방사광가속기는 방사광(엑스선) 등을 통해 미세입자 구조와 현상을 관찰하는 대형 연구시설이다. 방사되는 빛은 적외선에서 엑스선에 이르기까지 다양하다. 연구자가 원하는 적정 파장 빛을 분광해 금속, 반도체 등 다양한 물체의 내부 구조뿐만 성분까지 분석한다.
방사광가속기는 1세대부터 현재 4세대까지 발전했다. 현재 우리나라에는 포항에 3·4세대 방사광가속기가 1기씩 운영되고 있다. 3세대 가속기에서 만들어 내는 엑스선의 세기는 햇빛의 100억배다. 4세대는 그보다 1억배 강한 100경배에 이른다. 빛 세기가 강할수록 더 작은 세계를 밝게 볼 수 있다. 4세대 방사광가속기는 살아 있는 물질의 분자 구조 움직임을 나노초(10억분의 1)의 1000만분의 1초인 펨토초(1000조분의 1초) 단위로 분석한다. 수소 원자 2개와 산소 원자 1개가 합쳐 물이 생성되는 찰나의 순간이나 식물 잎에서 일어나는 광합성 과정을 확인하는 수준이다. 산업 분야에서 실제 방사광가속기를 활용, 다양한 성과를 얻었다. 광통신 반도체소자 불량률을 70%에서 10%로 개선하고 액화천연가스(LNG) 선박에 사용되는 국산 철판이 영하 160도에서 깨지는 원인을 규명, 수입 철판을 국산으로 대체할 수 있게 됐다.
우리나라는 미국과 일본에 이어 세계에서 세 번째로 4세대 방사광가속기를 보유했다.
정부는 추가로 4세대 방사광가속기를 구축한다. 신약, 소재·부품·장비(소부장), 반도체 등 산업 분야와 기초·원천 연구를 동시에 지원한다는 목표다. 방사광가속기 유치를 위한 지역 간 경쟁도 본격화됐다. 현재 충북(청주), 경북(포항), 전남(나주), 강원(춘천)이 유치 의향을 밝혔다.
최호기자 snoop@etnews.com
