로 적용해 만족할만한 성과를 이루고 있다”며 “이번 계기로 포스코건설만의 안전 문화를 넘어서 건설업계로 확산됐으면 하는 바램이다”라고 강조했다.

 

이재현기자 ljh@

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