중이온가속기 가동, 빔 인출 시험 첫 성공

우리나라가 중이온가속기 가동을 위한 첫발을 뗐다.
기초과학연구원(원장 노도영)은 중이온가속기연구소가 지난 7일 오후 3시 3분 중이온가속기 저에너지 가속 구간 첫 번째 빔 인출에 성공했다고 12일 밝혔다.

□ 중이온가속기

중이온가속기는 우라늄과 같이 무거운 중이온을 광속의 절반 정도로 빠르게 가속한 후 표적 물질에 충돌시켜 기존에 발견되지 않았거나 자연 상태에서 존재하지 않는 희귀 동위원소를 생성하고 그 특성을 연구하는 대형 시설이다.

중이온을 광속에 가깝게 가속해 벽에 충돌시켜 세상에 없던 새로운 입자(동위원소)를 만들어내는 연구시설.
중이온은 원자에서 전자들이 제거된 상태의 원자핵(양성자+중성자)을 말함
양성자보다 훨씬 더 무거운 입자(탄소, 칼슘, 우라늄 등)를 가속한 뒤 표적과 충돌시켜 ‘세상에 없던’ 원소를 새로 만들어냄

우리나라 중이온가속기 '라온(RAON, Rare isotope Accelerator Complex for ON-line experiments)'은 2010년 개념 설계를 시작, 지난해 5월 시설 건설을 완료했다. 저에너지 구간 초전도 가속장치는 지난해 12월 설치를 마쳤다. 2011년부터 2022년까지 1조 5천183억 원을 투입, 우리 기술로 설계 제작했다.

세계 최초로 두 가지 동위원소 생성 방식인 ISOL(Isotope Separation On-Line)과 IF(In-flight Fragmanetation)을 결합하도록 설계돼 보다 다양한 희귀 동위원소를 생성할 수 있다. ISOL은 가벼운 이온을 무거운 표적에 충돌시키는 방식, IF는 무거운 이온을 가벼운 표적에 충돌시키는 방식이다.

이번에는 저 에너지 가속장치의 총 54기 가속모듈 중 전단부 5기 가속모듈에 대해 빔 인출을 시범 실시했다. 내년 3월 저에너지 가속장치 시운전을 목표로 가속시험 구간을 단계적으로 늘여나간다.

빔 인출 시험 성공은 라온이 목표한 성능대로 작동되는지 확인하는 첫 관문을 통과한 것이라고 IBS는 설명했다. 극저온 설비와 중앙제어장치 등 가속기 운영에 필요한 필수 제반 장치들과 연계한 성능도 확인했다는 의미도 있다.

2023년 가속장치와 연계된 희귀동위훤소 생성장치(ISOL)와 저에너지 구간 실험장치의 빔 시운전도 병행, 2024년부터 본격적인 빔 활용 연구가 진행되게 한다는 목표다. 다만 IF 방식이 가능한 고에너지 구간은 2025년까지 선행 연구를 마치고, 기간과 예산을 결정할 방침이다.

홍승우 중이온가속기 연구소장은 "세계 최고 수준의 희귀 동위원소 가속기로 가는 첫 단계 성공에 대해 연구소 직원의 노고에 감사하고 소장으로서 매우 뜻깊게 생각한다"라며 "내년 3월까지 단계적으로 진행되는 저에너지 전체 구간 빔 시운전도 계획대로 진행될 수 있도록 노력하겠다"라고 밝혔다.