강원 정선 지하 1천100m 공간에 2020년말 완공 예정


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[아이뉴스24 최상국 기자] 암흑물질, 중성미자 등 우주의 근원을 탐구하기 위한 지하실험실이 강원 정선군 철광 지하 1천100미터 공간에 구축된다.





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기초과학연구원(IBS, 원장 김두철) 지하실험연구단(단장 김영덕)은 12일 오후 2시 강원도 정선군 예미산 일대 한덕철광 광산에서 우주입자연구시설(ARF) 착공식을 개최한다고 밝혔다. 완공 목표는 2020년 말까지다.







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한덕철광 광산 내 조성될 IBS 지하실험 연구단의 우주입자연구시설 조감도 [IBS]






정선 ARF는 지하실험연구단이 기존에 운영해 온 양양 지하실험시설(양양 양수발전소 소재) 보다 400m 깊은 곳에 위치하며, 면적은 10배 이상 큰 2천㎡ 규모로 구축될 계획이다. 이곳에서 연구단은 아직까지 정체를 드러내지 않은 암흑물질의 발견과 유령입자로 불리는 중성미자의 질량 측정 및 성질 규명에 도전한다.




우주의 구성 성분 중 물질은 4%에 불과하다. 96%는 밝혀지지 않은 미지의 세계다. 이를 암흑물질과 암흑에너지라 부른다. 과학자들은 암흑물질의 비중을 27%로 계산하고 있지만 아직 그 흔적조차 발견되지 않았다. 암흑물질의 규명은 세계의 각종 과학저널들이 매년 발표하는 ‘인류가 풀어야 할 미스터리 톱 10’에 선정될 만큼 과학계에서는 매우 어려운 숙제로 여겨진다.




중성미자(neutrino)는 우주에서 광자(빛) 다음으로 많은 기본입자다. 전자 중성미자(electron neutrino), 뮤온 중성미자(muon neutrino), 타우 중성미자(tau neutrino) 세 종류가 있다. 다른 입자에 비해 질량이 매우 작아 질량이 있다는 것만 확인되었을 뿐 정확한 수치는 측정된 바 없다.




암흑물질 검출과 중성미자 질량 측정은 우주의 생성과 구성을 이해하기 위한 핵심요소로 현대물리학의 최대과제로 꼽힌다. 하지만 암흑물질과 중성미자가 내는 신호는 포착이 매우 어렵기 때문에 우주선(線) 등 잡음이 되는 배경신호를 최대한 줄인 실험 환경이 필요하다. 땅 속 깊은 곳에 연구실을 만드는 이유다.




IBS 지하실험연구단은 2013년부터 ARF구축을 통한 우주입자 관측실험을 하고 있다. 중성미자의 성질을 규명하는 실험은 김영덕 단장이, 암흑물질 탐색은 이현수 부연구단장이 이끌고 있다. 2016년 중반부터는 미국의 예일대 및 해외 연구팀이 합류해 함께 암흑물질을 찾아 나서고 있다.







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우주입자연구시설 내 실험 및 연구실 배치도. AMoRE는 중성미자, COSINE는 암흑물질 프로젝트명. [IBS]





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양양에 이어 정선 ARF 구축이 완료되면 국제 공동연구도 더욱 활기를 띨 것으로 예상된다.




김영덕 단장은 “정선 우주입자연구시설 완공은 국내 천체입자물리학 수준을 한 단계 도약시키는 동시에 국내 과학기술 수준이 선진국 반열에 올랐음을 공표하는 계기가 될 것”며 “국내외 연구진의 활발한 공동연구를 토대로 세상을 놀라게 할 새로운 지식이 창출되리라 기대한다”고 말했다.

skchoi@inews24.com

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