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1조4000억 중이온가속기에 국내 개발 초전도 전자석 탑재한다

중앙일보 2018.09.20 15:38
한국형 중이온가속기인 라온의 개발 조감도. 라온에는 국내에서 개발한 초전도 전자석이 탑재될 예정이다. [사진 IBS]

한국형 중이온가속기인 라온의 개발 조감도. 라온에는 국내에서 개발한 초전도 전자석이 탑재될 예정이다. [사진 IBS]

 
한국형 중이온가속기 라온(RAON)에 국내에서 개발한 초전도 전자석이 탑재된다. 가속기 제작에 초전도 전자석을 활용하는 건 세계 최초다. 기초과학연구원(IBS) 중이온가속기건설구축사업단은이런 내용을 20일 발표했다.
 
사업단은 2021년 완공을 목표로 대전 유성구 국제과학비즈니스벨트에 중이온가속기를 건설하는 중이다. 중이온가속기는 건설비만 1조4000억원이 투입되는 대규모 과학 시설이다. 중이온가속기는 가벼운 양성자부터 무거운 원소인 우라늄까지 모든 원소를 빛의 속도에 가깝게 가속할 수 있다. 이를 통해 지구 위에 존재하지 않는 새로운 동위원소를 만들 수 있다. 이는 유전자ㆍ단백질 형성 등 생명체 발생 연구는 물론이고 새로운 항암제 개발에도 활용할 수 있다. 이와 함께 우주 탄생의 비밀을 담고 있는 원소 생성 과정을 밝히는 데도 중이온가속기가 쓰일 수 있다.
 
국내에서 개발한 고온 초전도 전자석. 시제품 형태로 최근 성능 검사를 마쳤다. [사진 IBS]

국내에서 개발한 고온 초전도 전자석. 시제품 형태로 최근 성능 검사를 마쳤다. [사진 IBS]

초전도 전자석은 중이온가속기 내부에 입자 빔의 방향을 바꾸거나 퍼트리는 등 정밀 제어에 사용된다. 가속기 내부는 입자 가속에 따른 방사선이 발생하기 때문에 이를 견딜 수 있는 산화마그네슘 기반 전자석을 사용했다. 하지만 가속기 내부에서 발생한 열에 의해 성능이 떨어지는 단점이 있었다. 이를 극복하기 위해 사업단은 고온에서도 견디는 바륨 구리산화물로 만든 초전도 전자석을 개발했다. 권영관 IBS 장치구축사업부장은 “이번에 개발한 초전도 전자석은 영하 233도에서 운영할 계획”이라며 “기존 초전도 전자석과 달리 방사선 발열로 인해 다소 온도가 올라가도 초전도 상태를 안정적으로 유지할 수 있다”고 말했다.
 
중이온가속기에는 총 7기의 고온 초전도 전자석이 장착된다. 사업단은 시제품을 제작해 냉각 및 자기장 성능시험을 마쳤다. 권영관 사업부장은 “새로 개발한 초전도 전자석은 기존 제품 대비 전력 소모량이 10분의 1에 불과해 운영비도 낮추는 효과가 있다”고 말했다.
사업단은 올해 연말 고온 초전도 전자석 본 제품 제작을 시작할 예정이다. 본 제품 제작이 마무리되는 2021년부터 중이온가속기 시운전에 들어갈 계획이다.
 
강기헌 기자 emckk@joongang.co.kr
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