기초과학연구원(IBS), 정선 우주입자 연구시설 착공식 개최
IBS 우주입자연구시설(ARF) 1단계 터널공사 착공, 공동활용 위한 MOU체결
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기사입력 : 2019.04.12
정선 ARF의 핵심시설인 지하실험 공간 구축 시작을 알리기 위해 마련된 이날 착공식에서는 우주입자연구시설 구축 경과보고 및 우주입자연구시설 터널공사 계획 보고, 테이프 전달식, 제2수갱 지상 운전실 투어, 케이지 시승 및 지하 현장 투어 등이 진행됐다.
ARF는 강원도 정선군 철광 지하 1,100m에 자리 잡을 IBS의 연구시설로 암흑물질, 중성미자 등 우주의 근원을 탐구하기 위한 공간이다.
정선 ARF는 지하실험 연구단이 기존 운영해 온 양양 지하실험시설(양양 양수발전소 소재) 보다 400m 깊은 곳에 위치하며, 면적은 10배 이상 큰 2,000㎡ 규모로 구축될 계획이다.
이곳에서 연구단은 아직까지 정체를 드러내지 않은 암흑물질의 발견과 유령입자로 불리는 중성미자의 질량 측정 및 성질 규명에 도전한다.
암흑물질은 주의 구성 성분 중 물질은 4%에 불과하며, 96%는 밝혀지지 않은 암흑물질과 암흑에너지로 추정되고 있다. 과학자들은 암흑물질의 비중을 27%로 계산하고 있다. 암흑물질 후보는 윔프(WIMP), 액시온(Axion) 등이 꼽힌다.
또한 중성미자(neutrino)는 우주에서 광자(빛) 다음으로 많은 기본입자다. 전자 중성미자(electron neutrino), 뮤온 중성미자(muon neutrino), 타우 중성미자(tau neutrino) 세 종류가 있다. 다른 입자에 비해 질량이 매우 작아 질량이 있다는 것만 확인됐을 뿐, 정확한 수치는 측정된 바 없다.
흑물질 검출과 중성미자 질량 측정은 우주의 생성과 구성을 이해하기 위한 핵심요소로, 현대물리학의 최대과제로 꼽히는 만큼 노벨물리학상 0순위 후보로 거론된다.
하지만 암흑물질과 중성미자가 내는 신호는 포착이 매우 어렵기 때문에 우주선(線) 등 잡음이 되는 배경신호를 최대한 줄인 실험 환경이 요구된다.
주변이 조용해야 미세한 소리를 들을 수 있는 원리와 같다. 전 세계 과학자들이 경쟁적으로 지하 깊은 곳에 검출장치를 설치하는 이유다.
국내에서는 지하에서 이뤄지는 우주입자 관측 실험이 90년대 후반부터 자생하기 시작했다. 2011년 지하우주실험시설이 국가에서 전략적으로 추진해야 할 주요구축과제로 ‘국가대형연구시설 구축지도(NFRM)’에 등재되기도 했다.
IBS 지하실험 연구단이 출범하며 2013년부터는 우주입자연구시설(ARF)이란 이름으로 구축이 추진돼오고 있다.
고심(深)도 지하에서의 터널공사는 예기치 못한 지질, 지하수 등으로 인해 공사에 차질이 생길 수 있다.
지하실험 연구단은 일정 구간마다 선진시추분석을 수행하고, 미소진동을 체크하는 등 최신 공법을 적용해 만반의 준비를 마쳤다.
최종적으로 오는 2020년 말에 모든 구축을 완료하고, 2021년 초부터 중성미자 실험을 필두로 암흑물질 실험 등 우주의 비밀을 파헤치기 위한 실험을 시작할 계획이다.
정선 ARF는 세계적 수준의 기술력을 갖춘 대형 연구시설로, 국내 과학기술의 위상을 국제사회에 널리 알릴 수 있는 매개체가 될 것으로 기대된다. 완공되면 IBS 연구진뿐만 아니라 국내외 연구진이 입주를 희망하고 있어, ARF를 중심으로 대형·융합연구가 활발히 진행될 것으로 예상된다.
그 일환으로 IBS는 한국지질자원연구원(원장 김복철, KIGAM)과 ARF 공동 활용을 위한 업무협력협정(MOU)을 체결했다.
이번 협약으로 국내에서 유일하게 1,000m 이하 심층 지하실험시설을 보유하게 된 IBS와 심부 지하공간에 대한 오랜 연구 노하우를 쌓아온 KIGAM이 만나 시너지를 낼 것으로 기대된다.
김영덕 단장은 “정선 우주입자연구시설이 완공은 국내 천체입자물리학 수준을 한 단계 도약시키는 동시에 국내 과학기술 수준이 선진국 반열에 올랐음을 공표하는 계기가 될 것”며 “국내외 연구진의 활발한 공동연구를 토대로 세상을 놀라게 할 새로운 지식이 창출되리라 기대한다”고 말했다.
