용어사전

중이온가속기

[heavy ion accelerator]

중이온을 광속에 가깝게 가속해 벽에 충돌시켜 세상에 없던 새로운 입자(동위원소)를 만들어내는 연구시설. 중이온은 원자에서 전자들이 제거된 상태의 원자핵(양성자+중성자)을 말한다. 중이온가속기는 양성자보다 훨씬 더 무거운 입자(탄소, 칼슘, 우라늄 등 중이온)를 가속한 뒤 표적과 충돌시켜 ‘세상에 없던’ 원소를 새로 만들어낸다. 탄소는 양성자 무게의 12배, 자연계 원자핵 중 가장 무거운 우라늄은 238배다. 양성자는 전자 질량(9.109÷10의31제곱㎏)의 1840배로 알려져있다.


이런 ‘희귀한’ 동위원소를 활용하면 세상에 없던 신소재를 개발하거나 난치병을 치료할 수 있다.
중이온가속기는 관련 연구성과가 노벨상 수상으로 이어지는 경우가 많아 ‘노벨상의 산실’로도 불린다.
2017년 말 현재 우리나라에는 2013년부터 가동을 시작한 경주 양성자가속기와 2017년부터 가동을 시작한 포항4세대 방사광가속기 등 두대가 활약하고 있다. 2011년부터 총 1조5000억여원이 투입된 중이온가속기는 당초 2021년부터 대전 국제과학비즈니스벨트(신동지구)에서 가동될 예정이었으나, 주요 시설 미비로 운영이 2025년까지 연기됐다.

가속기를 통해 노벨상으로 이어진 사례만 30여 개다. 가깝게는 2013년 유럽입자물리연구소(CERN)가 거대강입자가속기(LHC)로 발견한 ‘힉스’ 입자가 대표적이다. 1964년 힉스입자의 존재를 처음으로 제시한 영국 물리학자 피터 힉스는 2013년 노벨물리학상을 받았다.

1988년 노벨물리학상 주제인 ‘뮤온’ 입자도 미국 브룩헤이븐국립연구소(BNL)의 가속기 AGS에서 만들어졌다. 뮤온 빔은 고해상도 비파괴검사의 핵심 물질이다. 노벨상 수상자인 리언 레더먼 미 페르미국립가속기연구소장은 1962년 뮤온 가설을 처음 내놨다. 우주의 본질을 파헤치는 연구가 20~30년 시차를 두고 가속기를 통해 입증되는 셈이다. 2009년 노벨화학상 주제인 ‘리보솜의 3차원 구조 규명’도 미 BNL의 또 다른 가속기 ‘NSLS’에서 비롯됐다.

IBS는 라온을 가동해 새로운 원소, 가칭 ‘코리아늄’을 개발해 첫 노벨상을 받는 것을 목표로 삼았다. 문미옥 과학기술정보통신부 1차관은 지난 24일 IBS를 방문해 “국가 과학기술 혁신을 위해 가속기의 적극적인 활용이 절실하다”고 강조했다.

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