10년 '피땀' 중이온가속기 막바지 공사.. 고에너지 가속장치는 차질

대전 신동지구 구축현장 가보니
1.5兆 초대형 기초과학 프로젝트
저에너지가속장치 연내 구축완료
"고에너지가속장치 차질 문제는
선행 R&D로 성공적 해결 기대"

16일 대전 신동지구 중이온가속기 구축사업 현장. 1조5000억원의 사업비를 들여 단군 이래 최대 규모의 기초과학 프로젝트로 10년째 추진되고 있는 곳으로, 드넓은 부지에 건물이 하나 둘씩 자리를 잡는 등 막바지 공사가 한창이다.

중이온가속기의 심장과 같은 저에너지 가속장치(SCL3)가 설치돼 있는 ISOL(비행파쇄시스템) 구역에 들어가 엘리베이터를 타고 지하 1층으로 내려가자 'RI(방사성동위원소) 빔 수송실'에 다다랐다. 이 곳에는 은색을 띤 배관이 길고 복잡하게 연결돼 있었고, 빔 생성장치인 사이클로트론이 1m 두께의 벽을 사이에 두고 설치된다. 사이클로트론은 현재 제작 중으로 성능 시험을 마치면 10∼11월 설치될 예정이다.

중이온가속기는 양성자에서 우라늄까지 다양한 무거운 이온을 가속시켜 희귀동위원소를 생성해 다양한 기초과학 분야에 활용할 수 있는 거대 연구시설이다. 권영관 중이온가속기사업단 부단장은 "사이클로트론에서 생성된 양성자 빔은 30m에 이르는 'ISOL 빔 라인'을 거쳐 가속관에서 이전보다 강력한 빔으로 가속된 후, 가속장치 끝단에 위치한 실험장치로 보내진다"며 "이렇게 생성된 방사성동위원소 빔은 천체물리나 핵물리 등 다양한 기초과학 분야 실험에 활용된다"고 설명했다.

빔 라인을 지나 가속 터널에 들어서자, 냉장고보다 다소 커 보이는 직사각형 모양의 가속관들이 줄지어 있었다. 이 가속관은 저에너지 가속장치에서 가장 중요한 핵심 장비로, 현재 QWR 22개, HWR 32개 등 총 55개의 초전도가속모듈이 설치를 마쳤다. 가속관은 영하 270도의 초전도 환경에서 빔을 높은 에너지로 가속시켜야 하기 때문에 액체헬륨을 공급받아 냉장과와 같은 역할을 하기도 한다.

중이온가속기사업단은 올해 안으로 저에너지 가속장치 구축을 모두 마치고, 희귀동위원소 빔이 제대로 생성되는지 시운전과 빔 안정화 과정을 거쳐 본격 운영에 들어간다는 계획이다.

저에너지 가속터널을 지나 중이온가속기 구축의 최대 난관인 고에너지 가속장치(SCL2) 구간에 들어섰다. 현재 중이온가속기사업단은 SCL2에 설치되는 가속장치 제작과 성능 미확보 등의 이유로 사업에 어려움을 겪고 있다. 이 곳은 중이온 빔을 가속해 가벼운 표적에 충돌시켜 희귀동위원소를 생성하는 'IF(온라인 동위원소 분리시스템) 빔 생성방식'으로, 저에너지 가속장치인 ISOL 시스템을 동시에 사용해 지금까지 발견하지 못한 새로운 희귀동위원소를 더 많이 생성하는 세계 유일의 중이온가속기로 쓰일 예정이다.

하지만, 고에너지 가속장치의 초전도가속관(SSR1.SSR2)은 성능을 제대로 확보하지 못했을 뿐만 아니라, 제작에도 어려움을 겪고 있어 제작과 구축 시기를 특정할 수 없다 상황이다. 권면 중이온가속기사업단장은 "저에너지 가속장치는 연내 설치가 가능해 초기 빔 생성 테스트도 할 수 있는 상황"이라 면서 "다만, 고에너지 가속장치는 가속관 개발과 성능 확보에 차질을 빚고 있어 선행 R&D(연구개발)를 통해 제작과 구축 시기를 재정립해 제대로 완성할 수 있도록 최선을 다하겠다"고 말했다.

대전/글·사진=이준기기자 bongchu@dt.co.kr