기초과학연구원(IBS) 중이온가속기건설구축사업단은 라온 중이온가속기를 구성하는 1000여 대의 구성장치들에 정확한 시각정보를 제공해 동기화하는 타이밍시스템을 개발했다고 16일 밝혔다.

라온 중이온가속기가 제대로 작동하기 위해서는 이온원·입사기·초전도가속모듈·전자석·냉각시스템·표적시스템·각종 빔진단장치와 활용실험장치 등 모든 구성요소들이 수 마이크로초에서 약 10나노초에 달하는 고정밀도로 시각을 맞춰 작동해야만 한다.

이를 위해 모든 장치들에 정확한 시각정보를 제공하는 장비가 바로 타이밍시스템이다.

사업단은 그동안 기존 KAIST 문지캠퍼스 SRF(초전도고주파)시험시설에 외산 상용 타이밍시스템을 도입해 운영해 왔으나, 유연성과 확장성을 갖추기 위해서는 자체적으로 타이밍시스템 기술력을 확보해야 한다고 판단했다. 이에 국내 기업과 협력해 1년여의 연구개발 끝에 지난 6월 국산 타이밍시스템 시제품을 완성, 수개월여의 시험을 통해 성능과 안정성을 보완해 이번에 본제품 제작에 착수하게 됐다.

국내 기술력으로 개발된 라온 타이밍시스템은 고비용의 산업표준 플랫폼 대신 프로그래머블반도체 기반의 시스템온칩으로 구현돼, 짧은 시간에 소프트웨어 개발이 가능하고 저전력으로 높은 성능을 제공한다.

중앙처리장치(CPU)와 타이밍보드를 통합하고 오픈소스 운영체제(OS)를 적용했으며, 기존 상용제품의 4배인 32개 입출력(I/O)포트를 제공해 구축비용을 절감할 수 있도록 했다. 수 마이크로초 수준 정밀도의 GPS 동기화된 시각정보와 12.3나노초 정밀도의 트리거(trigger) 신호를 제공하며, 기존 외산 상용 제품의 2배인 3.25Gbps의 전송률을 지원한다. 32비트 이벤트코드체제로 총 2,078종의 이벤트코드를 제공, 기존 16비트 체제(이벤트코드 256종)보다 월등한 확장성을 제공한다. 사업단은 올 연말부터 내년 하반기까지 2차에 걸쳐 총 106대의 타이밍시스템 본제품을 확보해 설치해갈 계획이다.

사업단은 EVG 1대와 초전도저에너지가속구간용 EVF 5대?EVR 30대를 1차로 발주, 연말까지 확보할 예정이며, 초전도고에너지가속구간용 EVF 10대?EVR 60대는 2차로 내년 하반기에 확보한다는 계획이다.

권영관 사업단장직무대행은 "사업단 연구자들과 협력사의 노력으로 라온 제어장치의 한 핵심인 타이밍시스템을 자체기술로 훌륭하게 개발해냈다"며 "비용절감은 물론, 타이밍시스템 핵심 기술력을 확보함으로써 장차 라온 중이온가속기의 무궁무진한 활용연구를 제대로 뒷받침할 수 있을 것"이라고 말했다.

원세연 기자

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