1조 5천억 원이 투입돼 '단군 이래 최대 기초과학 프로젝트'라고 불리는 한국형 중이온 가속기 '라온'(RAON)의 저에너지 전체 구간 빔 시운전이 내년 3월까지 마무리될 예정이다. 기초과학연구원(IBS) 중이온가속기연구소는 첫 빔 인출 시험을 성공적으로 마친 라온을 최근 기자단에 공개하며 이런 구상을 소개했다.
중이온 가속기는 무거운 이온을 빠르게 가속한 후 표적 물질에 충돌시켜 다양한 희귀동위원소를 생성하고 그 특성을 연구하는 대형 연구시설이다.
우리나라는 지난 2010년 라온에 대한 개념 설계를 시작해 2021년 5월에 완공했다. 당초 완공 목표 일정은 2017년이었으나 기술적 문제 등으로 사업 기간이 여러 차례 미뤄졌다.
우선 라온의 가속구간 중 저에너지 구간 초전도 가속장치는 2021년 12월에 설치를 마쳤다.
또 지난 10월에는 저에너지 가속장치 가속 모듈 중 전단부 5기를 활용해 첫 번째 빔 인출에 성공했다. 과기정통부는 당시 "자동차에 비유하면 제작을 마치고 시동을 걸어 동력발생장치와 조향장치 등 주요 장치 간의 종합적인 연동성과 정상 작동 여부를 확인하고 1단 기어로 저속 주행 시험을 성공한 것과 같다"고 설명했다.
중이온가속기연구소는 이달 말께 가속 모듈 중반부의 빔 인출을 시도하는 등 단계적으로 가속 시험 구간을 늘려갈 계획이다.
이후 내년 3월 빔 시운전을 마치고 활용성을 검증한 뒤 2024년 10월부터는 실제로 이용할 수 있도록 한다는 방침이다.
라온은 기존 해외 중이온가속기에 적용되던 서로 다른 설계를 한 데 혼합했다는 점에서 독창성을 갖는다.
기존의 해외 중이온가속기는 가벼운 이온을 무거운 표적 원소에 충돌시키는 'ISOL'(Isotope Separation On Line) 방식과 무거운 이온을 가속해 가벼운 표적에 충돌시키는 'IF'(In-flight Fragmentation) 방식 중 한 가지만 채택해 설계됐다.
라온은 ISOL 방식을 통해 생성한 희귀동위원소를 IF 방식으로 재가속하는 세계 최초의 시설로 만들어졌다.
연구소 관계자는 "다른 데서 할 수 없는 연구를 할 수 있게 될 시설로 전 세계 연구자들이 기대하고 있다"며 "새로운 과학적 발견을 하는 시설로 자리매김하길 바란다"고 말했다.
다만 라온이 완전한 모습으로 구축되기까지는 넘어야 할 산이 많다.
저에너지 구간 시험과 별개로 고에너지 구간은 아직 개발되지 못했기 때문이다.
정부와 연구소는 올해부터 2025년까지 선행 연구개발을 거쳐 고에너지 구간 가속관 시제품 성능구현과 성능검증 시설을 확충한 뒤, 본 제품을 제작하고 시운전을 시도한다는 계획이다. 홍승우 중이온가속기연구소장은 "처음에 시작할 때 사람도 없고 땅도 없고 아무것도 없었고 오직 이 분야 과학자들의 꿈과 열정만 있었다"며 "정부가 큰 예산을 지원해 꿈이 이뤄지는 과정을 경험할 수 있게 해 줘 감사드린다"고 말했다.