안정적 가동 위한 첫 관문 통과…자연에 없는 희귀동위원소 생성 '청신호'
IBS "2024년부터 본격 연구 위한 안정적인 빔 제공"

우리 기술로 설계·제작한 한국형 중이온가속기 '라온'(RAON)이 시동을 걸었다.

과학기술정보통신부와 기초과학연구원(IBS) 중이온가속기연구소는 지난 7일 오후 3시 3분에 중이온가속기 라온에서 저에너지 가속구간 첫 번째 빔 인출 시험에 성공했다고 12일 밝혔다.

이번 테스트에서 IBS 연구진은 총 54기의 저에너지 가속장치 가속 모듈 중 전단부 5기 가속 모듈을 활용해 아르곤 빔을 가속함으로써 시험 목표치에 도달했다.

시험 결과 입사기에서 전달된 500keV/u 아르곤 빔이 가속 모듈 5기를 거쳐 700keV/u 이상 가속됐고, 빔 전류는 30.1㎂(마이크로암페어)를 달성했다.

과기정통부는 "빔 인출 시험 성공은 라온이 목표한 성능대로 작동되는지 확인하는 첫 관문을 통과한 것"이라며 "극저온설비, 중앙제어장치 등 가속기 운영에 필요한 필수 제반 장치들과 연계한 성능도 확인했다는 의미도 있다"고 설명했다.

이를 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 같다고 과기정통부는 설명했다.

가속기는 중이온, 양성자, 전자 등 전하를 띤 입자를 전기장을 이용해 가속·충돌시키는 장치로, 원자핵 내부 구조나 각종 물질의 성질을 연구하는 데 활용된다.

그 중 라온과 같은 중이온 가속기는 무거운 이온을 빠르게 가속한 후 표적 물질에 충돌시켜, 기존에 발견되지 않았거나 자연 상태에 존재하지 않는 다양한 희귀동위원소를 생성하고 그 특성을 연구하는 데 쓰인다.

특히 우라늄 같은 무거운 동위원소를 광속(초속 약 30만㎞)의 50% 수준까지 가속해야 해 극한 기술의 집약체로 여겨진다.

가속기는 소요되는 비용과 기간, 필요한 기술 수준을 따져봤을 때 우주 발사체, 핵융합, 인공위성과 같이 대표적인 대형 국가연구개발 사업으로 분류된다.

우리나라는 2010년 라온에 대한 개념설계를 시작해, 2021년 5월 완공했다.

저에너지 구간 초전도 가속장치는 2021년 12월에 설치를 마쳤다.

라온에 들인 비용은 2011∼2022년 1조 5천183억 원에 달한다.

과기정통부는 라온이 가속 목표 성능이나 희귀동위원소 생성방식에서 세계 최고 수준이라고 설명했다.

라온은 두 가지 동위원소 생성방식을 결합해 설계돼, 더 다양한 희귀동위원소 생성이 가능할 것으로 기대된다.

IBS는 내년 3월 저에너지 가속장치 시운전을 목표로 가속시험 구간을 단계적으로 늘려가면서 빔 인출 시험을 시행할 계획이다.

이후 2023년에는 저에너지 전체 구간 시운전과 가속장치와 연계된 희귀동위원소 생성 장치(ISOL)와 저에너지 구간 실험 장치의 빔 시운전도 병행하며 2024년부터는 본격적인 빔 활용연구가 진행될 수 있도록 빔을 안정적으로 제공할 예정이라고 과기정통부는 밝혔다.

/연합뉴스