세계 최고 레이저 기술 보유하고 있는 고등광기술연구소

[아시아경제 노미란 기자]"올해 안에 4페타와트(PW=1015와트) 레이저를 출력하는 것이 목표다."

23일 만난 남창희 기초과학연구원(IBS) 광주과학기술원(GIST) 사업단장은 "현재 출력 가능한 1페타와트와 1.5 페타와트도 세계적인 수준이지만 다음 목표를 향해 나아가고 있다"며 이 같이 말했다.

고등광기술연구소는 광학, 물리학 등 기초 과학기술을 바탕으로 생성된 과학기반산업(science based- industry)인 광산업의 발달을 위해 지난 2000년에 설립됐다. 우수한 광과학과 광기술 연구진을 집중시켜 원천핵심기술과 응용기술을 개발하기 위해 도약하고 있다.

광주과학기술원 내 위치한 고등광기술연구소의 2층에 마련된 연구실은 어느 곳보다 철저히 외부와 차단된 형태였다. 사각형 챔버, 원통형 챔버가 설치된 연구실 안에서 전자빔, 양성자빔 발생을 실험하는 연구원들도 특수소재의 연구복을 입고 있었다. 대부분의 실험 지시는 고출력의 레이저의 위험성을 고려해 컨트롤타워에서 대부분 이뤄지고 있었다.

고등광기술연구소의 레이저빔 연구는 세계 최고 수준을 자랑한다. 이미 지난해 말 펨토초 초강력 레이저를 이용해 하전입자(전자양성자)를 소규모 실험실 수준에서 수 기가전자볼트(Gev), 수십 메가전자볼트(MeV)까지 가속할 수 있는 기술을 개발한 바 있다.

펨토초 페타와트 레이저 기반 하전입자 가속은 지난 10여년 간 전 세계적으로 고 에너지 입자빔을 얻기 우해 연구 경쟁이 치열한 분야로, 소형 입자가속기와 의료용으로 활용하기 위해서는 전자의 경우 10GeV, 양성자의 경우 200MeV까지 가속하는 것이 필요하다.

연구진은 30펨초토 1페타와트 레이저를 2단 기체 표적과 박막형 플라스틱(F8BT) 표적에 조사해 전자 및 양성자 빔의 에너지를 크게 증대할 수 있었다.

레이저빔 기술은 현재 양성자빔을 이용한 가속기 치료기 등이 병원등에 보급돼 암치료에 응용되고 있다. 국제 협력 프로젝트도 활성화되고 있어 지난해 프랑스팀, 체코 레이저 팀과 협력 연구를 수행한 이 후 올해에는 일본과도 공동연구를 추진 중이다.

남 단장은 "레이저빔에 대한 연구는 극한 전기장, 레이저장 상황을 만들어 다양한 물리적 현상을 연구하는 기초학문인 동시에 레이저 기반 입자 가속기와 암 치료기를 개발하는데도 유용하게 쓰일 수 있는 유용한 분야"라고 밝혔다.

노미란 기자 asiaroh@asiae.co.kr