양성자의 세계로 보는 그곳…양성자가속기 현장을 가다 [지금은 과학] 작성일 11-10 145 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">경주 양성자가속기, 물질의 본질에 더 가깝게</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="3FJzfeWAdE"> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="0S2H0KwMRk" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="경주에 있는 양성자가속기 내부. [사진=정종오 기자]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202411/10/inews24/20241110120036936rgmu.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="ZNECY3o9is" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202411/10/inews24/20241110120036936rgmu.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 경주에 있는 양성자가속기 내부. [사진=정종오 기자] </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="pIpCY3o9ec" dmcf-ptype="general">[아이뉴스24 정종오 기자] 모든 물질을 쪼개 쪼개면 원자로 귀결된다. 인간의 몸도 원자로 구성돼 있다. 이런 미시의 세계를 본다는 것은 그 본질에 가깝게 다가선다는 의미이다. 지난 7일 경주에 있는 양성자가속기를 찾았다.</p> <p dmcf-pid="UXfZU2meMA" dmcf-ptype="general">경주시에 있는 한국원자력연구원 양성자과학연구단. 이곳에는 양성자가속기가 자리 잡고 있다. 물질의 입자 구성은 원자로 이어진다. 모든 물질과 생명체는 다양한 종류의 원자로 구성된다. 원자는 양성자, 중성자로 구성된 원자핵과 그 주위를 도는 전자로 이뤄져 있다.</p> <p dmcf-pid="uCUhG0g2Rj" dmcf-ptype="general">인류의 과학은 이 원자의 움직임과 이를 규명하는 곳으로 귀결되고 있다. 본질에 가깝게 접근하는 방법이기 때문이다. 21세기 과학기술은 학제 사이 경계가 없어지고 분자와 원자 수준의 연구를 대상으로 한다.</p> <p dmcf-pid="7FQ3B6hLLN" dmcf-ptype="general">분자와 원자 수준의 연구를 위해서는 중성자, 양성자의 역할이 중요하다. 이를 이용하면 관찰과 가공의 수단으로서의 필수적 역할을 기대할 수 있기 때문이다. 가속기(Accelerator)란 ‘원자로부터 전자를 떼어낸 양성자, 전자, 이온 등의 전기를 띤 입자를 강력한 전기장을 이용해 빛의 속도(30만km/초)에 가깝게 속도를 높여주는 장치’를 말한다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="zpRU9xvaRa" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="경주에 있는 양성자가속기. [사진=정종오 기자]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202411/10/inews24/20241110120038242vytt.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="5QKYFBEQJm" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202411/10/inews24/20241110120038242vytt.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 경주에 있는 양성자가속기. [사진=정종오 기자] </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="qY9G3bDxLg" dmcf-ptype="general">이날 양성자가속기에 대한 설명을 이끈 이재상 한국원자력연구원 양성자과학연구단장은 “자연계의 근본원리를 규명하기 위한 장치가 가속기”라며 “구동하는데 매우 큰 에너지를 필요로 하는 거대과학 연구시설의 가장 대표적 장치”라고 소개했다.</p> <p dmcf-pid="BtPFq8Cnio" dmcf-ptype="general">양성자가속기 건물은 일반 건축물과 다르다. 외벽과 내벽이 모두 두꺼운 구조로 돼 있다. 방사선 위험성이 매우 크기 때문이다. 실험실을 사용한 이후에는 몇 시간 동안 위험물질로부터 회피하기 위한 휴식 시간도 가져야 한다.</p> <p dmcf-pid="bRsearqyJL" dmcf-ptype="general">이 단장은 “양성자가속기는 전기장을 이용해 양성자를 가속한 후 물질과 충돌시켜 새로운 물질 생성, 물질 영향 평가 등을 할 수 있다”며 “이를 통해 반도체 도핑, 배터리, 신약과 백신, 신소재 등과 관련된 제품을 만들 수 있다”고 설명했다.</p> <p dmcf-pid="K16tz4IiRn" dmcf-ptype="general">현재 우리나라가 보유하고 있는 양성자가속기는 ’100MeV(메가전자볼트)‘ 수준이다. 앞으로 2029년까지 200MeV 수준으로 끌어올릴 계획이다. 2030년 이후 1GeV(기가전자볼트) 양성자 가속기를 구축한다는 계획이다.</p> <p dmcf-pid="9LSoEhVZJi" dmcf-ptype="general">20세기 과학기술 패러다임은 원자로부터 나왔다. 전자와 핵, 빛을 통한 연구가 중심이었다. 전자를 통해서는 고체 물리와 전자기학으로 발전하면서 1930년대 이후 전기·전자 산업을 이끌었다.</p> <p dmcf-pid="2LSoEhVZnJ" dmcf-ptype="general">핵은 핵물리로 이어지면서 1950년대 이후 원자력 산업 발전에 이바지했다. 빛은 광학으로 자리잡으면서 1970년대 이후 레이저 산업의 기반이 됐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="VY9G3bDxed" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="원자는 모든 물질의 기본이다. [사진=한국원자력연구원]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202411/10/inews24/20241110120039598fajv.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="1aYAsyP3er" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202411/10/inews24/20241110120039598fajv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 원자는 모든 물질의 기본이다. [사진=한국원자력연구원] </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="fSzvZuj4ie" dmcf-ptype="general">21세기 패러다임은 핵자로부터 시작했다. X-선, 중성자, 양성자가 주인공들이다. X-선은 방사광 과학으로 이어지면서 1980년대 이후 방사광 산업(생명정보, 물질정보) 등으로 나아갔다.</p> <p dmcf-pid="4D5wlXe7RR" dmcf-ptype="general">중성자는 중성자 과학을 이끌면서 1990년대 이후 중성자 산업의 중심이 됐다. 양성자는 양성자 과학으로 발전하면서 2000년 이후 양성자 산업(미래원천기술, 신 의료기술, 우주 기술 등)으로 진출했다.</p> <p dmcf-pid="87JzfeWAJM" dmcf-ptype="general">물질은 빛의 속도에 가깝게 접근하면서 숨겨져 있던 자신의 본질을 드러낸다. 초속 500km(1keV)에 이르면 물질 표면의 원자 또는 분자를 낱개로 떼어낼 수 있다. 나노가공과 빔 가공에 이용한다.</p> <p dmcf-pid="6dIJjsbYdx" dmcf-ptype="general">초속 5000km(100keV)에 달하면 물질 속에 박혀 물질의 구조와 성질을 변화시킨다. 반도체 도핑에 사용한다.</p> <p dmcf-pid="PPDQnkUleQ" dmcf-ptype="general">초속 5만km(10MeV)는 물질 내의 원자핵과 반응해 새로운 원소를 만든다. 동위원소 생산, 신종 유전자원 개발에 이용한다.</p> <p dmcf-pid="QmFsT1iBJP" dmcf-ptype="general">초속 13만km(100MeV)에 달하면 무거운 원자핵을 쪼개 가벼운 원소 또는 중성자를 생성한다. 신종 동위원소, 중성자원 개발에 나설 수 있다. 속도가 무려 초속 26만km(1GeV)에 이르면 파쇄 중성, 자원 생성이 가능하다. 배터리, 백신과 신약, 신소재 개발로 이어진다.</p> <p dmcf-pid="x6EPicphL6" dmcf-ptype="general">물론 그 어떤 것도 빛의 속도를 넘어설 수는 없다. 빛의 속도에 가깝게 접근함으로써 본질을 더 자세히 볼 수 있는 기회가 열린다.</p> <p dmcf-pid="yvqT57A8n8" dmcf-ptype="general">이 단장은 “차세대 이동통신, 미래자동차 등에 필요한 대기, 우주방사선이 검증된 반도체 제조기술을 확보하는 데 있어 양성자가속기는 매우 큰 역할을 할 것”이라고 강조했다.</p> <p dmcf-pid="W6EPicphM4" dmcf-ptype="general">경주 양성자가속기는 2002년 착수해 2012년 완공했다. 총 예산 3143억원이 투입됐다.</p> <p dmcf-pid="YxrMoD7vJf" dmcf-ptype="general">최근 5년 동안 442개 연구과제, 131개 기관, 이용자 1494명, 1만375 공정을 지원했다. 이 단장은 “올해 9월 기준 양성자가속기 총 누적 운전 시간은 3만4942시간이고 연간 평균 가동률은 96.0%에 이른다”며 “반도체 기업의 양성자가속기 빔 타임 활용이 증가하고 있다”고 전했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="GkXECGMURV" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="경주에 있는 양성자가속기 주조종실. [사진=정종오 기자]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202411/10/inews24/20241110120040964xhhy.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="FzMpKQSgeD" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202411/10/inews24/20241110120040964xhhy.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 경주에 있는 양성자가속기 주조종실. [사진=정종오 기자] </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="HdIJjsbYi2" dmcf-ptype="general">한편 한국원자력연구원은 최근 원자력을 이용한 우주 개발에도 적극 나서고 있다. 원자력을 이용하면 지구에서 화성까지 기존에 걸리던 6~7개월을 3개월 이내로 단축시킬 수 있다. 시기에 구애받지 않고 탐사선을 발사할 수 있고 이동시간 단축으로 승무원의 우주방사선 노출을 최소화할 수 있는 장점이 있다고 설명했다.</p> <p dmcf-pid="XovgDlf5d9" dmcf-ptype="general">원자력은 밤이 14일 동안 계속되는 달과 모래 폭풍이 잦은 화성에서 태양광보다 안정적 전기 공급이 가능하다고 덧붙였다.</p> <address dmcf-pid="ZayNrv8tJK" dmcf-ptype="general">/정종오 기자<span>(ikokid@inews24.com)</span> </address> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 아이뉴스24. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 한국 원자력 안전규제, IAEA 기준으로 검토받는다 11-10 다음 반도체 활용 '탄소나노튜브' 고정밀 가공기술 개발 11-10 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
