1조 5천억 원이 투입돼 '단군 이래 최대 기초과학 프로젝트'로 불리는 한국형 중이온 가속기 '라온'(RAON)이 저에너지 전체 구간 빔 시운전을 완료했다.

이는 여러 차례 사업 연기 끝에 1차 목표를 달성한 것이다.

29일 과학기술정보통신부와 기초과학연구원 중이온가속기연구소는 23일 한국형 초전도 중이온 가속기 저에너지 전체 가속구간에 걸친 빔 시운전에 성공했다고 29일 밝혔다.

중이온 가속기는 무거운 원소(중이온)를 가속해 표적에 충돌시켜 새로운 희귀 동위원소를 만들고 물질의 특성을 연구하는 대형 연구시설이다.

이 과정에서 우주와 원소의 기원, 별의 진화 등을 밝힐 실험적 데이터를 얻을 수 있고, 동위원소는 반도체, 이차전지, 항암 치료 등 산업 분야에도 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

라온은 2010년 개념 설계를 시작해 2021년 5월 가속기동과 극저온 설비 등 제반 시설건설을 완료했다. 이어 핵심장치인 초전도 가속장치를 2021년 12월에 구축했다.

▲ 저에너지 구간 초전도 가속장치 구조.

이번 빔 시운전은 지난해 가속관 전단부(1/4파형 가속관 22기) 빔을 인출한 데 이어 올해 3월 후단부(1/2파형 가속관 102기)를 포함한 전체 초전도 가속관 124기 시운전을 진행한 것이다.

연구소는 초진공, 영하 270도 극저온 헬륨 냉각 상태를 유지하면서 전체 가속관 주파수와 빔 위상 제어를 통해 가속관별 고유 특성을 파악하는 등 운영 기술을 축적하는 과정을 거쳤다고 설명했다.

그 결과 지난 23일 오전 11시 33분 가속기 전 구간에 대한 빔 가속과 인출에 성공했다.

이후 추가 실험을 통해 빔 에너지 17.6MeV/u 및 빔 전류 21.3마이크로암페어(㎂)에 도달했다.

과기정통부는 시운전 결과에 대해 24일 전문가 회의를 소집해 검토한 결과 기술적 목표치를 달성했음을 확인했고, 이런 검토 결과를 26일 '중이온가속기 사업추진위원회'를 열어 확정했다고 밝혔다.

과기정통부는 시운전 결과를 토대로 가속시스템 성능 최적화, 각종 실험 장치와 연계 시운전, 국내외 연구 제안서 선정 기준 마련 등 후속 절차를 거쳐 내년 하반기부터 저에너지 구간 운영에 들어간다는 계획이다.

이번 저에너지 구간 시운전 성공을 통해 라온은 사업 착수 13년 만에 1단계를 통과하게 됐다.

라온의 당초 완공 목표 시점은 2017년이었으나 기술 부족과 사업 운영 미숙 등을 이유로 네 차례나 계획이 변경됐다. 결국 2021년에는 전 구간 구축에서 어느 정도 완성된 저에너지 구간과 더 기술 확보가 필요한 고에너지 구간으로 나눠 2단계로 추진하는 방향으로 틀었다.

고에너지 구간 빔 인출은 2027년을 목표로 잡은 상태다.

오태석 과기정통부 1차관은 "금번 시운전 성공은 그간 막대한 국가 예산이 투입된 한국형 초전도 중이온 가속기의 주요 장치와 설비들의 목표 성능 구현과 정합성을 확인한 차원에서 그 의미가 크다"며 "앞으로 성능 최적화 과정을 거쳐 내년 하반기부터 창의적이고 선도적인 국제공동연구가 이곳에서 활발히 펼쳐질 수 있도록 다양한 정책적 노력을 다하겠다"고 말했다.

정종희 기자  jhjung2@jeonpa.co.kr

<저작권자 © 전파신문, 무단 전재 및 재배포 금지>