IBS 지하실험 연구단, 12일 '우주입자연구시설' 착공
2021년 '암흑물질·중성미자' 정체 밝히는 실험 돌입

IBS 지하실험 연구단의 우주입자연구시설 조감도. 우주입자연구시설은 강원도 정선군 신동읍 예미산 SM한덕철광산업 광산 내 지하 1,100m 깊이에 조성될 예정이다. 현재 지하 600m까지 인승용 케이지(엘리베이터) 설치됐다. <그림=IBS 제공>
IBS 지하실험 연구단의 우주입자연구시설 조감도. 우주입자연구시설은 강원도 정선군 신동읍 예미산 SM한덕철광산업 광산 내 지하 1,100m 깊이에 조성될 예정이다. 현재 지하 600m까지 인승용 케이지(엘리베이터) 설치됐다. <그림=IBS 제공>
우주 근원을 탐구하는 지하 실험실이 국내에 들어선다.

IBS(기초과학연구원·원장 김두철) 지하실험 연구단(단장 김영덕)은 12일 오후 2시 강원도 정선군 한덕철광 광산에서 '우주입자연구시설(ARF)' 착공식을 연다고 8일 밝혔다.
ARF는 우주 생성과 구성을 이해하는 데 필요한 암흑물질(dark matter)과 중성미자(neutrino)를 연구하는 공간이다. 연구단은 2020년 말까지 철광 지하 1100m에 ARF를 설치하고, 이듬해부터 연구를 시작한다. 

암흑물질은 우주 구성성분으로 추측되는 물질이다. 아직까지 이 물질의 흔적은 발견되지 않았다. 유령입자로 불리는 중성미자는 우주에서 광자(빛) 다음으로 많은 입자지만, 질량이 매우 작아 정확한 수치로 측정된 적 없다. 암흑물질 검출과 중성미사 질량 측정은 현대 물리학의 최대 과제로 꼽힌다.
두 물질은 매우 드물게 신호를 내기 때문에 이를 포착하려면 잡음을 최대한 줄인 실험 환경이 필요하다. 지상에는 우주에서 날아온 우주선(Cosmic Ray)이 대기와 충돌하며 수많은 입자들이 생긴다. 그중 물질을 잘 투과하는 뮤온 입자가 실험을 방해하는 최대 요인이다. 다행히 뮤온 입자의 양은 지하 1100m에서 지상에 비해 수백만 배 줄어든다. 따라서 땅속 깊은 곳에 검출장치를 설치할 수록 실험에 유리하다. 
정선 ARF는 연구단이 현재 운영하는 양양 지하실험시설(양양 양수발전소 소재) 보다 400m 깊은 곳에 자리를 잡는다. 면적도 2000m³으로 기존 것보다 10배 이상 크게 마련된다.

ARF를 완공하면 연구단은 양양에서 진행 중인 중성미자 성질 규명 연구(AMoRE) 장소를 정선으로 옮길 예정이다. 연구단은 2014년부터 양양 실험실에서 초극저온 장치와 초고순도 결정검출기로 1단계 실험(AMoRE phase-I)을 하고 있다.

김영덕 단장은 "정선 우주입자연구시설을 국내 천체입자물리학 수준을 도약시키고 우리나라 과학기술 수준이 선진국 반열에 올랐음을 보여줄 것"이라며 "이곳에서 국내외 연구진의 활발한 공동연구를 토대로 세상을 놀라게 할 새로운 지식이 창출되길 기대한다"고 말했다.

우주입자연구시설 내 연구실 배치도. 이곳에서 중성미자 성질을 규명하는 AMoRE 실험, 암흑물질을 탐색하는 COSINE 실험 등 우주의 생성과 구성을 이해하기 위한 다양한 실험이 이뤄질 계획이다. <그림=IBS 제공>
우주입자연구시설 내 연구실 배치도. 이곳에서 중성미자 성질을 규명하는 AMoRE 실험, 암흑물질을 탐색하는 COSINE 실험 등 우주의 생성과 구성을 이해하기 위한 다양한 실험이 이뤄질 계획이다. <그림=IBS 제공>

착공식에서 김 단장은 ARF 구축 경과를, 나득주 본부장은 ARF 터널공사 계획을 발표한다. 이후 참가자들은 지상 운전실과 지하 현장을 둘러볼 예정이다.

행사에 앞서 IBS는 한국지질자원연구원(원장 김복철)과 ARF 공동 활용을 위한 업무협력협정을 체결한다. 

저작권자 © 헬로디디 무단전재 및 재배포 금지