[김선기]중이온가속기와 대전니움

  • 오피니언
  • 사외칼럼

[김선기]중이온가속기와 대전니움

[사이언스 칼럼]김선기 기초과학연구원 중이온가속기구축사업단장

  • 승인 2012-09-17 14:19
  • 신문게재 2012-09-18 21면
  • 김선기 기초과학연구원 중이온가속기구축사업단장김선기 기초과학연구원 중이온가속기구축사업단장
▲ 김선기 기초과학연구원 중이온가속기구축사업단장
▲ 김선기 기초과학연구원 중이온가속기구축사업단장
“이번 정차할 역은 대전….” KTX를 타고 오면서 잠이 들었다가 지나가 버릴까 걱정하다 결국 선잠이 들고 말았다.

안내 방송을 들으며 선잠에서 깨어나며 문득 “그래, 대전니움이 어떨까?” 하는 생각이 들었다. 중이온가속기로 새로운 원소를 발견하면 어떤 이름을 붙일까라는 생각하다 잠이 든 모양이다. 중이온반응에 의해 인공으로 생성된 원자번호 110번 원소는 2003년에 다름슈타티움(Ds)이라고 명명됐다.

1999년 이 원소를 발견한 독일 중이온가속기(GSI)가 있는 다름슈타트는 일약 세계적인 도시가 되었다.

중이온가속기는 말 그대로 중이온을 빠르게 가속시키는 장치다. 이온은 전기적으로 중성인 원자에서 전자를 떼어내거나 추가로 붙여 전기적으로 양(양이온)이나 음(음이온)의 전하를 띠게 만든 것이다. 가장 가벼운 이온은 수소 원자의 핵인 양성자이고 수소 원자보다 무거운 원자들의 이온을 중이온이라 부른다.

입자가속기는 전기장을 이용하므로 중성인 원자는 가속하지 못한다. 무거운 원자를 이온으로 만들어야 가속시킬 수 있으니 중이온가속기가 된다.

입자가 빨라지면 에너지가 커지고 에너지가 더 크면 더 작은 입자를 깰 수 있어 더 작은 구조를 연구할 수 있다. DNA의 구조를 알게 되어서 유전자 치료가 가능하게 되고, 원자의 구조를 알게 돼 나노과학이 가능하게 되었듯이 원자보다 더 작은 핵의 구조를 잘 이해하면 차세대 원자력, 핵융합 등 에너지 문제 해결이나 암 치료, 신물질 연구 등 다양한 분야에 응용할 수 있다.

이러한 것들은 이미 많이 알려진 것들이고, 핵의 구조를 정확하게 알게 되면 지금은 모르는 응용이 가능해 질 것이다. 정작, 과학자들이 중이온가속기를 통해 알고 싶은 것은 핵의 구조를 이해해 우주의 신비를 밝히는 것이다.

자연에 존재하는 원소는 92종이고 이들로부터 우주 만물이 만들어 졌다. 이들 원소들이 어떻게 만들어 졌는가 하는 질문에 대해 현대과학은 매우 그럴 듯한 설명을 한다. 가장 양이 많은 수소와 헬륨 등 극히 가벼운 원소들은 태초에 빅뱅에서 생겨났다. 그러나 무거운 원소들이 생겨날 틈 없이 우주가 빨리 식었기 때문에 탄소나 산소와 같은 원소는 우주가 충분히 식어 별이 만들어질 때까지 오랜 시간을 기다려야만 했다. 별의 중심에서는 핵융합 반응이 일어난다. 지구에 생명현상을 가능하게 만드는 에너지는 태양 내부의 핵융합 과정에서 만들어 진다. 별은 가벼운 원소들의 핵융합을 통해 새로운 원소를 만드는 원소의 공장이다. 태양 정도의 별은 산소까지 만들고 이보다 무거운 원소 들은 더 큰 별에서 만든다. 그러나 철보다 무거운 원소는 별의 내부에서 핵융합으로 만들지 못한다. 이론 학자들은 이들이 초신성 폭발과 같은, 별이 죽는 과정에서 만들어 진다고 설명한다. 초신성 폭발시 방출되는 에너지는 은하에서 방출되는 에너지와 맞먹는다고 한다. 이러한 과격한 과정에서 중성자들을 빠른 속도로 잡아먹다 붕괴하며 새로운 원소를 만들어 낸다고 한다.

결국, 우리 몸에는 빅뱅에서, 별의 내부에서, 별의 죽음에서 생긴 원소들이 모두 들어 있으니 우주의 역사를 고스란히 간직하고 있는 셈이다. 그래서 우리가 우주를 끊임없이 돌아보고 연구하는 것은 아닐까?

이 과정을 연구하는 데 필요한 동위원소들은 수명이 짧아 가속기에서 만들어져 잠시 존재하기 때문에 이 과정을 규명하는 것은 매우 어려운 일이다. 자연적으로 존재하지 않는 이러한 동위원소들을 희귀 동위원소라고 부른다. 동위원소는 보통의 원소와 양성자 수가 같아 화학적 성질은 같지만, 중성자수가 달라 질량이 다른 원소다. 예를 들어 양성자 하나인 수소에 중성자를 하나 붙이면 질량이 두 배인 중수소가 되고 중성자를 하나 더 붙이면 삼중수소가 된다. 그러나 무한정 중성자를 붙일 수는 없다. 삼중수소는 12년이 지나면 반이 붕괴해 버린다. 미국과 러시아가 냉전 때 만들었던 수소폭탄은 엄청나게 비싼 쓰레기가 되었다. 현재까지 알려진 원소는 인공으로 만들어진 것을 포함해 110여 종에 불과하지만, 동위원소는 수천 종이 넘는다. 중이온 가속기는 희귀 동위원소를 만드는 공장이다. 희귀동위원소를 많이 만들어 내어 원소 기원에 대한 답을 찾아내고 새로운 원소를 찾아낼 것으로 기대한다.

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 대전 빵축제 내년에는 원도심서 연다…시민참여형 축제로
  2. 대전역세권 개발 또 원점… 메가충청스퀘어가 공공기관 부지 공백 메우나
  3. "아산시, 국화로 물들다", '제26회 아산시 국화전시회 개최'
  4. 국감 종반전 충청 정치권 중앙행정기관 세종行 이슈파이팅 시급
  5. 사라진 일제 대전비행장… 도솔산·남선공원에 지하시설 남아 있을까
  1. [2026 경제세미나] "AI 시대, 대전만의 차별화와 국가반도체연구소 설립 필요"
  2. [주말사건사고] 대전서 주택·차량 화재 잇따라…충남선 교통·물놀이 사고로 2명 숨져
  3. [사설] 반도체연구소 대전 설립보다 나은 대안 없다
  4. [사설] '부천 소방관 순직' 화재 현장 잇단 참사
  5. 대한민국 최초의 대한민국노장가요경연대회 성료

헤드라인 뉴스


결혼비용 공개해도 추가금 여전… 공공 스드메가 해법일까

결혼비용 공개해도 추가금 여전… 공공 스드메가 해법일까

#. 지난 8월 결혼식을 올린 30대 박모 씨에게 예식 준비는 선택보다 확인의 연속이었다. 대전과 경기지역 예식장을 비교했지만 정작 가장 중요한 가격은 쉽게 알 수 없었다. 비용을 확인하려면 상담 예약을 잡고 직접 찾아가야 했고, 제휴 스튜디오·드레스·메이크업(스드메) 상품도 세부 조건을 따져볼수록 예상 금액이 늘어났다. 그렇다고 공공예식장으로 눈을 돌릴 생각은 없었다. 박 씨는 "평생 한 번뿐인 결혼식을 원하는 방식으로 치르고 싶은 마음도 존중받아야 하지 않느냐"며 "가격을 투명하게 알려주는 게 먼저지, 저렴한 곳을 찾아가라는 게..

취업 준비에만 月 58만 원… 구직청년 10명 중 7명 "비용부담"
취업 준비에만 月 58만 원… 구직청년 10명 중 7명 "비용부담"

구직 청년들이 취업 준비에 매달 평균 58만 원을 지출하는 것으로 나타났다. 이는 주거비를 제외한 금액으로, 청년 10명 중 7명이 취업 준비 비용에 부담을 느끼고 있었다. 한국경제인협회는 19일 이 같은 내용의 '구직 청년 취업 준비비용 조사' 결과를 발표했다. 이번 조사에서 응답자들이 최근 3개월간 취업 준비에 쓴 월평균 비용은 약 58만 원으로 집계됐다. 자격증·어학시험 응시료와 학원·온라인 강의 수강료, 교재비, 면접 준비비, 교통비 등이 포함된 금액이다. 부모나 가족이 대신 지불한 비용도 포함됐으며 주거비는 제외됐다. 취업..

충남경찰, `23조 원 규모` 불법 도박사이트 개설 조직 일망타진…77명 검거
충남경찰, '23조 원 규모' 불법 도박사이트 개설 조직 일망타진…77명 검거

충남경찰청이 베트남과 캄보디아 등 동남아 일대에 거점을 두고 23조 원이라는 천문학적인 금액이 오가는 도박공간을 개설·유통한 최상위 범죄조직을 일망타진했다. 경찰은 이번 수사를 통해 이들이 개설·분양한 하부 도박사이트들의 운영을 즉각 중단시키고, 국외로 도피한 피의자들에 대해서도 국제 공조를 통한 추가 검거에 나설 방침이다. 경찰은 19일 충남청 프레스센터에서 언론브리핑을 열고 2023년 3월부터 올해 7월까지 도박사이트 188개를 제작·분양한 최상위 조직 25명과 도박사이트 운영 조직 33명, 도박자 19명 등 77명을 검거했다고..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대덕대교 부분 통제 첫 날…차로 통제에 병목현상 대덕대교 부분 통제 첫 날…차로 통제에 병목현상

  • 2026년 육군본부 국정감사 2026년 육군본부 국정감사

  • 19일부터 대덕대교 부분 통제…왕복 10개 차로 중 5개 차선 통제 19일부터 대덕대교 부분 통제…왕복 10개 차로 중 5개 차선 통제

  • 한화이글스 류지현 감독 취임 한화이글스 류지현 감독 취임