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“1.1km 지하에서 우주를 본다” IBS, 새 우주입자연구시설 ARF 12일 착공

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“1.1km 지하에서 우주를 본다” IBS, 새 우주입자연구시설 ARF 12일 착공

2019.04.08 12:00
IBS 우주입자연구시설은 강원도 정선군 신동읍 예미산 SM한덕철광산업 광산 내 지하 1.1 km 깊이에 지어질 예정이다. 현재는 지하 600m 깊이까지 연구자를 데려다 줄 엘리베이터 설치가 완성된 상태다. 사진제공 IBS
IBS 우주입자연구시설은 강원도 정선군 신동읍 예미산 SM한덕철광산업 광산 내 지하 1.1 km 깊이에 지어질 예정이다. 현재는 지하 600m 깊이까지 연구자를 데려다 줄 엘리베이터 설치가 완성된 상태다. 사진제공 IBS

과학자들은 아직 정체가 밝혀지지 않은 우주 물질을 발견하기 위해 가장 깊은 땅 속으로 들어간다. 12일 착공되는 첨단 연구시설 강원도 정선 우주입자연구시설(ARF)의 과학자들 이야기다.


기초과학연구원(IBS)은 지하실험연구단이 12일 오후 강원도 정선 예미산 일대 한덕철광 광산에서 ARF 착공식을 열고 본격 구축에 돌입한다고 8일 밝혔다. ARF는 철광 지하 1.1km 지점에 지어지는 우주입자 관측 및 연구시설이다. 초등학교 교실 40개 면적인 2000㎡의 공간에서 미지의 우주 입자를 관측하고 관측장비의 성능을 연구하는 실험을 할 예정이다.


ARF가 착공되면 지하실험연구단 연구자들은 '암흑물질'과 '중성미자' 규명에 도전한다. 현대 우주론에서 암흑물질은 우주의 4분의 1을 차지하는 것으로 알려져 있지만 아직 한 번도 모습을 드러낸 적이 없다. 우리가 아는 물질보다 6배 이상 많고 강한 중력을 발생시키는 것으로 분석된다. 그러나 실체가 될 입자는 아직 이론으로만 존재한다. 


또다른 관측대상인 중성미자는 현재 발견된 기본입자 가운데 가장 불가사의한 입자로 총 세 종류가 있으며 매우 질량이 작다. 관측이 어려워 아직 정확한 질량도 모른다. 다른 입자와 반응을 하지 않는 특성이 있어 '유령입자'로 불린다. 


암흑물질과 중성미자는 우주에서 오는 방사선인 우주선이 대기와 충돌하며 발생하는 입자 등 ‘잡음’이 많아 정확하게 관측하기가 어렵다. 이런 이유로 잡음이 수백만 분의 1로 줄어드는 지하 깊숙한 곳에 검출기를 설치한다. ARF는 철광 지하 1.1km 지하에 건설된다.

 

IBS는 “건설을 위해 깊은 지하에 터널을 뚫는 작업이 필요한데 지질, 지하수 등에 의한 변수에 대비해 구간마다 미리 시추분석을 해 지질과 지하수 정보를 파악했다"며 "또 진동에 취약한 관측시설의 특성을 고려해 미소진동도 확인하는 등 최신공법을 동원해 준비를 마쳤다”고 밝혔다.


ARF의 완공 시기는 는 2020년 말이다. 이르면 2021년 초부터 중성미자 관측을 시작으로 본격적으로 운영될 예정이다. IBS 지하실험연구단은 이미 강원도 양양군 한국수력원자력 양수발전소 내 0.7km 지하에 실험실을 두고 중성미자 성질을 규명하는 ‘아모레(AMoRE)’ 실험을 2014년부터, 암흑물질을 탐색하는 ‘킴스(KIMS)’ 실험과 그 후속인 ‘코사인(COSINE)’ 실험을 각각 2003년과 2016년부터 진행하고 있다. 정선 ARF가 완공되면 아모레와 코사인 실험은 더욱 향상된 정선 ARF의 검출기를 이용해 지속된다. 


정선 ARF는 다양한 국내외 연구팀이 입주해 융합 연구를 하게 된다. 12일 착공식 한 시간 전에는 한국지질자원연구원이 IBS와 ARF 공동활용을 위한 업무협력협정(MOU)를 체결한다. 한국지질자원연구원은 심층지하공간 연구를 진행한 경험을 바탕으로 ARF 와 공동연구를 할 예정이다.


김영덕 IBS 지하실험연구단장은 “국내외 연구팀과 활발하게 공동연구를 해 세상을 놀라게 할 새로운 지식을 창출하겠다”고 말했다.
 

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