[과학을 읽다]깜깜한 '韓 과학'에 '빛'이 될까

4세대 방사광 가속기 준공…1000조분의 1초 까지 포착 가능

[아시아경제 정종오 기자] 깜깜한 '韓 과학'에 빛이 될 수 있을까요. 기초과학의 '핵(Core)' 역할을 하게 될 4세대 방사광가속기가 마침내 포스텍(포항공대)에 자리잡았습니다. 세계적으로 세 번째입니다. 방사광가속기는 물질의 최소 단위까지 관찰이 가능해 본질을 파악하는 기본이 되는 과학 장비입니다. 기초과학의 획기적 성장이 예상됩니다.

깜깜한 곳에서는 아무것도 볼 수 없습니다. 빛이 필요합니다. 10억분의1m에 불과한 나노세계에서 일어나는 현상을 관찰하기 위해서는 매우 밝고 파장이 짧은 빛이 필요합니다. 이 같은 '특별한 빛'을 만들어 내는 것이 방사광가속기입니다. 4세대 방사광가속기는 햇빛보다 무려 100경 배 더 밝습니다. 파장이 0.1나노미터에 불과한 X선 레이저를 발생시켜 물질의 미세구조와 현상을 나노미터·펨토초 단위까지 관측이 가능합니다.

방사광가속기는 빛의 속도로 가속한 전자에서 나오는 밝은 빛(방사광)으로 물질의 미세구조와 현상을 관찰하는 거대 실험 장치를 말합니다. 전 세계에 35기가 가동 중인데 4세대 방사광 가속기는 미국과 일본, 우리나라에만 있습니다.

우리나라는 이제 물질의 미세구조와 현상을 나노미터(10억분의1미터)와 펨토초(1000조분의1 초) 단위까지 분석이 가능합니다. 한 마디로 더 이상 쪼갤 수 없는 가장 기본 단위까지 관찰이 가능합니다. 바이러스 단백질이 세포막을 뚫고 들어가는 모습도 확인할 수 있습니다. 물이 수소와 산소로 분해되는 순간까지 관측이 가능합니다. 팸토초는 식물의 엽록체가 광합성을 하는 시간에 해당됩니다.

▲4세대 방사광 가속기.

4세대 방사광가속기는 앞으로 우리나라의 과학기술혁신 패러다임을 빠른 추격자(fast-follower)에서 혁신적 선도자(front-runner)로 전환하는데 역할을 할 것으로 기대됩니다. 바이오·신약 분야에서는 기존에 볼 수 없었던 살아있는 세포와 질병단백질의 구조를 정확하게 분석해 맞춤형 신약 개발이 가능합니다. 현재 해석된 단백질 구조는 5%에 불과합니다.

이를 통해 치매, 당뇨, 유전자손상 치료, 외상 후 스트레스 장애(PTSD), 항암·항바이러스제, C형간염바이러스 치료제, 인체모방기술, 의약품 복합체 연구 등이 가능합니다.

미래 청정에너지 개발에도 도움을 받을 수 있습니다. 그 동안 초고속 화학반응으로 분석이 어려웠던 광합성현상 등을 실시간으로 관찰해 미래 청정에너지원 개발은 물론 CO2 저감 기술에 활용할 수 있습니다.

이 밖에도 1000조분의 일초 동안의 촉매반응 현상을 분석해 자동차 배기가스 저감용 촉매 개발 등 신소재 개발 등에 응용이 가능합니다. 이번 사업에는 '국민의 세금' 4298억 원이 들어갔습니다. 총 길이는 1.1㎞에 이릅니다.

미래창조과학부(장관 최양희)와 포스텍(총장 김도연)은 29일 포스텍 부설 포항가속기연구소에서 '포항 4세대 방사광가속기 준공식'을 개최했습니다. 한편 이날 준공식에서는 고인수 4세대 가속기구축사업단장이 과학기술훈장 혁신장을 받는 등 19명의 연구자가 정부포상을 받았습니다.

김도연 포스텍 총장은 "이번 4세대 방사광가속기 건립에 수천 억 원이 투입됐는데 국민의 세금으로 만든 것"이라며 "국민에게 감사한다"고 말했습니다.