[연방타임즈=장희상 기자] 과학기술정보통신부와 기초과학연구원(원장 노도영) 중이온가속기연구소는 10.7일 15시 3분에 중이온가속기 저에너지 가속구간 첫 번째 빔인출 시험에 성공했다고 밝혔다.

우리나라 중이온가속기(RAON, ‘라온’)는 2010년 개념 설계를 시작으로 시설건설을 2021년 5월에 완공하고, 저에너지 구간 초전도 가속장치는 숱한 기술적 어려움을 극복하여 2021년 12월에 설치를 완료한 바 있다.

라온은 2011~2022년간 1조 5,183억원을 들여, 우리기술로 설계·제작했다.

연구소에서는 내년 3월 저에너지 가속장치(총 54기 가속모듈) 시운전을 목표로 가속시험 구간을 단계적으로 늘려가면서 빔인출 시험을 수행한다는 계획이며, 이번에는 총 54기 가속모듈 중 전단부 5기 가속모듈에 대해 첫번째 빔인출 시험을 수행한 것이다.

빔인출 시험 성공은 라온이 목표한 성능대로 작동되는지를 확인하는 첫 관문을 통과한 것이며, 동시에 극저온설비, 중앙제어장치 등 가속기 운영에 필요한 필수 제반 장치들과 연계한 성능도 확인했다는 의미도 있다.

이를 자동차에 비유하면 제작을 완료하고 시동을 걸어 동력발생장치, 조향장치 등 주요 장치 간의 종합적인 연동성과 정상 작동 여부를 확인하고 1단 기어로 저속 주행 시험을 성공한 것으로 볼 수 있다.

가속기는 우주 발사체, 핵융합, 인공위성처럼 대표적인 대형 국가연구개발 사업에 해당한다. 중이온, 양성자, 전자 등 전하를 띤 입자를 전기장을 이용하여 가속·충돌시키는 장치로서 물질의 기본인 원자핵의 내부 구조는 물론 각종 물질의 성질을 연구하는데 활용하고 가속되는 입자에 따라 중이온, 양성자, 전자 가속기로 분류된다.

이 중에서 중이온가속기는 무거운 이온을 빠르게 가속한 후 표적 물질에 충돌시켜 기존에 발견되지 않았거나 자연 상태에서 존재하지 않는 다양한 희귀동위원소를 생성하고 그 특성을 연구하는 시설이다. 라온은 방사광, 양성자, 중입자 등 다른 가속기와 달리 우라늄 같은 무거운 동위원소를 광속(초속 약30만km)의 50% 수준까지 가속해야 하는 극한기술의 집약체다.

특히, 라온은 가속목표 성능 면에서 최고 수준으로 미국 미시간주립대(MSU) 중이온가속기(FRIB)와 견줄만한 수준이다. 세계 최초로 두 가지 동위원소 생성방식(ISOL + IF)을 결합하도록 설계되어, 보다 다양한 희귀동위원소 생성이 가능하다.

이번 빔인출 성공을 기반으로 단계적으로 빔 시운전을 확대하여 2023년에는 저에너지 전체 구간 시운전과 가속장치와 연계된 희귀동위원소 생성장치(ISOL), 저에너지 구간 실험장치의 빔 시운전도 병행하여 2024년부터는 본격적인 빔 활용연구가 진행될 수 있도록 빔을 안정적으로 제공할 예정이다.

홍승우 연구소장은 “세계 최고 수준의 희귀동위원소 가속기로 가는 첫 단계 성공에 대해 연구소 직원의 노고에 감사하고 소장으로서 매우 뜻깊게 생각하며, 내년 3월까지 단계적으로 진행되는 저에너지 전체 구간 빔 시운전도 계획대로 진행될 수 있도록 노력하겠다.”라고 밝혔다.