[CERN에 가다]③한국 연구진, 기술참여 확대..'과학벨트 활용'

[제네바=이데일리 김혜미 기자] 유럽원자핵공동연구소(CERN) 내에서 한국 연구자들은 CMS팀과 앨리스(ALICE)팀에 각각 분산돼 있다. 이들이 어떤 성과를 냈을 때는 개인연구자 이름이 아닌 CERN 공동 실험팀 전체의 이름으로 논문이 게재되지만, 그 과정에서 얻는 부산물은 결코 적지 않다.

CMS검출기를 한국측 관계자가 견학하고 있다. 오른편에 보이는 것이 후방의 뮤온입자검출기. CMS검출기는 약 15층 높이다.(사진 : 김혜미 기자)

‘힉스 입자’를 발견한 CMS팀의 경우 우리나라 연구팀은 CMS검출기를 구성하는 부품인 ‘뮤온 입자 검출기’의 전방과 후방을 직접 제작했다. 가로·세로 15미터, 모두 12개의 판으로 구성돼 있는 CMS 검출기는 안쪽부터 실리콘 기반 검출기와 전자·감마선 검출 열량계, 프리샤워 검출기 등으로 구성돼 있는데 힉스 입자는 바로 이 뮤온 입자 검출기에서 흔적을 남겼다. ‘뮤온’은 전자보다 200배 무거운 입자로, 정지시키기는 어렵지만 전기적인 신호를 남긴다.

한국 연구팀은 현재 LHC의 성능 업그레이드 작업에 맞춰 고려대에서 뮤온 입자 검출기를 새로 제작하고 있다. 부품은 모두 연구자들이 직접 제작하는데, 설계만 하고 전문업체에 맡길 경우 원하는 수준의 품질이 나오기 어렵기 때문이다. 제작된 검출기는 인도와 벨기에, CERN으로 보내져 다른 부품과 조립한 뒤 CERN에서 최종 테스트를 거치게 된다.

CMS 한국팀 대변인인 최수용 고려대 물리학과 교수는 CMS 검출기에 직접 부품을 공급한 데 대해 “우리가 만든 검출기의 성능이 워낙 좋았고, 가격 경쟁력도 있었다”면서 “지금 제작 중인 검출기는 36만스위스프랑(한화 약 4억원) 규모지만, 2018년에 또 한차례의 성능 업그레이드가 이뤄질 때면 좀더 기여를 많이 할 수 있을 것 같다”고 말했다.

우주 최초의 환경을 재현하는 ALICE팀은 이번 성능 업그레이드 작업에서 처음으로 부품 제작에 참여하고 있다. CMS 검출기와 같은 크기로, ‘세계 최대의 단일 자석’이 돋보이는 ALICE 검출기는 안쪽부터 실리콘 기반 반도체 검출기와 박스 검출기, 저항판 검출기, 체른코프 검출기 등으로 구성돼 있는데 한국팀은 실리콘 기반 반도체 검출기 업그레이드 작업에 참여한다.

앨리스 검출기. 엔지니어들이 일부 부품을 손보고 있다. 검출기는 센서와 보드, 자성체 등 수많은 부품으로 이뤄져 있다. 앨리스 검출기는 전체를 둘러싼 붉은 색의 구조물이 하나의 자석이다.(사진 : 김혜미 기자)

ALICE 한국팀 대변인인 유인권 부산대 물리학과 교수는 “반도체 검출기는 촘촘한 실리콘 층으로 이뤄져 있고, 납과 납이 충돌하자마자 나오는 입자들을 잘 분해해 궤도를 재는 역할을 한다”며 “이번 업그레이드에 참여함으로써 새로운 기술을 익힐 수 있게 됐다”고 말했다.

CMS검출기가 양 끝에서 양성자를 충돌시켜 얻는 입자들을 발견하는 데 주력한다면, ALICE 검출기는 자연계에서 알려진 가장 무겁고 안정적인 원자핵인 납과 납을 충돌시켜 나오는 입자들을 분석한다.

CERN에서의 공동 실험연구와 CMS·ALICE 검출기 제작 참여로 우리나라는 국제화된 연구인력을 키워낼 수 있게 됐다. 검출기 제작과 업그레이드 과정에서 익힌 기술과 기술 개발은 국제과학비즈니스벨트(과학벨트) 내 중이온가속기 사업과 후속 가속기 사업에 활용될 수 있다. 또 가속기와 검출기를 활용하고 제작해 본 경험이 있는 전문인력들은 기업에 가서 일할 수 있는 기회도 그만큼 늘어날 수 있다는 게 전문가들의 분석이다.

한편 지난 10월28일 열린 제 14차 한-CERN 위원회(CKC)에서는 현재 CERN에서 이뤄지고 있는 공동 연구내용을 점검하는 한편 참여부담금 등 여러가지 내용이 논의됐다. 이날 CERN 관계자들은 과거 교육과학기술부 시절 추진했던 ‘우수교원 국제연구기관 연수프로그램’이 중단된 데 유감을 나타내면서 재개해줬으면 하는 바람을 나타냈다고 CKC 참석자들은 전했다.

(왼쪽부터)최수용 고려대 물리학과 교수와 유인권 부산대 물리학과 교수. 각각 CMS 한국팀과 ALICE 한국팀 대변인을 맡고 있다.(사진 : 김혜미 기자)