4세대 방사광 가속기 어디로?

4세대 방사광 가속기 어디로?

방사광 가속기를 처음 들었을 때 이게 뭔가 했다. 관심이 생겨 조금 찾아보니 "아~~엄청나게 큰 현미경이구나~~"이랬다.(저만 이런건 아니죠?) 

방사광 가속기는 선형가속기에서 전자를 빛의 속도에 가깝게 가속시켜(엄청 빠르게) 전자석을 이용해 전자를 휘게하여 방사광을 발생시키는 것으로 선형가속기(linear accelerator)는 입자가속기의 일종으로서 전자기력에 의해 전하를 가진 입자를 직선으로 가속하는 장치이다. 가속하는 입자는 전자나 양성자와 그들의 반입자, 혹은 원자핵이나 이온 등이다. 선형가속기는 일정한 전기장을 걸어두고 전기력에 의해 입자를 가속하는 정전압 방식과 교류 전압을 걸어 가속시키는 방식이 있다.

이런 선형가속기를 이용하는 방사광 가속기는 원자, 분자 수준의 근원적 구조를 규명할 수 있는 첨단연구시설. 방사되는 빛은 적외선에서 X-선에 이르기 까지 다양하여 연구자는 필요에 따라 적정파장의 빛을 분광하여 실험에 활용한다.

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우리나라는 2016년 8월 29일 포항공대에 4세대 방사광 가속기를 설치했으며 9월 29일 준공식을 함으로써 미국, 일본에 이어 세계에서 3번째 4세대 방사광 가속기 보유국이 됐다.(중국보다 앞선다고? Really?)

4세대 방사광 가속기는 물질의 미세구조와 현상을 관찰할 수 있는 능력을 지닌 슈퍼 현미경이다. 살아 있는 물질의 분자구조 움직임을 나노초(10억분의 1)의 1000만 분의 1초인 펨토초(1000조분의 1초) 단위까지 분석한다. 상상 이상의 빠른 속도로 이뤄지는 광합성과 생명 화학반응을 보기 위해서는 이런 현미경이 필요하다.

포항에 위치한 '4세대 방사광가속기'는 2011년 착공해 5년 만에 준공됐다. 지곡동 일대 2만620㎡ 부지에 길이 1110m, 높이 3m로 건설된 국내에서 가장 긴 단층 건물이다. 사업비만 4298억원이 들어갔다.

1995년 가동을 시작한 3세대 가속기에서 만들어내는 엑스선 세기는 햇빛의 100억배다. 이번에 준공된 4세대는 그보다 1억배 강한 100경배에 이른다. 빛이 더 세다는 건 더 작은 세계를 밝게 볼 수 있다는 뜻이다. 4세대 방사광가속기를 보유한 나라는 미국과 일본뿐으로, 한국이 세 번째다.

방사광가속기를 산업 분야에서 활용해 성과를 올린 사례는 적지 않다. 발기부전 치료제 비아그라의 단백질 결합 구조를 밝혀내 치료 효능이 나타나는 과정을 규명했고, 눈에 보이지 않는 철강재의 결함을 파악하는 데도 기여했다. 삼성전자는 방사광가속기를 이용해 광통신 반도체소자 불량률을 70%에서 10%로 개선했다.

단백질 구조를 파악할 수 있기 때문에 '신약 개발'에도 유용하다.(코로나-19 백신 개발도 가능?) 바이러스 단백질이 세포막을 뚫고 들어가는 모습도 포착할 수 있다. 미국에서는 방사광가속기로 조류인플루엔자 치료제 타미플루를 개발했다. 반도체 산업의 벽이나 다름없었던 10㎚ 이하 반도체 공정 개발도 가능해진다.

4세대 가속기는 '펨토초(1000조분의 1초)' 동안 일어나는 현상까지 살필 수 있다.(사실 이정도면 머지않아 블랙홀의 비밀도 밝혀낼 수 있겠네요.) 수소 원자 두 개와 산소 원자 하나가 물이 생성되는 찰나의 순간을 포착한다. 식물 잎에서 일어나는 광합성 과정을 확인해 식물을 모방한 태양전지를 개발하는 데 활용할 수 있다.

[네이버 지식백과] 방사광가속기 (한경 경제용어사전)

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그리고 지금 이 엄청난 규모의 슈퍼 현미경에 대한 유치를 두고 4개의 지자체에서 두 개의 지자체로 압축이 되었다. 유치 지역이 어디건 이로 인한 경제적 발전 및 지역개발도 커질 것으로 보인다. 단, 이렇게 중요한 시설로 인한 부동산 투기나 지역 텃새가 일어나지 않기를 바래 본다.