세포활동 1000조분의 1초 관찰...'4세대 방사광가속기' 가동

세계에서 세번째 완공, 종합 시운전

미래창조과학부는 4세대 방사광가속기를 미국, 일본에 이어 세계에서 세번째로 완공, 종합 시운전을 시작했다고 18일 밝혔다.

방사광가속기는 빛의 속도로 가속한 전자에서 나오는 밝은 빛(방사광)으로 물질의 미세구조·현상을 관찰하는 거대 실험장치로 전 세계 30여기가 가동중이다.

미래부는 포항공대와 함께 총사업비 4298억원(국고 4038억원, 지자체 260억원) 규모의 4세대 방사광가속기 구축사업을 2011년 4월에 시작해 지난해 말 완공했다. 방사선발생장치 사용허가에 따라 4월 14일 전자 발생공급장치인 전자총의 시운전을 시작해, 2일 만에 설계 성능인 6MeV(1.5V건전지 400만개 에너지) 전자빔 발생에 성공했다. 이 전자빔(전자 다발)들은 가속관에서 10GeV의 에너지로 가속돼, 삽입장치에서 사행운동을 하면서 X-선 자유전자레이저 빔(4세대 광원)을 생성한다.

광자빔시스템 (길이 1,100m)

4세대 방사광가속기 건설에는 300여 국내 기업이 참여해 핵심장치의 약 70%를 국산화 했다. 4세대 방사광가속기는 기존 3세대 보다 100억배 밝고, 1000조분의 1초의 짧은 시간분해능력 으로 물질의 미세구조와 현상을 펨토초 시간 단위까지 관측할 수 있다.

이를 통해 단분자 단백질이나 살아있는 세포의 움직임을 실시간으로 분석하면 질환 단백질 구조를 분석할 수 있고 신약개발도 가능해진다. 또 신물질 신소재 분석을 통한 원천기술 확보, IT·반도체소자산업, 의료분야 등 다양한 산업발전에 응용될 수 있다.

미래부와 포항공대는 올 한해 에너지와 주파수를 단계별로 높여가는 시운전을 통해 상반기 중에 4세대 방사광원인 X-선 자유전자레이저 빔 생성을 확인하고, 연말까지는 목표성능(에너지 : 10GeV, 파장 : 0.1nm, 펄스폭 : 펨토(10-15)초)에 도달성할 예정이다. 2017년부터 국내 연구자들이 극미세 공간에서 펨토초에 일어나는 세포활동, 단백질 구조변화, 화학촉매 반응 등을 실시간 관측하는 것이 가능해질 전망이다.