韓, 세계 3번째로 꿈의 빛 'X-선 레이저' 발생 성공

포항 4세대 방사광가속기 0.5nm 파장 X-선 자유전자 레이저 발생 공식 확인

▲포항공대 가속기연구소와 방사광가속기. 뒷편에 길게 뻗어있는 곳이 방사광가속기이다. 약 1.1km에 이른다.[사진제공=포함공대]

[아시아경제 정종오 기자] 우리나라가 미국, 일본에 이어 세계 3번째로 최첨단 4세대 방사광가속기의 꿈의 빛인 X-선 자유전자 레이저 발생에 성공했다. 미래창조과학부(장관 최양희)와 포항공대(총장 김도연)는 포항 4세대 방사광가속기가 시운전 착수 불과 2개월 만에 0.5nm 파장의 X-선 자유전자 레이저 발생에 성공했다고 29일 발표했다.

미래부는 2011년부터 지난해 말까지 총사업비 4298억 원을 투입해 포항공대에 4세대 방사광가속기를 건설하고 방사선발생장치 사용허가에 따라 지난 4월14일부터 종합 시운전을 해 왔다. 6월14일 새벽에 최초의 X-선 레이저가 관측됐고 외부 전문가검증위원회(위원장 권면 등 7인)가 6월29일 현장을 방문해 X-선 레이저의 에너지 스펙트럼, 파장, 펄스 등 기본성능을 검증했다. 4세대 방사광가속기의 모든 장치가 성공적으로 정상 작동함을 공식확인했다.

전자를 빛의 속도로 가속하고 언듈레이터(150m)에서 진행방향을 주기적으로 바꿔 강한 X-선을 발생시키는데 이때 함께 진행하는 전자들과 X-선의 궤도와 파장이 0.005nm 오차 이하로 정확하게 일치해야만 X-선 자유전자레이저(병원 X-선의 100조배)로 증폭된다.

검증위원회 권면 위원장은 이처럼 짧은 시간에 극한의 정밀도를 요하는 0.5nm X-선 레이저 발생에 성공한 것으로 판단했을 때 에너지를 서서히 올려가면서 최적화하는 2차 시운전을 잘 진행한다면 올해 말까지 최종 목표하는 10GeV/0.1nm 파장 X-선 레이저 달성이 무난할 것으로 전망했다.

X-선 자유전자레이저는 기존 3세대방사광 보다 1억 배(햇빛의 100경배) 밝아서 물질의 미세구조를 나노단위(10억분의1m)까지 관측할 수 있다. 3세대 보다 1000분의1 짧은 펄스폭(20펨토초)으로 물질의 현상을 펨토초(10의 -15승) 시간 단위까지 분석이 가능하다.

단분자 단백질이나 살아있는 세포의 움직임을 실시간으로 분석할 수 있게 돼 신약개발에 활용되고 신물질·신소재 분석을 통한 원천기술 확보와 IT·반도체 소자산업, 의료분야 등 다양한 산업 발전에 기여할 것으로 기대된다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr