새로운 원소 발견 이끄는 독일의 중이온가속기연구소(GSI)

[미래부공동취재단, 아시아경제 노미란 기자]독일의 작은 도시 다름슈타트 외각. 이곳에 위치한 중이온가속기 연구소(GSI)는 GSI는 지난 30년간 6개의 새로운 원소를 발견하면서 주기율표를 확장시키는 성과를 이뤘다. 새롭게 발견된 원소는 우주의 비밀을 밝히거나 생명과학, 기초의학 등 다양한 분야에 활용된다.

21일(현지시간) 취재단이 방문한 GSI 에는 40여년의 역사를 자랑하는 중이온 선형가속기 'UNILAC'가 있다. 보라색 빛깔의 굵은 드럼통을 죽 연결해놓은 듯한 가속기의 길이는 무려 200m에 달한다. 링모양의 'SIS18' 가속기는 기차를 연상시키는 모양이었다. 네모난 몸통이 실험실 전체를 빙 둘러 연결돼 있었다.

가속기의 긴 몸통을 돌아다니면서 충돌하는 원자들의 정보는 검출기로 향한다. 컴퓨터 보드를 여러 방향에서 쌓아올려 붙인 모양의 검출기는 원자들이 충돌하면서 발생한 정보들을 고스란히 담는다. 이렇게 저장된 정보들을 연구자들이 분석하고 다양한 결과들을 내놓는다. GSI의 연구자들은 이곳에서 Bh(보륨), Hs(하슘), Mt(마이트너륨), Ds(다름스타튬), Rg(뢴트게늄), Cn(코페미슘) 등 6개의 새로운 원소(희귀동위원소)를 발견했다.

중이온가속기는 중이온을 빛의 속도만큼 빠른 속도로 가속해 새로운 물질과 에너지를 만드는데 사용된다. 이렇게 발견한 원소들은 우주 생성기원 연구, 물리학 법칙 연구, 물성연구, 생명공학, 암 치료 등 질병치료 연구 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.

핵종(nuclide) 발견 분야의 권위자 한스 가이셀 교수는 "중이온가속기를 통한 희귀동위원소의 발견은 물질의 구성, 우주의 생성 등에 관한 지식을 얻는데 상당한 기여를 한다"며 "핵물리학과 천체물리학 등 다양한 분야와 연계된 새로운 공유 모델들도 나올 수 있을 것"이라고 밝혔다.

연구소 본관 건물 뒤편으로는 차세대 중이온가속기시설 FAIR(Faciliy for Antiproton and Ion Research) 건설이 한창이었다. 맨살을 드러낸 1100m 가량의 넓은 대지 위에는 포크레인 등 중장비들이 분주히 움직이고 있었다.

GSI는 2007년부터 UNILAC와 링가속기 SIS18, SIS100, SIS300 등을 연결시키는 FAIR 프로젝트를 진행 중이다. 원자들이 돌아다닐 수 있는 가속기의 길이가 길어질수록 더 높은 에너지를 만들 수 있다. 프로젝트에는 프랑스, 이탈리아, 러시아, 스페인 등 15개국과 공동으로 참여하고 있다.