별의 무덤에 꽃이 핀 것일까. 장미 한 송이처럼 붉은 먼지와 가스로 형성된 초신성 잔해가 포착돼 눈길을 끈다. 미항공우주국(NASA)은 최근 광역적외선탐사망원경(WISE)으로 촬영한 붉은 장미를 닮은 초신성 잔해(SNR) 사진을 9일(현지시각) 공개했다. 여기서 초신성 잔해는 거대한 별이 폭발하면서 방출하는 부유물을 뜻하며, 공개된 사진에서 이 붉게 나타난 먼지와 가스 구름은 고물자리(아르고호의 선미) 부근에 있기 때문에 ‘고물자리 A’(Puppis A) 초신성 잔해로 불린다. 이 고물자리 A 초신성 잔해는 약 3,700년 전 폭발한 것으로 지금도 초신성의 충격파가 주위의 먼지와 가스를 가열해 붉게 빛나게 한다. 특히 이 초신성 잔해 내부에는 시속 약 500만km라는 어마어마한 속도로 회전하는 중성자별이 존재하는데, 천문학자들은 이 중성자별에 ‘우주 포탄’(Cosmic Cannonball)이라는 별명을 붙였다고 한다. 또한 사진에 녹색으로 나타난 먼지와 가스는 돛자리 부근에 있다. 이 돛자리 초신성 잔해는 약 1만 2000년 전 폭발했지만 고물자리 A와의 거리보다 지구에 4배가량 가깝다. 즉 두 초신성 잔해의 거리가 엄청나게 멀다는 것을 뜻한다. 한편 고물자리 A와 돛자리의 초신성 잔해는 X선으로 보면 우주에서 가장 밝고 큰 천체로 알려졌다. 사진=NASA 윤태희기자 th20022@seoul.co.kr

태양에서 가장 가까운 ‘수성’. 이 뜨겁고 메마른 행성에도 물이 존재한다는 증거가 발견되고 있어 학계가 주목하고 있다. 14일(현지시각) 미 내셔널지오그래픽 뉴스는 미항공우주국(NASA)이 수성탐사선 메신저호가 보내온 최신 정보를 토대로 수성 극점 분화구 지점에서 발견된 ‘밝은 반점’이 고체 상태의 물을 나타낸 증거일 수 있다고 밝혔다고 보도했다. 수성에 물이 존재한다고 하면 이상하게 생각할지 모르지만, 수성의 자전축은 크게 기울어 있지 않기에 극점에 있는 분화구 속은 태양광에 노출되지 않아 그림자 부분이 존재할 것이라고 학자들은 지적해 왔다. 또 수성에는 지구와 달리 열을 가둘 수 있는 대기가 거의 없어 항상 그림자로 된 장소가 있다면 ‘콜드 트랩’ 될 수 있다고 한다. 여기서 콜드 트랩은 행성간 공간에서 흘러들어온 물질의 파편과 증기가 자라나는 서리(얼음) 속에 영구적으로 갇힌 영역을 뜻한다. 이런 콜드 트랩은 지구 위성인 달의 남극 지점에서도 발견됐다. 또 최근 달에는 대량의 얼음이 존재하는 것으로 밝혀졌다. 아울러 지난 1991년에는 달의 극점 일부에서 밝게 빛난다는 관측 결과가 나온 바 있다. 극점이 밝게 나타나는 이유는 레이더 전파를 강하게 반사했기 때문이며, 이는 물 혹은 얼음의 존재를 나타낸 전형적인 증거라고 수성탐사 연구팀은 말한다. NASA 에임스 연구센터의 행성학자 앤서니 콜라프리트 박사는 “흰 반점에는 상당한 양의 얼음이 존재할 수도 있다.”고 설명했다. 그는 이어 “레이더가 이처럼 반사하려면 순수한 얼음(순도 90% 이상)이 필요하다고 대부분의 학자는 생각하고 있다. 최소 몇 m 이상의 두께일 것”이라고 덧붙였다. 콜라프리트 박사는 이번 연구에는 불참했다. 수성탐사 계획 중의 한 목표는 수성의 분화구 내부를 조사하는 것이다. 이 계획에 참여한 워싱턴 카네기연구소 행성학자 숀 솔로몬 박사는 “이번 정보를 토대로 새롭게 두 연구가 진행되고 있다.”면서 “레이더 사진에 나타난 밝게 빛나는 부분과 콜드 트랩은 커다란 연관성이 있을 것”이라고 설명했다. 첫 번째 새 연구는 수성의 북극 지역을 삼차원 지형도로 제작하는 것으로, 메신저호의 레이더고도 측정법을 사용해 시뮬레이션했다. 그 결과, 실제 수성 북극에는 영구적으로 태양광이 닿지 않는 영역이 존재하는 것으로 판명됐으며 “(그림자) 영역의 위치는 레이더에 비치는 밝은 퇴적물과 일치한다.”고 솔로몬 박사는 밝혔다. 두 번째 연구에서는 메신저호에서 보내온 6개월분의 사진을 사용한 남극 지역의 조사다. 솔로몬 박사의 말을 따르면 이 남극의 연구에서도 레이더의 밝은 지점은 퇴적물로 보이는 위치 모두 실제로 영구적인 그림자 영역이 분명하다. 하지만 이 밝은 지점이 실제로 물이나 얼음인지는 아직 최종적으로 결론이 나지 않고 있다. 콜드 트랩에 잡히는 것은 물만이 아니라 이산화황도 밝게 나타난다고 한다. 이에 대해 연구팀은 다음 방법으로 수성 표면에서 방출되는 중성자를 측정해 이 행성의 수소량을 조사하는 것이라고 설명했다. 현재 과학자들은 중성자 측정 정확도를 높이기 위해 메신저호의 중성자 검출장치를 조정하고 있다. “3~4개월 이내에 결과를 낼 것”이라고 솔로몬 박사는 말했다. 하지만 수소가 발견했다고 해서 그것이 또 물의 존재를 증명할 결정적인 증거는 아니라고 한다. 최근 달에 존재한 물에 대한 최종 확인은 폐기 로켓을 분화구에 충돌시켜 튄 파편을 관측해 증명했다. 수성에서는 이런 실험이 시행된 적이 없다. 달 충돌 실험에 참여한 브라운대학의 행성학자 피터 슐츠 박사는 “수성에서 무엇이 발견될지는 아직 아무도 모른다.”고 설명했다. 윤태희기자 th20022@seoul.co.kr

지난해 12월 25일, 미국 텍사스 맥도널드 천문대. 저녁 무렵 지구로부터 약 43억 광년 떨어진 곳에서 전 우주의 빛이 모두 모인 것만큼 밝은 ‘감마선(GRB) 폭발’이 감지됐다. 당시 천문대에 있던 한국인 과학자 4명이 별의 죽음에 대한 기존 천문학 이론을 뒤집는 획기적인 장면을 목격하는 순간이었다. ‘크리스마스의 감마선 폭발’이라는 의미의 ‘GRB 101225A’로 이름 지어진 이 현상에 전 세계 천문학계가 술렁이고 있다. 임명신 서울대 물리천문학부 교수, 박수종 경희대 우주탐사학과 교수 등 국내 연구진 6명이 포함된 국제 공동연구진은 1일(현지시간) 출간된 국제학술지 ‘네이처’에 게재한 논문에서 “별이 지금껏 알려진 과정과는 다른 방식으로 최후를 맞이할 수 있다는 증거를 포착했다.”고 밝혔다. 연구진은 ‘GRB 101225A’가 나이든 별이 폭발하면서 빛과 에너지를 대량으로 뿜는 ‘초신성’ 현상과 함께 최대 수백초가량 나타나는 일반적인 GRB와는 달리 30분 이상 지속됐다는 사실에 주목했다. 연구진은 이 현상이 별이 최후의 순간에 초신성 폭발을 일으킨 뒤 중성자별 또는 블랙홀로 바뀌어 더 이상 진화하지 않는다는 기존 천문학 이론으로는 설명이 되지 않는다는 점에 착안, 새로운 가설을 세웠다. 중성자별 상태에서 또 다른 별과 합쳐지면서 다시 블랙홀로 진화할 수도 있다는 것이다. 박 교수는 “내부의 수소를 모두 태워 헬륨만 남은 별이 근처에서 최후를 맞은 중성자별의 먹잇감이 되면서 다시 블랙홀로 변해 가는 것으로 추정된다.”면서 “두 별이 합쳐지는 데 걸리는 시간이 다른 초신성 폭발에 비해 길기 때문에 GRB가 오래 지속된 것”이라고 설명했다. 다만 ‘GRB 101225A’ 현상에 대한 새로운 가설도 있다. 이탈리아·미국 공동연구진은 “‘GRB 101225A’는 중성자별에 가까이 다가간 혜성이 중성자별의 중력에 끌려 들어가 조각나면서 생긴 감마선 폭발”이라고 설명했다. 네이처는 두 가설 모두 가능성이 있다고 판단, 1일자에 나란히 논문을 소개했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

요동치는 지구촌의 경제상황과 가속화되는 첨단 지식기반사회의 경쟁속에서 우리는 어떻게 지식과 정보를 효과적으로 결합해 불황을 뛰어넘어 1인당 국민소득 3만 달러 시대로 나아갈 수 있을까. 선진국과의 격차는 좁혀지지 않고, 중국 등 신흥개도국들의 추격은 날로 숨가빠지는 상황에서 우리는 어떻게 지식과 기술, 인재를 효과적으로 결합해 번영과 자존의 네트워크를 만들어 나갈 수 있을까. 소량 다품종 생산체제의 확산으로 강한 중소기업의 육성이 세계적인 화두가 되는 상황에서 산업계와 학계(대학), 정부(연구소)의 탄탄한 상호협력의 네트워크와 공동기술개발로 중소기업과 벤처의 경쟁력과 기술력을 유지해 나가고 있는 핀란드, 일본, 싱가포르 등의 예를 통해 세 차례에 걸쳐 한국의 지속 발전 방향을 모색해 봤다. 헬싱키 서쪽 에스푸에 위치한 알토대학 오타니에미 캠퍼스. 핀란드 국립과학기술연구원(VTT)의 소형 원자로 연구센터가 지난 10월말 늦가을 낙엽으로 물든 캠퍼스 입구에 자리하고 있었다. 핀란드 과학계가 최근 자랑스럽게 내놓은 방사능 항암 치료기술인 ‘붕소 및 중성자 포착 치료시스템’(BNCT)을 실용화한 곳이다. 이 기술은 붕소-10 원자가 낮은 에너지의 중성자와 반응하는 원리를 활용해 뇌와 식도 및 목 주변의 암을 치료한다. 1~2회의 방사선 주사로 암세포를 제거하는 방법으로 칼을 대 수술하기 어렵거나 환자의 안면을 손상시키지 않고 뇌와 식도에 생긴 암을 치료하고 있다. 삼엄한 보안검색과 잠금장치가 돼있는 열세 개의 문을 지난 뒤 겨우 도착한 곳은 트리가 마크Ⅱ로 불리는 250kW급 소형 연구용 원자로. 건물 3층 높이의 원자로 지상층은 붕소에 반응시킨 중성자를 환자의 환부에 쐬어 암을 치료하는 장치가 설치돼 있었다. 지난 2004년부터 말기 암 환자에 대한 부분적인 임상실험을 시작해 유럽연합의 안전성검사도 통과했고, 250여건의 치료가 이뤄지는 등 본격적인 상용화에 들어갔다. 이 기술은 물리학자와 의학자들의 학술 차원의 연구 프로젝트를 산·학·연 공동출자로 설립된 벤처가 떠맡아 실용화의 꽃을 피웠다. 학술차원의 연구 프로젝트를 사장시키기 아까워 연구소와 대학, 그리고 공공기관이 함께 아예 벤처를 만들어 릴레이식으로 실용화에 도전한 것이다. 이런 연유로 이 기술을 실용화한 벤처기업, 보네카의 소유주는 VTT와 헬싱키 의과대학 연구센터(HUCH), 국립벤처 지원기관인 시트라(Sitra)다. 국립 연구소와 의과대학, 벤처지원 기관이 힘을 합쳐 서로 인력과 돈을 추렴하고 역할 분담을 하면서 이뤄낸 산·학·연 공동기술개발 사업의 성과다. 이 치료법의 시발점은 지난 1990년. 헬싱키대 의학자들과 물리학 교수들사이에 1930년대말 나온 ‘중성자로 암세포를 없앨 수 있다’는 연구를 어떻게 암 치료에 활용할 수 있을까 하는 발상이 공감을 얻으면서다. 공공 기술혁신 연구지원기구인 테케스(tekes)가 30만 유로(약 4억 6000만원)를 연구 종잣돈으로 지원하면서 이들의 아이디어는 공동 학술연구 과제로 모습을 나타냈다. 헬싱키대 물리학과 교수와 의학자 10여명은 처음에는 학술적인 차원에서 연구를 시작했고, 붕소 10이 낮은 에너지의 중성자와 반응하는 원리를 이용한 연구를 진행했다. 10년동안의 학술 연구 프로젝트가 끝나자, 연구성과를 사장시켜서는 안 된다는 학계와 산업계의 열망속에 이를 실용화하기 위한 벤처가 설립됐다. 이 공공 성격의 벤처가 보네카다. 보네카는 2000년부터 2년 단위로 공공 벤처지원 기관인 시트라에서 200만 유로(약 30억 5000만원)의 이노베이션 펀드를 받으면서 프로젝트는 다시 실용화 연구로 탈바꿈했다. 연구 주체들의 릴레이 협력뿐 아니라 산·학·연 공동기술 개발사업에 대해 자금을 지원하는 공공 기관들도 테케스에서 시트라로의 바통터치와 릴레이가 이어졌다. VTT의 페트리 코티루토 박사는 “연구 결과를 실용화해 보자는 생각 아래 지난 2000년에 VTT와 헬싱키 의대 등이 중심이 돼 벤처 기업을 만들었고, 시트라로부터 자금지원을 받아 실용화 연구를 본격화할 수 있었다.”고 회고했다. 물리학자와 기초의학자들의 아이디어와 꿈이 공공 연구지원기관의 자금 지원과 결합되고, 벤처 운영자들의 노하우와 맞물리면서 실용화를 이뤄낸 것이다. 보네카의 마르크 포효라 대표는 “산·학·연이 힘을 합친 공동 기술개발 사업이 기초 학술연구 성과를 실용적인 의학적 치료 방법으로 발전시키고 꽃피게 했다.”고 강조했다. 알토대학의 김장룡 교수는 “산·학·연의 긴밀한 협력과 연구클러스터를 기반으로 한 핀란드 연구계의 끈끈한 협력연구 전통이 아이디어를 실용화시킨 바탕”이라고 말했다. 그는 투크홀마 카투의 바이오 산업단지인 바이오메디쿰 센터에 헬싱키대학 중앙병원, 바이오 관련기업 및 의료 연구소들과 함께 보네카가 입주해 있는 것을 상기시켰다. “핀란드 연구개발의 특징인 바이오 클러스터의 장점과 연구주체들 간의 신뢰를 바탕으로 한 산·학·연 공동기술개발의 협력 전통이 실용화 성공의 일등 공신”이라고 지적했다. 보네카의 포효라 대표는 “올해 다른 병원에서 수술 후 재발한 환자 30명 가운데 30%는 완치됐고, 나머지 환자의 상태를 개선시켰다.”면서 “세계 어떤 병원과도 협동 연구와 임상 실험의 확대를 통해 치료기술을 더욱 발전시키고, 외국인 환자들에 대한 치료도 넓혀나갈 계획”이라고 말했다. 헬싱키(핀란드) 이석우 편집위원 jun88@seoul.co.kr

이란 핵개발 문제가 중동 정세의 핵으로 급부상하고 있다. 이달 들어 이란 공격설이 흘러나오는 상황에서 국제원자력기구(IAEA)가 8일(현지시간) 발표한 보고서는 불에 기름을 끼얹은 형국이다. 이스라엘은 물가 급등과 비정규직 문제 등으로 파업과 대규모 시위에 시달리는 와중에도 언제든 이란을 공격할 수 있다며 압박하고 있다. 미국도 이란에 대한 추가제재를 공언했다. 마무드 아마디네자드 이란 대통령은 이날 핵개발을 중단하지 않겠다며 맞불을 놓았다. ●미국 지원 연구센터 설립이 시초 IAEA가 발표한 보고서는 고농축 우라늄(HEU)을 이용한 핵실험에 대해서는 적시하지 않았지만 “신뢰할 만한” 첩보가 “이란이 핵무기 개발과 관련된 작업을 수행하고 있다는 것을 나타낸다.”고 발표했다. 보고서의 기반이 된 첩보는 주로 정보기관과 이란 스스로 제공한 자료에서 확보했다고 밝혔다. IAEA는 “광범위한 첩보를 신중하고 비판적으로 분석한 결과”를 바탕으로 “이란의 핵개발 프로그램이 군사적인 차원으로 활용될 가능성을 심각하게 우려한다.”고 말했다. 또 “이란이 1980년부터 핵무기 개발 작업을 시작했고, 2003년 중단된 것으로 알려졌으나 적어도 지난해까지 작업을 계속했다.”고 적시했다. 하지만 보고서는 이란이 어느 정도의 핵개발 수준을 달성했는지 명확한 결론을 내리진 못했다. 관련 전문가들은 이번 보고서가 핵무기 개발을 입증할 “결정적 증거”가 되기에 충분하지 않다는 반응을 보이고 있다고 AFP통신이 보도했다. 미국 워싱턴DC에 본부를 둔 군축협회(ACA) 소속 확산방지 분석가 피터 크레일은 “이란이 핵무기 개발의 선을 넘었다는걸 보여주진 않는다.”면서 “이번 보고서는 블록버스터 정보가 아니다.”라고 지적했다. 이란이 핵개발을 시작한 것은 1967년 테헤란 핵 연구센터 설립으로 거슬러 올라간다. 이 시설을 지원해준 것은 미국이었다. 미국은 1975년에는 60억 달러에 이르는 미국 원자력에너지 장비를 이란에 판매하는 핵협정도 이란과 체결했다. ●전문가 “결정적 증거라 하기엔… ” 이란은 줄곧 전력생산과 치료 등 평화적 목적을 위해 핵개발 프로그램을 진행해 왔다고 주장한다. 반면 미국 등에선 이란이 핵무기 개발을 위해 우라늄 농축을 계속하는 것으로 보고 있다. 미국이나 이스라엘 등은 핵무기를 만들 수 있는 고농축 우라늄을 확보한 것으로 보인다며 이란이 1~2년 안에 핵무기를 독자적으로 개발할 수 있을 것이라고 주장하고 있다. 반면 엄청난 비용과 최첨단 기술력을 필요로 하는 우라늄 고농축 시설을 이란이 확보한다는 것은, 유엔 안보리의 경제 제재 상황에서 쉽지 않을 것이라는 분석도 나온다. 강국진기자 betulo@seoul.co.kr

지난 3월 동일본 대지진으로 방사성물질 누출 사고가 난 후쿠시마 제1원자력발전소 2호기에서 방사성 제논(Xe)이 검출돼 핵분열이 일어났을 가능성이 있는 것으로 알려졌다. 방사성 제논은 핵분열 시 생기는 방사성물질이다. 반감기가 짧은 제논이 발견됐다는 것은 최근까지 2호기 원자로 내에서 핵분열이 발생했다는 것을 뜻한다. 2일 교도통신에 따르면 도쿄전력은 후쿠시마 원전 2호기의 원자로 격납용기 기체에 방사성 제논이 포함됐을 가능성이 있어 핵분열이 일어나고 있을 우려를 부정할 수 없다고 밝혔다. 도쿄전력은 2호기의 격납용기 내 기체를 밖으로 뽑아 정화하는 시스템을 설치해 기체를 분석한 결과 제논133과 제논135가 포함됐을 가능성이 있다고 판정했다. 경제산업성 산하 원자력안전보안원은 제논이 극히 미량이어서 진짜 제논인지 아니면 계기에 문제가 있는 것인지 분석하고 있다고 밝혔다. 2호기 핵연료는 방사성물질 누출 사고 이후 냉각수가 고갈되면서 용융해 압력용기 바닥에 쌓인 것으로 추정된다. 하지만 바닥으로 유출된 핵연료가 큰 덩어리를 형성하면 부분적으로 핵분열을 일으킬 수도 있다. 도쿄전력은 원자로에서의 핵분열을 억제하기 위해 붕소수 주입을 시작했다고 말했다. 붕소수는 중성자를 흡수해 핵분열을 억제한다. 도쿄전력은 그러나 원자로의 온도와 압력, 방사선을 측정하는 모니터링 포스트의 수치에는 변동이 없다고 설명했다. 원자력안전보안원도 도쿄전력이 압력용기에 냉각수를 주입하고 있는 데다 원자로의 상태가 안정적이어서 핵분열의 확대로 연료가 다시 용융할 가능성은 낮다고 보고 있다. 2호기의 압력용기 하부 온도는 현재 안정적 상태를 유지하고 있는 것으로 알려졌다. 도쿄 이종락특파원 jrlee@seoul.co.kr

지구 5배 크기에 달하며 통째로 다이아몬드로 이뤄진 행성이 발견돼 눈길을 끈다. 호주 스윈번대학 매튜 베일스 박사가 이끈 다국적 공동 연구팀은 뱀자리 성좌로부터 약 4000광년 떨어진 곳에서 다이아몬드로 이뤄진 행성을 발견했다고 과학저널 사이언스를 통해 발표했다. 보고를 따르면 PSR J1719-1438로 명명된 이 다이아몬드 행성은 지름이 약 6만 4000km에 달하는 지구 5배 정도 크기의 백색왜성으로 질량은 목성보다 좀 더 무겁다. 연구팀은 앞서 각국 천문대에 있는 망원경으로 행성 탐사를 하던 중, 중성자별인 ‘펄서’를 포착했다. 이 펄서는 약 15km 정도의 소도시 크기의 작은 별로 주기적으로 전파나 방사선을 방출한다. 이에 연구팀은 호주 연방과학원의 파크스 전파망원경으로 좀 더 정밀한 관측을 하던 중 이 별 주위를 빠른 속도로 공전하는 다이아몬드 별을 발견했다. 이 다이아몬드 별은 태양처럼 질량이 작은 항성이 블랙홀이 되지 못하고 쪼그라든 백색왜성으로, 분당 1만 회 이상을 자전하며, 펄서로부터 태양 반지름에 해당하는 약 60만 km 떨어진 곳을 2시간 10분마다 공전하고 있다. 특히 이 행성은 밀도가 매우 높아 온통 크리스탈 같은 물질로 이뤄진 것으로 보이며 이 물질은 다이아몬드와 매우 비슷한 것으로 보인다고 연구팀은 전했다. 사진=하버드 스미소니언 천체물리학센터(위), 스윈번 천문대 윤태희기자 th20022@seoul.co.kr

“지금은 인류가 수천년 동안 궁금해했던 ‘우리는 어디서 왔는가’란 물음에 대한 해답을 얻기 직전입니다. 늦어도 내년 여름이면 약 140억년 전 태초(太初)의 신비가 상당 부분 규명됩니다. 현대물리학의 기본 틀을 형성하고 있는 가설이 맞는지를 확실히 알 수 있게 되는 것이지요. 이를 통해 과학은 이전에 이뤄낸 모든 성과의 총합보다 더 많은 것을 얻어내게 될 것입니다.” 유럽원자핵공동연구소(CERN)의 롤프 디터 호이어(63) 소장은 들떠 있었다. 14일 서울신문과 단독으로 가진 이메일·전화 인터뷰에서 전 지구적 과학계의 이목이 쏠려 있는 ‘힉스(Higgs) 입자’ 규명이 당초 계획보다 6개월쯤 앞당겨져 내년 여름에 가능할 것이라고 자신했다. CERN의 수장이자 가속기 분야의 세계적 권위자인 그는 현재 ‘인류 최대의 실험’을 진두지휘하고 있다. CERN은 7조원에 가까운 예산이 투입된 지구 최대의 대형 강입자 가속기(Large Hadron Collider·LHC)를 2008년부터 가동하며 지구와 우주의 기원을 탐구하고 있다. LHC는 스위스와 프랑스 국경 일대 100m 지하에 마련된 직경 9㎞, 길이 27㎞의 원형 터널에 구축돼 있다. 호이어 소장과의 인터뷰는 기초기술연구회가 주선하고 최선호 서울대 물리천문학부 교수의 의견을 받아 진행됐다. →CERN이 진행하는 전 지구적 프로젝트가 과학계에는 초미의 관심사이지만 일반인에게는 그 개념조차 어려운 것 같다. -한마디로 138억년 전 우주를 탄생시킨 빅뱅(대폭발) 직후의 상황을 재현하는 작업이다. 2개의 양성자 빔을 LHC 내에서 광속(光速)에 가깝게 가속시킨 뒤 정면으로 충돌시키는 것이 핵심이다. 이를 통해 우주를 구성하는 데 관여한 16개 입자(표준 모형)의 질량을 정의해 낸 힉스입자의 존재를 확인하는 게 우리의 목표다. 태초에 만들어졌지만 지금은 찾을 수 없는 반(反)물질을 추적하는 것도 우리가 우주의 진화를 규명하는 데 중요하다. 실험에 참여하는 과학자들은 필사적이다. 이번에 힉스 입자를 규명하지 못하면 현대물리학이 세운 대부분의 이론은 갈 길을 잃게 된다. 당분간 새로운 형태의 대규모 실험을 시도할 명분도 사라질 수밖에 없다. →현재 진척도는 어느 정도인가. -다행히 LHC가 기대 이상으로 훌륭한 성능을 발휘하고 있다. 물리학에서는 실험을 통해 데이터를 얼마나 쌓느냐가 중요한데, 올해의 경우 고작 절반 정도 지난 상황에서 연간 목표량을 웃돌고 있다. 현재 진행 속도와 데이터 분석 시간을 감안하면 내년 6월쯤이면 힉스 입자를 발견하거나 아니면 존재하지 않는다는 것을 확실히 알 수 있다. →당초 발표보다 6개월가량 빠른데. -그렇다. 예상보다 실험이 훨씬 더 원활하게 진행되어 태초의 신비에 더욱 빠르게 근접하고 있다. 힉스 입자가 발견된다면 우리는 ‘표준 모형’을 완성할 수 있다. 그게 아니면 사실상 처음부터 다시 시작해야 한다. 어느 쪽이든 획기적인 발견이라고 할 수 있다. 다만 힉스 입자를 발견하더라도 우리 연구진이 ‘유레카’라고 외칠 수 있는 시간이 없다는 점은 아쉽다. 워낙 짧은 시간만 존재할 게 뻔하기 때문이다. →순식간에 소멸되는 힉스 입자의 존재 여부를 확인할 수 있는 방법이 있나. -이미 수많은 과학자들이 이론물리학을 통해 토대를 닦아 놓았다. 시나리오에 따르면 힉스 입자는 사라지면서 다른 입자들을 만들어낸다. 이 입자들은 힉스 입자보다 좀 더 오랜 시간 동안 남아 있게 되는데, 우리는 이를 힉스 입자의 흔적으로 여긴다. 어떤 형태로 나타나는지까지도 알고 있다. 이런 특이한 패턴이 우리가 설정한 예상치보다 많이 나오는 일이 반복되면 힉스 입자가 있는 것으로 볼 수 있고, 그렇지 않다면 힉스 입자가 없다고 판단할 수 있다. 다만 확실한 증거를 확보하기 위해 많은 양의 데이터가 필요하다. 다시 말해, 내년 6월이면 이를 단언할 만큼 충분한 데이터를 얻고 분석을 마칠 수 있다. →최근에 가시적인 성과들이 부쩍 늘었다고 들었다. -지난달 CERN이 보유한 반양성자 감속장치(AD)에서 반물질(반수소)을 1000초(16분 40초) 동안 포착하는 데 성공했다. 이전에도 반물질을 만든 적은 있었지만, 이렇게 오랜 시간 잡아둔 적은 없었다. 반물질은 물질과 만나는 순간 함께 사라지기 때문에 우리 연구진은 극저온 냉동기술을 동원해 반수소를 잡아두는 기술을 개발해냈다. 이제는 잡아둔 반수소의 속성을 연구하는 단계에 접어들었다. 이 과정을 거치면 왜 반물질이 사라졌는지에 대한 해답을 얻을 수 있다. →힉스 입자의 존재 유무를 입증하고 나면, 그다음 단계는 무엇인가. -CERN에서 이뤄지는 모든 연구는 긴 안목의 장기 프로그램들이다. 막대한 예산이 투입된 장비인 만큼 처음 목표를 달성하면 그다음 단계에서 무슨 실험을 할지 계획을 짜 놓은 상태다. 우선 내년 힉스 입자 실험이 1차 완료되면 내년 말 가동을 중단한다. 현재의 에너지를 두배로 늘리기 위한 작업을 1년간 진행한 후 2014년에 다시 가동을 시작한다. 또 몇 년간 가동하고 다시 정지시켜 개선하는 작업이 반복될 것이다. 매 간격마다 우리는 좀 더 발전된 형태로 과학적 진리에 다가가게 될 것이다. →전 세계 60여개국, 1만여명의 과학자를 이끌고 있다. 어려움은 없나. -국적도, 전공도 다른 과학자들이 함께 작업하지만 의외로 어려움은 없다. 이들이 모두 같은 목표를 갖고 있기 때문이다. 목표를 향한 공통된 집념은 연구 생산성도 자연스럽게 높여 준다. 한국이 추진하고 있는 국제과학비즈니스벨트도 마찬가지다. 이런 대형 과학 프로젝트는 결코 전통적인 형태의 닫힌 조직으로는 진행할 수도, 성공할 수도 없다. 시작 단계부터 분업과 협업을 유기적으로 이룰 수 있는 조직을 만드는 것이 중요하다. →한국의 국제과학비즈니스벨트에서도 핵심은 중이온가속기다. 어떻게 운용해야 경제성과 효율성을 동시에 추구할 수 있을 것으로 보나. -사람들의 예상과 달리 CERN을 운영하는 데는 고작 일개 대학의 예산 정도만 필요하다. 60년 전 CERN이 처음 만들어질 때 채택된 예산 조달 방식 덕분이다. CERN은 비용을 균등하게 나누고, 얻어지는 이익도 함께 나누는 구조다. 무엇보다 이런 거대 작업을 통해 얻어지는 이익 자체가 상상 이상으로 크다는 점이 중요하다. 과학벨트도 가속기를 중심으로 하고 있는 만큼 한국 내 기업과 대학, 연구소는 물론 해외 투자자를 모집할 수 있다. 기초과학은 새로운 지식을 사회에 불어넣는 선순환 고리에서 핵심적인 요소다. 과학에 대한 투자는 이런 고리가 끊어지지 않도록 하는 기본적인 부분이라는 점을 잊지 말라. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr ■ 약력 및 용어클릭 ●롤프 디터 호이어(Rolf-Dieter Heuer) 실험입자물리학자로, 거대 가속기 건축과 운영의 세계적 권위자다. 1948년 독일 괴팅겐에서 태어났다. 슈투트가르트대에서 물리학을 전공한 후 하이델베르크대에서 박사학위를 받았다. 1984년부터 1998년까지 CERN에서 근무하며 우주입자 추적 시스템을 구축했다. 1998년 함부르크대 물리학과장을 맡으며 전자-양전자 충돌기 실험에 대한 이론을 세계 최초로 정립했다. 가속기·광 과학·입자물리학을 연구하는 독일 전자싱크로트론 연구소에서 고에너지 연구부장을 지낸 후 2007년 12월 CERN 소장으로 선출됐다. 기초기술연구회 1호 과학자문위원으로 각종 과학정책에도 조언하고 있다. ●힉스(Higgs) 입자 빅뱅 직후, 우주 만물을 이루는 16가지 입자에 질량을 부여한 것으로 추정돼 ‘신의 입자’로 불린다. 1964년 영국 물리학자 피터 힉스가 제안해 이름 붙여졌다. 16가지 입자가 모두 발견돼 힉스의 존재가 확인되면 현대물리학의 표준 이론이 완성된다. 만약 존재하지 않는 것으로 밝혀지면, 입자물리학은 원점으로 돌아가게 된다. ●반(反)물질·반(反)입자 물질은 원자, 원자는 입자(양성자·중성자·전자)로 구성된다. 입자와 성질이나 질량은 같지만 전하값(+ 또는 -)은 반대인 입자를 반입자(반양성자·반중성자·반전자)라고 하며, 이들로 구성된 물질을 반물질이라고 한다. 우주가 탄생할 때 같은 수의 입자와 반입자가 만들어졌지만, 현재는 자연상태에서 물질과 입자만 존재한다. 입자와 반입자는 만나면 함께 소멸하는데 반입자가 사라지고 입자만 남은 원인을 찾으면 우주 진화의 방향을 알 수 있다. 서울신문·기초기술연구회 공동기획

우리 은하계의 태양과는 달리 우주의 많은 별은 서로 회전하는 쌍성계 즉, 커플을 이룬다. 이때 한쪽이 힘이 강해져 폭발하면 블랙홀이나 중성자별이 되기도 하는데, 최근 청색 거성과 쌍성을 이루는 한 중성자별이 자신의 짝이 분출한 (플레어) 물질을 집어 삼킨 뒤 4시간 동안에 걸쳐 강력한 플레어를 방출하는 장면이 최초로 포착돼 관심을 끌고 있다. 최근 스페이스닷컴 등 과학전문 외신들에 따르면 이 중성자별의 놀라운 모습은 스위스 제네바대학의 천문학 연구팀이 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴 우주 망원경을 사용해 포착했다. 연구팀을 이끈 엔리코 보조 박사는 “청색거성의 표면이 가열되면서 거대한 가스 덩어리가 방출됐고, 근처에 공전하던 중성자별의 강력한 중력에 끌려 흡수된 것으로 보인다.”고 설명했다. 그는 이어 “이 특정한 쌍성계에서 발생한 X선 플레어는 1년에 기껏해야 몇 차례 밖에 발생하지 않는다.”고 덧붙였다. 청색 거성이 내뿜은 성간물질은 우주 공간으로 약 1600만 km에 걸쳐 확산된 것으로 추정된다. 이는 달의 1000억 배에 달하는 크기지만 고밀도는 아니었으며, 달의 1/1000에 해당하는 질량을 포함하고 있었다고 연구팀은 밝혔다. 특히 ‘IGR J18410-0535’로 명명된 이 중성자별은 지름이 약 10km 정도로 작지만 엄청나게 큰 밀도를 자랑한다. 바로 이 중성자별이 청색거성의 성간물질을 마음껏 흡수한 뒤 마치 ‘트림’을 하듯 X선을 방출한 것이다. 이때 평소 밝기보다 1만 배 이상의 밝은 X선 파장을 보이는 중성자별을 연구팀은 12시간 30분 동안에 걸친 짧은 관측기간 동안 포착한 것이다. 태양을 포함한 모든 별은 항성풍을 생성하고 원자 형태의 물질을 방출하는데, 이 중성자별이 방출한 항성풍은 태양이 태어난 초기에 분출한 것보다 훨씬 강력한 것으로 알려졌다. 연구팀은 “이번 관측은 천문학적으로 청색 거성이 어떤 작용으로 우주로 물질을 방출하는지를 이해하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 전했다. 사진=유럽우주국 서울신문 나우뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

　부산대 유인권(44·물리학과) 교수 연구팀이 소속된 STAR연구팀이 인류역사상 가장 무겁고 안정적인 반(反)물질 원자핵을 세계 최초로 발견했다. 　유 교수팀 등 12개국 54개 연구기관으로 구성된 중이온 충돌실험에 관한 국제연구그룹인 STAR연구팀은, 최근 미국 뉴욕주 롱아일랜드에 있은 상대론적 중이온충돌기(RHIC)를 이용한 ‘고에너지 금핵-금핵 충돌실험’에서 ‘반물질 헬륨4 원자핵’을 최초로 발견하는데 성공했다. 연구팀은 2000년부터 10년이 넘는 연구 끝에 중이온 충돌실험에서 반물질 원자핵 헬륨4를 18개나 검출했다. 　입자물리학계는 이 연구 성과가 앞으로 우주 탄생의 비밀을 밝히는데 큰 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 과학계는 137억년 전 우주가 대폭발, 즉 빅뱅을 일으켜 탄생했다고 보고 있다. 이 과정에서 물질과 반물질이 생겼는데 반물질은 모두 사라져 버려 지금까지 의문으로 남아 있다. 　실험 내용을 담은 이 논문(Observation of the antimatter helium-4 nucleus)은 세계적인 과학저널인 네이처 최신호에 실렸다. 　헬륨4 원자핵은 지금까지 인류가 발견한 반물질로서는 가장 무거운 원자핵이다. 과학계는 헬륨4 원자핵보다 더 무겁고 방사성 분열을 하지 않는 반물질 원자핵종을 발견할 확률은 이번 발견 과 비교해 100만분의 1, 또는 그 이하로 희박하다고 보고 있다. 따라서 이번 발견은 인류가 찾은 가장 무거운 반물질 원자핵으로 기록될 전망이다. 　물리학의 가장 큰 수수께끼 중의 하나는 빅뱅 초기에 같은 양으로 생성됐을 물질과 반물질 중에서 ‘왜 지금의 세상은 오로지 물질로만 구성됐을까’하는 의문이었다. 　유 교수는 “이번 발견은 올해 국제우주정거장에 설치돼 우주로부터 날아오는 반물질을 탐색하게 될 AMS 실험과도 직결돼 있고, 앞으로 스위스 선(CERN) 등에서 진행 중인 반물질 연구에도 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 그는 이어 “CERN에서 세계 최대의 가속기인 강입자 충돌기에서 미국의 상대론적 중이온충돌기보다 무려 수십배의 에너지로 중이온충돌 실험이 진행되고 있어, 어떤 반물질이 얼마나 발견될 것인지에도 관심이 모아지고 있다.”고 말했다. 　##반물질(反物質·antimatter)이란? 보통의 물질을 구성하는 소립자(양성자, 중성자, 전자 등)의 반입자(반양성자, 반중성자, 양전자 등)로 구성되는 물질을 말한다. 입자와 반입자가 만나면 상호작용해 감마선이나 중성미자로 변하기 때문에 존재를 확인하기 어렵다. 지금까지 전자의 반물질인 양전자, 양성자의 반물질인 반양성자가 발견됐다. 이번에 발견된 반물질 헬륨원자핵 4는 이들보다 각각 8000배, 4배정도 무겁다. 　인터넷서울신문 event@seoul.co.kr

일본 후쿠시마원전 사고 이후 국민 생활에도 공포의 그림자가 짙게 드리우고 있다. 대량 누출된 것으로 보이는 방사성물질 때문이다. 벌써 국내에서도 방사성 요오드와 세슘 등이 전방위적으로 검출돼 불안감을 부추기고 있다. 방사성물질에 대한 공포와 두려움은 어느새 막연하고 근거 없는 단계를 지나 실질적이고 구체적인 문제로 다가오고 있다. ‘문제 없다.’는 정부의 호소도 먹혀들지 않는다. 방사성물질과 인체 건강의 문제를 서울대병원 핵의학과 강건욱(한국동위원소협회) 교수로부터 듣는다. ●방사성물질이란 무엇인가. 방사선을 방출하는 물질을 뜻한다. 방사성 동위원소가 대표적으로, 우라늄·플루토늄·방사성 요오드 등이 있다. ●방사성물질은 몇 가지나 되며, 어떻게 분류하나. 방사성 동위원소는 모든 원소마다 다양한 형태로 존재하며, 방출하는 방사선의 종류에 따라 알파선·베타선·감마선 방출 핵종으로 나눌 수 있다. 예컨대 요오드는 안정동위원소인 요오드129, 베타선과 고에너지 감마선을 동시에 방출하는 요오드131, 저에너지 감마선을 방출하는 요오드125와 요오드123, 양전자와 베타선을 동시에 방출하는 요오드124 등 다양한 방사성 동위원소로 나뉜다. ●각 방사성물질이 생성되는 경로와 각각의 특성을 짚어 달라. 방사성물질은 원자로에서 핵 분열 또는 중성자가 원자에 들어가 만들어진다. 이런 방사성물질은 알파·베타·감마선을 방출하며, 이를 산업용이나 의료용으로 활용한다. 병원에서는 사이클로트론으로 양성자를 가속시켜 원자에 양성자를 넣는 방식으로 의료용 방사성물질을 만드는데, 의료용은 주로 짧은 반감기의 양전자를 방출하는 방사성 동위원소를 사용한다. ●이런 방사성물질이 인체에 어떤 영향을 끼치는지를 종류별로 설명해 달라. 알파선을 방출하는 방사성 동위원소는 드물며, 담배에 극미량이 들어 있다. 이런 알파선이 공기 중에 노출되면 종이 한장도 투과할 수 없으나 많은 양이 체내에 들어오면 주변 세포를 죽일 수는 있다. 베타선은 알루미늄 포일을 뚫지 못하나 체내에서는 주변 세포를 대량으로 죽일 수 있어 치료 목적으로 사용한다. 감마선은 두꺼운 콘크리트 정도라야 막을 수 있을 정도로 강한 투과력을 가지고 있어 인체 영상진단용으로 사용한다. ●방사성물질의 기준치란 무엇이며, 이 기준이 안전에 대한 준거가 될 수 있는가. 세계보건기구(WHO) 규제치는 음료수 1㎏당 방사성 요오드 10Bq(베크렐)이지만 일본의 경우와 같은 원전 사고시에는 규제치를 300Bq, 비상시에는 3000Bq까지 허용한다. 방사성 요오드는 갑상선암 치료용으로도 사용되는데, 이 경우 보통 10억∼70억Bq을 투여한다. 체르노빌 사고 때 반경 100㎞ 이내에서 방사성 요오드에 오염된 우유의 경우 성인에게는 영향이 없었으나 5세 미만의 영·유아는 1만명 중 1명에게서 갑상선암이 발생했다. 이때 섭취한 용량이 5만Bq 정도일 것으로 학계에서는 추정하고 있다. 이는 평소에는 환경기준을 엄격히 유지하되 비상시에는 인체에 영향이 없는 한계까지 올릴 수 있다는 의미다. 모든 방사성물질은 반감기가 지나면 자연히 소멸된다. 후쿠시마 원전에서 누출된 방사성 요오드131의 경우 반감기가 8일이어서 두달 정도가 지나면 대부분 소멸된다. ●이런 방사성물질이 기준치 이상 인체에 흡입됐을 때 나타나는 증상은. 기준치 이상이라도 저용량에서는 전혀 증상이 없다. 연간 방사선 허용량 1mSv(밀리시버트)의 1000배가 넘을 경우 구역·구토가 있을 수는 있다. 이 정도의 용량은 사고가 난 원전 내부에서나 흡입할 수 있는 양이다. ●방사성물질에 노출됐을 경우 치료는 어떻게 하는가. 방사성물질은 몸에 축적되지 않고 소변으로 배설되므로 저용량이라면 특별한 치료가 필요없다. 고용량의 방사성 요오드는 갑상선에 축적될 수 있는데, 이 경우라도 안정화 요오드를 미리 섭취하면 90%까지 축적을 막을 수 있다. 방사성 세슘도 마찬가지다. 예전 브라질에서 고용량의 세슘을 복용한 환자에게 치료용 ‘프러시안 블루’를 투여해 서둘러 배출시킨 사례가 있다. 저용량의 방사성 물질은 인체에 해가 전혀 없다고 봐도 된다. ●이런 방사성물질로부터 안전하게 건강을 지킬 수 있는 방법은. 정책적으로는 방사선을 철저히 모니터링해 결과를 즉시 공개해야 한다. 한국원자력안전기술원에서는 현재 전국 100여곳에서 모니터링을 해 결과를 웹사이트에 실시간으로 올리고 있다. 개인적으로는 잘 씻을 것을 권한다. 방사성물질은 잘 씻겨 나가므로 기준치 이상 오염된 물건이나 음식은 물론 피부나 의복도 오염이 의심되면 잘 씻어야 한다. 물론 방사성 동위원소는 반감기가 있어 시간이 지나면 소멸되므로 오염된 의복이나 물건도 일정 기간이 지나면 다시 사용할 수 있다. ●끝으로, 현재의 방사성물질 확산세가 이후 어떻게 전개될 것으로 보는가. 방사성 제논의 경우 불활성 기체로, 빨리 확산되지만 사람이 흡입해도 흡수되지 않고 바로 배출돼 인체에 별 영향을 끼치지 않는다. 방사성 요오드는 반경 100㎞ 밖으로는 퍼지기 어렵다. 모든 방사성물질은 자연 상태에서 희석되어 사라진다. 따라서 체르노빌에서처럼 일시에, 다량의 방사성물질이 유출된 경우가 아니라 현재의 수준 정도라면 결코 위기라고 할 수 없으며, 따라서 불안해할 이유가 없다. 심재억 전문기자 jeshim@seoul.co.kr

일본 후쿠시마 제1원전에서 잠시 수그러들었던 피폭 공포가 다시 번지고 있다. 1호기 압력이 높아지고 있는 데다 지난 11일 지진과 쓰나미 발생 이후 지금까지 원전 정문에서 중성자선이 검측된 횟수가 기존에 알려진 것과 달리 2차례가 아닌 13차례로 드러났기 때문이다. 5·6호기를 제외하면 상대적으로 안정적인 상태인 것으로 알려졌던 1호기에 비상이 걸린 것은 지난 23일 새벽이었다. 원자로의 온도가 설계 당시 예상 최고 온도인 섭씨 302도를 넘어 400도까지 올라가면서 도쿄전력은 해수를 이용해 급히 수습에 나섰다. 24일 오전 5시쯤에는 243도까지 낮추는 데 성공했지만 100도를 유지하고 있는 2호기와의 격차는 여전히 크다. 문제는 이 과정에서 격납 용기 압력이 높아졌다는 데 있다. 전날 밤 마다라메 하루키 일본 원자력안전위원회 위원장은 원전 사고 이후 처음으로 기자회견을 갖고 “수소 폭발한 1호기의 핵연료가 용융하고 있을 가능성이 있어 2·3호기보다 위험한 상태”라고 경고하며 압력 용기의 증기를 방출하는 밸브를 열어 원자로 파괴를 막는 것을 검토하고 있다고 밝힌 바 있다. 해수 투입량을 분당 187ℓ에서 160ℓ로 줄인 결과 23일 오전 7시쯤에는 압력이 더 이상 올라가지 않았지만 여전히 상황은 유동적이다. 전문가들은 연료봉이 수면 위로 노출된 채 고온 상태가 된 것으로 보인다면서 연료봉 일부가 녹아내렸을 가능성을 제기하고 있다. NHK 보도에 따르면 이날 1호기에서도 처음으로 연기가 발생했다. 연료봉이 공기 중에 노출돼 있음을 짐작할 수 있는 부분이다. 연료봉 용융 여부는 중성자선 측정을 통해 확인해야 한다. 도쿄전력이 공개한 방사선 측정 자료에 따르면 지난 15일 오전 1시 50분부터 이날 오후 3시 30분까지 1호기에서 1.5㎞가량 떨어진 원전 정문의 중성자선량은 시간당 0.01μ㏜(마이크로시버트) 미만 수준을 유지하고 있다. 하지만 아직 원전 주변 중성자량은 공개하지 않고 있다. 중성자선은 방사선 가운데 투과력이 가장 높고 인체에 미치는 영향도 치명적이다. 다행히 자연상태에서 노출되는 경우는 거의 없고 고도가 높아질수록 노출 가능성이 높아진다. 한국 원자력안전기술원에 따르면 국내선 비행기를 탈 경우 3μ㏜/h, 국제선의 경우 6μ㏜/h 정도의 영향을 받는다. 원전 정문에서 13차례에 걸쳐 검측된 0.001~0.02μ㏜/h 규모의 중성자선은 노출 시간을 극단적으로 길게 가정하지 않는 한 영향이 없다고 보면 된다. 하지만 검측 횟수가 당초 도쿄전력의 설명과 달리 13차례에 이르는 것으로 드러나면서 중성자선 피폭 우려가 더욱 높아지고 있다. 한편 이날 3호기 터빈실 지하에서 작업하던 인력 3명이 방사선에 노출됐고 이 가운데 2명이 병원으로 이송됐다. 노출량은 170∼180m㏜(밀리시버트)로 물에 다리를 담근 채 일을 하고 있어서 방호복에 달린 선량계가 위험을 감지하지 못했다고 에다노 유키오 관방장관은 설명했다. 나길회기자 kkirina@seoul.co.kr

일본 후쿠시마 제1원자력발전소의 원전 1~3호기의 연쇄 폭발 사고에 이어 4호기의 사용후 핵연료봉 노출로 대규모 방사능 유출 우려가 커진 가운데 17일 서울 중구 프레스센터에서 국내 전문가들의 일본 대지진 관련 긴급 토론회가 열렸다. 토론자들은 사용후 핵연료봉의 핵분열 가능성이 낮다는 데는 동의하면서도, 방사선 유출에 따른 피해 정도를 두고는 의견이 갈렸다. 토론에는 이은철 서울대 원자핵공학과 교수, 오창환 전북대 지구환경과학과 교수, 장정욱 일본 마쓰야마대학 경제학부 교수, 이석호 한국원자력안전기술원 기획부장, 양이원영 환경연합 에너지기후국 국장 등이 참여했다. →후쿠시마 원전 폭발사고 진단과 사후 대책은. -이은철 4호기는 1~3호기 문제와 다르다. (사용후 핵연료봉에 대해)핵분열과 폭발을 자꾸 오해한다. 연탄재처럼 다 쓰고 버린 상태라 우라늄양이 상당히 줄었다. 이걸로 폭발을 일으키려면 고도의 기술이 필요하다. 화재로 물이 다 없어졌지만, 오히려 수증기가 건물 안에 있는 게 가장 위험한 상태다. 설계 때도 이런 점을 고려해 임계가 일어나지 않도록 했다. 4호기 폭발 문제를 너무들 걱정한다. -장정욱 핵폭발이 일어나지 않는 것은 인정한다. 문제는 1999년 일본 도카이에서 우라늄 20㎏을 가공하던 중에 임계가 일어나, 반경 10㎞ 안의 주민들이 피폭당하고 작업자 3명이 중상을 입고 2명은 죽었다. 핵물질이 나오지 않을 뿐 방사성 물질과 중성자 힘은 무시할 수 없다. -오창환 사용후 핵연료는 경제적으로 전기를 만드는 데 부족할 뿐 여전히 많은 우라늄을 함유하고 있다. 치명적인 방사능과 열도 있어서 수조에 보관한다. 고준위폐기처분장에나 버릴 수 있는 물질로 그 자체로도 심각한 피해가 발생한다. 폭발이 안 돼도 노출 자체를 막아야 한다. -양이원영 지진으로 건물은 안 무너졌지만 4호기 직원 얘기를 보면, (원전)배관이 부서지고 무너져 내렸다고 했다. 안전장치나 배관에도 예상하지 못한 문제가 있을 수 있다. 초기대응을 지적하지만 1분 1초가 중요한데 최선의 판단을 해야 한다. -이은철 (4호기의)10년 된 사용후 핵연료를 수조에 깊이 넣어두면 1년이면 급한 열은 제거된다. 방사선도 사용후 핵연료의 90%에서는 거의 나오지 않는다. 물론 지난해 11월에 막 꺼낸 연료는 지금도 방사선이 많고 노출되면 배출될 가능성도 크다. 이것들도 연쇄 핵분열이 일어나지 않도록 다 분산시켜 놓는다. 물이 완전히 빠져도 핵분열이 일어나는 것은 불가능하다는 게 정설이다. 지금 나오는 양도 원자로에서 나오는 것보다 적다. →한국에 영향은 없나. -오창환 고준위 폐기물의 안전 보존 기간은 1만년이다. 온도도 방사능도 오래간다. 편서풍 때문에 지금 미국만 난리가 났지만, 남동풍이 부는 여름처럼 계절풍이 달라져 국지적인 변화는 대비해야 한다. 한반도 피해가 전혀 없다고 보긴 어렵다. -이석호 사고 이후 국회에 보고했다. (아무리 정확한 정보를 제공해도)국민이 믿지 못하는 면이 있다. 기상청 예보는 편서풍이 불어 당분간 영향이 없다고 한다. 원전 3호기 노심용융이 100% 일어나고, 격납건물로 방출되는 양의 50배가 방출되는 최악의 상황을 가정해도 우리나라와의 거리 1200㎞를 고려하면 우리나라 피폭량은 0.3mSv다. 연간 선량 한도 1mSv의 3분의1도 채 안된다. 우려는 이해되지만 기술적으로 최악의 상황에도 우리나라에 끼치는 영향은 미미하다. -이은철 (방사능도) 굴뚝에서 연기가 나오는 것처럼 사방으로 퍼진다. 거리 계산도 하늘로 솟는 것을 제외하고 직선거리로 계산했다. 아주 보수적이다. 정부발표를 믿어 달라. 우리 국민에게 피해를 줄 수준은 아니다. -장정욱 원자로 안에서도 400가지 물질이 나온다. 요오드는 반감기도 길어서 무한정 먹을 수도 없다. 정부는 최악의 경우를 가정해 토양, 수질 오염까지 준비해야 한다. 사용후 핵연료에서는 상당한 방사성 물질이 나와 (보관하는) 수조 수심이 최고 2.5배 이상 되어야 한다. 연료를 끄집어 낼 때 사람이 옆에 있으면 20초 안에 치사한다. 30년 동안 수조에 보관한 상태에서 끄집어 내도 공중에 사람이 있으면 6분 안에 치사한다. →한국 원전은 안전한가. -양이원영 편서풍 때문에 영향이 없다고 하지만 (일본 사고 지점은) 우리와 비슷한 위도다. 체르노빌 사고 때도 서쪽으로 1000㎞ 떨어진 스위스, 독일, 이탈리아에서도 모두 오염이 발견됐다. 세슘, 요오드 외에 반감기가 30년 넘는 것도 있다. 당장은 괜찮아도 일주일, 한달 뒤에 영향이 없다고는 말할 수 없다. -이은철 (방사능)오염물질이 우리나라에도 와 있을 수 있다. (다만) 얼마나 영향을 주는가가 문제다. 바람은 방향성이 없다. 다만 방사능량을 계산할 때 직선거리로 계산해 보수적으로 한 것이니 믿어 달라는 거다. -양이원영 국민이 정부를 신뢰하지 못하는 건 결국 정보공개 문제다. 1978년에 가동한 고리 1호기는 2007년에 수명이 다했다. 수명연장 때 안전영향 평가를 공개해야 한다고 주장했지만, 그 보고서는 지금도 공개되지 않았다. 그러고도 정부는 지난해 2017년 2차 수명연장 계획을 밝혔다. (올해 수명연장 예정인)월성 1호기가 중수형원자로라는 게 더 큰 문제다. 냉각수에도 방사성 물질이 있어 더 위험하다. 세계적으로 수명연장 사례가 없다. 올해 캐나다와 한국만 동시에 진행 중이다. 최재헌기자 goseoul@seoul.co.kr

일본 도쿄전력이 16일 후쿠시마 제1원전 4호기의 사용후 연료봉이 재임계 상태가 돼 핵분열 연쇄반응을 일으킬 가능성을 언급하면서 원전 사고가 최악의 상황으로 치달을 수 있다는 우려가 높아지고 있다. 만약 실제로 핵분열 연쇄반응이 일어나게 되면 방사성물질 배출량은 더욱 늘어나게 된다. 전문가들은 사용후 연료봉에도 핵분열 연쇄반응을 조절하는 물질이 있지만 냉각 시스템이 작동하지 않아 열에 녹았을 수 있다고 보고 있다. 여기에 온도를 낮추기 위해 민물과 바닷물을 넣은 것도 연쇄반응 조절을 어렵게 했을 것이라고 지적하고 있다. 핵분열이 연쇄적으로 일어나면 이 과정에서 발생하는 열로 인해 냉각수가 더 빨리 증발된다. 이미 원자로가 파손됐기 때문에 연료봉이 공기 중에 그대로 노출돼 방사성물질 확산 규모가 더욱 커질 수 있다는 얘기다. 원자력연구원 백원필 본부장은 “붕소가 투입된 만큼 재임계 가능성은 낮다고 본다.”고 설명했다. 핵분열 연쇄반응은 원자력 발전은 물론 원자폭탄의 원리이다. 원자력 발전에 쓰이는 우라늄과 플루토늄은 중성자를 흡수, 원자핵이 2개 이상으로 쪼개지며 에너지를 방출하는 핵분열 반응을 일으키는 성질을 갖고 있다. 동시에 중성자도 방출하기 때문에 이를 다시 흡수, 핵분열이 연쇄적으로 일어나게 되고 결국 다량의 에너지가 생성된다. 이때 원자로 제어봉은 핵분열 연쇄반응이 무한정 일어나는 것을 막는다. 다시 말해 제어봉이 없을 경우 연료봉 온도가 정상 수준 이상으로 올라가게 되는 것이다. 연료봉의 경우 핵폭탄에 비해 우라늄 농축도가 현저히 낮은 만큼 실제로 핵폭발이 일어나지는 않는다. 하지만 일본 환경에너지정책연구소가 “이번 대지진 발생 후 가장 두려웠던 것은 제어되지 않은 상태로 핵분열이 연속적으로 일어나는 재임계”라고 지적했을 정도로 4호기 연료봉의 재임계는 이번 원전 사고를 최악의 국면으로 몰고 갈 수 있다. 나길회기자 kkirina@seoul.co.kr

후쿠시마 제1원자력발전소 부근의 방사능 수치가 급증해 유출 가능성이 제기되는 등 방사능 유출 공포가 가중되고 있다. 16일 원자력발전소 21㎞ 지점의 옥내 대피구역인 나미에 지역에서는 방사능이 평소의 6600배가 검출되는가 하면 사고 원자로의 핵분열 가능성도 점쳐지는 등 불안이 증폭되고 있다. 이와 관련해 아사히신문은 이날 핵분열이 일어날 때 방출되는 ‘중성자선’이 후쿠시마 1원전 정문 부근에서 14일에 이어 15일에도 검출됐다고 보도했다. 실제로 후쿠시마 시내 수돗물에서도 16일 ‘방사성물질’인 세슘이 검출돼 긴장이 더 높아지고 있다. 통상 수돗물에서는 ‘방사성 물질’인 요오드와 세슘이 검출되지 않는다. 전날 두 차례에 걸쳐 폭발 및 화재가 발생했던 후쿠시마 제1원전의 4호기에서는 이날 오전 5시 45분쯤 또 화재가 발생했다. 4호기는 지난 11일 강진 당시 정기점검 중이어서 상대적으로 안전한 것으로 평가됐으나 전날에 이어 이틀째 폭발과 화재가 이어진 데다 건물 외벽에 8ｍ짜리 구멍까지 뚫린 상태여서 불안이 가중되고 있다. 에다노 유키오 일본 관방장관은 이날 “후쿠시마 제1원전 정문 부근의 방사선량이 오전 10시쯤 급격히 상승해 작업원들이 일시 철수했다.”며 “3호기의 격납용기 일부에서 수증기가 방출돼 연기가 났다.”고 말했다. 더욱이 이미 사고가 났던 1호기와 2호기 핵 연료봉의 상당 부분이 파손됐다는 보도가 나오고, 5호기와 6호기도 온도가 점진적으로 상승하고 있는 것으로 전해졌다. 요미우리신문에 따르면 격납용기 하단부가 손상된 2호기의 핵연료 중 30%가, 지난 12일 처음으로 폭발 사고가 발생한 제1원전 1호기의 연료봉 중 70% 정도가 파손된 것으로 조사됐다. 이는 핵연료가 장시간 냉각수 밖으로 노출됐기 때문으로, 연료를 감싼 금속에 작은 구멍과 균열이 생기면서 내부로부터 강한 방사능을 품은 물질이 누출되고 있는 것으로 보인다. 정부 관계자는 “건강에 미치는 영향을 언급하지 말라.”며 시민들의 동요를 자제하고 있지만 전문가들은 “광역단체별로 방사능 수치를 공개해 불필요한 불안감의 확산을 막아야 한다.”고 주문했다. 일본 정부가 원자력발전소의 노심 용해로 치명적인 방사능 유출을 막을 통제력을 갖고 있는지조차 의심받는 최악의 상황에 놓이게 됐다. 여기에다 일본 최고봉인 후지산의 분화(대폭발) 우려도 확산되고 있다. 산케이신문은 지난 15일 밤 시즈오카현 동부에서 진도 6의 강진이 일어난 뒤 “후지산 화산활동의 활발화를 염려하는 소리도 나오기 시작했다.”고 전했다. 아키히토 일왕은 대지진이 발생한 이후 처음으로 대국민 메시지를 통해 “피해 지역의 비참한 상황을 보고 마음에 깊은 상처를 입고 있다. 한 사람이라도 무사함이 확인되기를 빌고 있다.”고 말했다. 한편 경찰청은 이날 오후 2시 현재 이번 대지진으로 인한 사망자가 3771명, 행방불명자가 8181명에 이른다고 밝혔다. 도쿄 이종락특파원 jrlee@seoul.co.kr

정부가 일본의 대지진 피해 복구 지원을 위해 다방면으로 움직이고 있다. 대지진 여파로 폭발한 원자력발전소의 원자로 냉각에 필수적인 붕산에서부터 생수·도포·방호복 등 생필품과 성금 지원도 검토하고 있다. 우리 정유업계도 휘발유 등 석유제품 공급 지원에 나선다. 포스코는 열연 및 냉연 강판 1만 3000t을 지원한다. 16일 지식경제부 등에 따르면 일본 간사이 전력이 지난 14일 코트라를 통해 붕산 52t을 지원해 달라고 요청한 것과 관련, 주한 일본대사관이 공식적으로 우리 정부에 붕산 지원을 요청해 왔다. 붕산은 연료봉의 중성자를 잡아내 핵분열을 억제하는 흡수재인 붕소가 포함된 산이다. 일본은 현재 원자로 폭발을 막기 위해 막대한 양의 붕산을 바닷물에 섞어 원자로에 쏟아붓고 있다. 한국수력원자력은 가능한 한 이른 시일 내에 붕산을 일본에 전달할 예정이다. 우리나라의 붕산 보유량은 309t으로 전량 이탈리아에서 수입해 쓰고 있다. 일본에 지원하는 양을 빼면 6개월분이 남는다. 정부는 또 생필품과 성금을 보내는 문제를 일본 측과 협의, 구체적인 지원에 나서기로 했다. 외교통상부 당국자는 “구조대 외 물자 지원은 일본이 기본적인 수요를 파악해 알려주면 우리가 지원할 수 있는 것을 결정할 것”이라며 “1차적으로 생수 등 4~5가지 물품 지원을 검토하고 있다.”고 말했다. 정부와 민간은 오후 민동석 외교부 2차관 주재로 민·관 합동 긴급구호협의회를 열어 효율적인 구호물자 지원을 위한 협력 방안에 대해 협의했다. 민간기업 차원의 지원 손길도 빨라지고 있다. 일본 정유업계가 우리 업체들에게 석유제품 지원을 요청해온 데 따른 것이다. 원전과 정유시설 등의 파괴로 발전용 연료와 석유제품 수요가 높아지고 있기 때문이다. 일본 최대 정유사인 닛폰오일 앤드 에너지(JX NOE)는 최근 GS칼텍스에 휘발유와 경유 등 100만~150만 배럴 상당의 석유제품 지원을 부탁했다. GS칼텍스 측은 “재고와 수출물량 조절 등으로 최대한 지원 물량을 맞출 것”이라고 말했다. SK이노베이션도 JX NOE에 휘발유 26만 배럴을 공급하기로 했다. 이는 일본 하루 소비량의 25% 정도에 해당하는 양이다. 또 JX NOE가 처리하지 못한 중동 원유 200만 배럴을 대신 구매하기로 했다. 포스코도 일본 현지법인인 포스코재팬을 통해 구호성금 1억엔을 지원하는 한편 피해 복구용 강관 원료인 열연과 냉연 강판 1만 3000t을 다음 달까지 긴급 공급하기로 했다. 이순녀·김미경·이두걸기자 douzirl@seoul.co.kr

미국의 물리학자 2명이 입자 가속기를 이용해 세계 최초로 타임머신을 구현할 수 있다고 주장해 눈길을 모으고 있다. 라이브사이언스 등 과학전문매체에 따르면 미국 테네시주에 있는 밴더빌트대학교 소속 연구원인 톰 웨일러와 추이 맨은 최근 세계에서 가장 큰 입자가속기인 ‘강입자충돌기’(LHC=Large Hadron Collider)를 이용해 타임머신을 개발할 수 있을 것으로 보인다고 주장했다. 강입자충돌기는 두 개의 입자 빔을 광속에 가까운 속도로 충돌시킴으로써 빅뱅 직후의 상황을 재현할 계획으로 만들어진 장치이다. 이들은 강입자충돌기를 이용해 히그스 입자(Higgs boson)를 생산해 내고, 양성자와 중성자, 전자 등의 물질이 어떻게 엄청난 질량을 가졌는지를 설명할 수 있다면, 과거 또는 미래로 메시지를 보내는 타임머신을 만들어낼 수 있을 것이라고 주장했다. 히그스 입자란 우주에 생명체를 존재하게 한 가상입자로서 ‘신의 입자’로도 불리며, 우주의 탄생 기원인 ‘빅뱅’(우주 대폭발)과도 깊은 연관이 있다. 톰 웨일러 박사는 “타임머신이 만들어지더라도 사람이 과거나 미래 시간을 여행하는 것은 불가능 하다.”면서 “단지 특별한 입자들만 시간 여행이 가능하며, 이를 이용해 과거 또는 미래로 메시지를 보낼 수 있을 것”이라고 설명했다. 이들의 주장은 지난 7일 미국 코넬대가 운영하는 논문 사이트(www.arxiv.org)에 게재됐다. 사진=제네바에 있는 LHC 서울신문 나우뉴스 송혜민기자 huimin0217@seoul.co.kr

인체통과땐 DNA 화학적 변성 ●방사선 우라늄, 플루토늄 등 원자량이 큰 원자들은 질량이 너무 무거워 상태가 불안정한 탓에 작은 충격에도 스스로 붕괴를 일으킨다. 이 원자가 붕괴되면서 다른 원자로 바뀔 때 방출하는 입자나 전자기파를 말한다. 방사선은 인체를 통과하면서 전리작용을 통해 생존에 필수적인 DNA에 화학적 변성을 가져올 수 있다. 병원 X-선 촬영 때 0.03~0.05밀리시버트(mSv)의 방사선을 쏘는데, 사실 100mSv를 한꺼번에 맞아도 큰 영향이 없다. 1000mSv를 맞으면 구토·설사 증세를 보이고, 7000mSv면 며칠 내 사망한다. 후쿠시마 원전 폭발로 흘러나온 방사선은 시간당 최고 1.2mSv로, 일반인이 1년간 쪼이는 정상량 상한선 1mSv를 웃돌았다. 다만 의료계는 인체에 실제 유해한 양을 1Sv(1mSv의 1000배)로 본다. 3000도 넘으면 핵연료봉 녹아 ●노심 용해 노심이란 원자로의 중심부로서, 핵연료 우라늄의 원자핵이 중성자와 결합해 둘로 쪼개질 때(핵분열) 발생하는 에너지를 얻는 곳이다. 핵연료봉과 함께 분열속도, 노심온도를 제어하기 위한 감속재와 냉각재 등이 들어 있다. 후쿠시마 원전의 경우처럼 노심 온도를 낮추는 냉각재의 공급이 제대로 되지 않으면, 핵분열 반응 과정에서 발생하는 열을 식히지 못해 노심 자체의 온도가 올라간다. 노심 온도가 3000도 가까이에 이르면 봉 형태의 핵연료(핵연료봉), 즉 우라늄 자체가 녹을 수 있다. 핵실험으로 발생하는 인공原子 ●세슘 우라늄의 핵분열 과정에서 얻어지는 물질이다. 동위원소(양자수는 같으나 질량수가 다른 원자) 중 하나인 세슘-137은 자연 상태에서는 존재하지 않고, 핵실험 등 결과로 발생하는 인공적 원자이다. 이 원자의 농도는 방사능 낙진의 영향을 가늠하는 척도가 된다. 세슘-137의 반감기(방사선량이 절반으로 주는 기간)는 약 30년에 이른다. 세슘-137은 강력한 감마선으로 암세포를 죽이기 때문에 병원에서 자궁암 등의 치료에 사용되기도 하지만, 정상세포가 이에 노출되면 반대로 암 등이 발현할 수도 있다. 송한수기자 onekor@seoul.co.kr

한국원자력연구원에서 고정장치가 풀려 방사선이 누출되는 사고가 일어났다. 20일 오후 2시 32분쯤 대전시 유성구 한국원자력연구원에서 연구용 원자로인 하나로 시설의 방사선이 소량 누출돼 방사선 ‘백색 비상’이 발령됐다. 연구원은 원자로 가동을 즉시 중단하고 직원들을 모두 대피시켰다. 이 사고로 원자로 건물 내 방사선량이 한때 기준치인 250uGy/hr의 수백배에 달했으나 방사선 외부 누출이나 인적 피해는 발생하지 않았다. 사고는 연구용 원자로인 하나로의 15m 깊이 수조 밑 받침대를 고정시키는 장치가 풀려 받침대가 물 위로 떠오르면서 공기 중에 방사선이 누출됐다. 당시 원자로 안에서 작업 중이던 직원 3명은 경보등이 울리면서 긴급 대피한 것으로 알려졌다. 이 받침대는 실리콘이 든 알루미늄통을 회전시키면서 중성자를 쪼여 대전력 반도체를 생산한다. 대전력 반도체는 고속전철과 자동차, 태양광 발전 등에 필수적인 것으로 이 연구원은 일본에서 실리콘을 보내오면 이곳에서 중성자를 쪼여 일본으로 다시 수출하고 있다. 원자력연구원은 사고 발생 직후 비상대책본부를 구성하고 사고수습과 함께 알루미늄 통 고정장치가 풀린 원인 규명에 나서는 한편 물 위로 떠오른 알루미늄 통을 제 위치로 가라앉히기 위한 작업에 나서 사고발생 8시간 가까이, 비상발령 6시간 30여분 만인 오후 9시 5분쯤 알루미늄 통을 수조 아래로 가라앉히는 데 성공, 방사선 준위가 정상을 회복함에 따라 백색비상을 해제했다. 백색비상은 3단계 방사선 비상등급 가운데 가장 낮은 것으로, 건물 내에 국한된 이상 상태에서 발령된다. 원자력시설의 주요 안전 기능이 손상되면 ‘청색 비상’, 최후 방벽의 손상으로 외부에 누출되면 ‘적색 비상’이 각각 걸린다. 하나로는 한국원자력연구원이 자력으로 건조한 국내 유일의 열출력 30㎿급 다목적 연구용 원자로로 1985년부터 10년간 설계·건설·시운전을 거쳐 1995년 2월 완성됐다. 가동 15년간 중수 및 방사성 동위원소 누출사고가 있었으나 백색 비상이 발령되기는 처음이다. 대전환경운동연합은 이번 사고와 관련, 성명을 내고 “그동안 연구원에서 잇따라 방사능 관련 사고가 발생함으로써 주민들이 불안해하던 차에 이번 백색비상으로 연구원과 하나로의 위험성이 다시 한번 알려지게 됐다.”며 “주민피해가 없도록 정확한 상태를 밝히는 한편 근본적인 해결책을 제시하라.”고 촉구했다. 테크노밸리에 거주하는 정모(42)씨는 “대규모 방사선 누출사고가 우려됐음에도 안전하다는 원자력연구원을 믿고 입주했는데 누출사고가 잇따라 너무 불안하다.”며 “과거 사고 당시 지역 시민단체 등이 근본적인 대책을 마련할 것을 요구했다고 들었는데 무슨 대책을 강구했는지 모르겠다.”고 말했다. 이에 대해 원자력연구원 측은 “이번 방사선 백색비상 발령의 원인이 된 알루미늄 통의 위치 이탈 원인을 자세히 분석해 유사 사고가 재발하지 않도록 대책을 마련할 계획”이라고 말했다. 대전 이천열기자 sky@seoul.co.kr

‘과학비즈니스벨트를 어느 곳에 조성하느냐’는 문제가 정치권의 ‘뜨거운 감자’로 부각됐다. 하지만 과학계는 정치 공방으로 인해 과학비즈니스벨트, 그중에서도 핵심이라고 할 수 있는 ‘중이온 가속기’의 건설이 늦어지는 것을 걱정하고 있다. 중이온 가속기는 가속기(Accelerator) 또는 입자가속기(Particle Accelerator)의 한 종류다. ‘노벨상 메이커’ ‘현대 과학의 연금술사’로 불리는 가속기는 무엇이고, 과학자들은 왜 가속기에 이렇게 목을 매는 것일까. 원자는 양성자, 중성자로 이뤄진 원자핵과 그 주위를 돌고 있는 전자로 구성돼 있다. 과학자들은 원자보다 더 작은 세계에 대한 연구를 통해 에너지를 얻으려는 노력을 계속해 왔다. 이런 차원에서 원자핵에서 중성자와 양성자를 떼어내 조작·활용하는 기술을 가지려 했고, 그 핵심이 가속기다. 가속기는 원자핵이나 원자핵에서 떼어낸 양성자, 전자, 이온 등의 전기적 성질을 가진 입자를 강력한 전기장을 사용해 빛의 속도(초당 30만㎞)에 가깝게 속도를 높여 충돌시키는 장치다. 이론은 어렵지만 가속기는 실생활과도 가깝다. TV나 컴퓨터 모니터로 사용되던 브라운관도 가속기의 일종이다. 음극선관(CRT)이라고 불리는 브라운관도 전자총에서 가속된 전자를 유리 뒷면에 있는 형광물질에 충돌시켜 나오는 빛으로 우리가 보는 화면을 만들어 낸 것이다. 과학자들은 가속기에서 나오는 입자를 다른 원자핵에 충돌시켜 원자핵이나 물질의 가장 작은 단위인 소립자를 관찰하기도 한다. 충돌로 원자 자체가 변해 새롭게 만들어지는 원자핵 물질을 발견할 수도 있다. 또 반도체 생산 같은 산업용이나 암 치료 같은 의료용으로 사용되기도 한다. 가속기는 원자에서 입자를 떼어내고 이를 다시 가속시켜 충돌시키는 등 구동하는 데 큰 에너지를 필요로 하는 거대과학의 대표적인 장치다. 과학비즈니스벨트에 들어설 중이온 가속기도 부대 연구 시설까지 포함하면 축구 경기장의 몇 배 이상 되는 넓이를 차지한다. 미국, 유럽, 일본과 같은 과학 선진국들은 이미 1910년대 가속기를 개발해, 현재 전 세계에 설치돼 있는 크고 작은 가속기는 약 1만 7000여대에 달한다. 1980년대 이후 노벨상 수상자의 약 25%는 가속기를 활용한 과학적 발견이 주요 업적이어서 노벨상 메이커로 불리기도 하고, 부단히 새로운 물질을 만들어내 현대 연금술사라는 별명을 얻기도 했다. 각각의 가속기는 입자를 가속시킨다는 점에서는 같지만 가속입자의 종류에 따라 양성자 가속기, 중이온 가속기, 방사광 가속기로 나뉜다. 또 가속시키는 방법에 따라 직선형(선형 가속기)과 환형(원형 가속기)으로 다시 구분된다. 국내에는 포항에 3세대 방사광 가속기가 운영되고 있으며, 4세대 방사광 가속기를 추가로 설립할 계획이다. 또 경주에 양성자 가속기가, 부산에는 중입자 가속기(중입자 치료기)가 있다. 과학비즈니스벨트에는 중이온 가속기를 설치할 예정이다. 양성자 가속기는 원자핵을 쪼갤 때 나오는 양성자를 +와 -극을 띠고 있는 가속관 속을 통과시킨 다음 그때 생기는 전기력을 이용해 엄청난 속도를 낸 후 다른 핵에 충돌시키는 장치다. 많은 양성자를 가속시켜 동시다발 혹은 연속적으로 높은 에너지를 생산할 수 있다. 양성자 가속기는 물질의 핵을 깨트려 그 특성과 구조를 파악하는 것은 물론, 물질을 변형시킬 수도 있다. 때문에 물질 구조에 대한 이해와 기초 과학적 연구뿐만 아니라, 물질 구조 변경을 통한 신소재 개발의 산업적 활용과 암 치료 등에 응용할 수 있다. 지난달 교육과학기술부의 21세기 프론티어 사업단인 ‘양성자 기반 공학기술 개발 사업단’은 2002년부터 8년에 걸친 연구 개발 끝에 초당 10경(1경은 1만조)개의 양성자를 만들 수 있는 대용량 선형 양성자 가속기를 개발해 2013년부터 가동에 들어갈 예정이라고 밝혔다. 사업단이 개발한 양성자 가속기는 수소 원자 핵에서 떼어낸 양성자를 가속장치를 통해 빛 속도의 43%에 해당하는 초속 13만㎞까지 가속할 수 있는 장치다. 양성자 발생 용량으로는 미국, 일본에 이어 세 번째로 크다. 양성자 가속기로 가장 유명한 것은 스위스 제네바에 위치한 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대 강입자 충돌기(LHC·Large Hardron Collider)다. 원형 가속기인 LHC는 장치의 길이만 27㎞에 달하는 초대형 양성자 가속기다. 강한 핵력으로 뭉쳐진 입자인 강입자를 충돌시키는 장치다. 지난해 11월에는 납핵을 충돌시켜 우주 탄생 순간이라는 빅뱅을 재현한 ‘미니 빅뱅’ 실험으로 관심을 모았다. 중이온 가속기는 헬륨(He), 리튬(Li), 탄소(C), 질소(N), 산소(O), 우라늄(U) 등 주기율표에 있는 다양한 원자를 이온화시켜 가속시키는 장치다. 원자핵보다 작은 미시 세계인 펨토의 탐구를 위해 만들어졌다. 펨토는 1000조분의1미터다. 이를 통해 원소가 만들어지는 생성 원리를 증명할 수 있다. 또 가속된 중이온을 암세포에 충돌시켜 암 치료에 이용하거나 중이온을 빛의 속도로 가속시킨 후 금속판에 충돌시켜 단수명 동위원소를 만들어 핵구조 연구에 이용하기도 한다. 과학비즈니스벨트에 들어설 중이온 가속기는 여기서 더 나아가 첫 번째 가속으로 만들어진 초단수명 동위원소 빔을 다시 가속해 매우 희귀한 동위원소를 만드는 것을 목표로 하고 있다. 방사광 가속기는 전자를 빛의 속도에 가깝게 가속시켜 이를 전자석을 이용해 회전시킬 때 발생하는 자외선, X선 등의 빛을 만들어 내는 장치다. 양성자 가속기와 중이온 가속기가 원자들을 충돌시키는 데 초점이 맞춰져 있다면 방사광 가속기는 빛을 가지고 원자나 분자를 보는 장치라고 할 수 있다. 김효섭기자 newworld@seoul.co.kr