4세대 방사광 가속기 ‘X선 레이저’, 빛을 쏘다…세계 3번째 성공

↑ 포항 4세대 방사광 가속기(PAL-XFEL) 조감도 <사진 = 포스텍>

우리나라가 미국, 일본에 이어 세계 3번째로 최첨단 4세대 방사광 가속기의 꿈의 빛으로 불리는 ‘X-선 자유전자 레이저’ 발생에 성공했다.
미래창조과학부와 포스텍은 포항 4세대 방사광가속기가 시운전에 착수한지 불과 2개월 만에 0.5㎚(나노미터) 파장의 X-선 자유전자 레이저 발생에 성공했다고 29일 밝혔다.
미래부는 2011년부터 지난해 말까지 총 사업비 4298억원을 투입해 포스텍에 4세대 방사광가속기를 건설하고 방사선발생장치 사용허가를 받은 뒤 지난 4월 14일부터 종합 시운전을 해왔다.
방사광 가속기는 전자를 빛의 속도로 가속시켜 강력한 X선을 만들어낸다. 이때 가속기의 전자들과 X선 궤도·파장이 0.005㎚ 오차 이하로 일치해야만 X선 레이저가 만들어진다.
X-선 레이저는 지난 6월 14일 처음 관측됐으며 외부전문가 검증위원회는 29일 현장 방문을 통해 모든 장치가 정상 작동한다는 것을 공식 확인했다. 시운전 시작 후 자유전자레이저 발생까지 미국(LCLS)은 2년, 일본(SACLA)이 4개월이 걸린데 반해 포항 4세대 방사광 가속기(PAL-XFEL)는 단 2개월만에 성공했다.
X-선 자유전자레이저는 기존 3세대방사광보다 1억배(햇빛의 100경배) 밝아 물질의 미세구조를 나노단위까지 관측할 수 있으며 물질의 현상을 펨토초(10의 15 제곱 분의 1초)까지 분석할 수 있다. 살아있는 세포의 움직임 등을 실시간으로 관측할 수 있어 신약개발에 활용되고 신물질·신소재 분석을 통한 원천기술 확보 등 다양한 산업 발전에 기여할 것으로 보인다.
미래부와 포항공대는 국제수준의 성능검증을 위해 국내연구팀을 중심으로 해외 유수 연구자가 참여하는 X-선 레이저 활용 데모실험을 12월 실시하고 내년부터 이용자 실험지원에 착수할 예정이다.
[이영욱 기자]