우주입자연구시설 조감도. 사진=IBS 제공
우주입자연구시설 조감도. 사진=IBS 제공
강원도 정선군의 지하 1.1㎞에서 우주의 기원과 물질의 존재를 이해하는데 관건이 되는 `암흑물질`을 찾는 실험이 진행된다.

기초과학연구원(IBS) 지하실험연구단은 정선군에 있는 철광산 지하 1100m에 우주입자연구시설을 구축한다고 16일 밝혔다.

연구단은 기존의 지하 실험시설보다 400m 더 깊이 내려가 정체를 드러내지 않은 암흑물질 발견과 유령입자로 불리는 중성미자의 질량 측정 및 성질 규명에 도전한다.

연구단에 따르면 암흑물질은 우주의 구성 성분 중 물질은 4%에 불과하며, 96%는 밝혀지지 않은 암흑물질과 암흑에너지로 추정되고 있다. 과학자들은 암흑물질 비중은 27%로 계산하고 있다. 암흑물질 후보는 윔프(WIMP), 액시온(Axion) 등이 꼽힌다.

우주입자연구시설 구축을 위해 IBS는 정선군·한덕철광과 17일 업무협력 협정을 체결하고, 정선군 신동읍 예미산 일대 한덕철광의 철광 지하 1100m 아래에 약 2000㎡ 규모의 연구시설을 2019년까지 구축한다. 조성에는 2010억 원이 투입되며 실험은 2020년부터 본격 진행된다.

암흑물질 검출과 중성미자 질량 측정은 우주의 기원과 물질의 존재를 이해하는데 관건이 된다. 현대 물리학의 최대 과제로 꼽히는 만큼 노벨물리학상 0순위 후보로 거론된다.

암흑물질과 중성미자가 내는 신호는 포착하기 매우 어렵기 때문에 실험 환경에서 배경잡음(우주선 등)을 최대한 줄여야 한다. 주변이 조용해야 미세한 소리를 들을 수 있는 원리와 같다. 전 세계 과학자들이 경쟁적으로 지하 깊은 곳에 검출장치를 설치하는 이유다.

2015년 노벨물리학상을 수상한 가지타 다카아키 일본 도쿄대 교수는 거대 실험장치 `슈퍼-카미오칸데`를 폐광 지하 1000m 아래에 설치하여 중성미자 진동현상을 관측했다.

김영덕 연구단장은 "우주입자연구시설이 완공되면 천체입자물리학 분야가 한 단계 도약하고, 세계적인 연구 성과를 창출할 수 있을 것"이라며 "연구단은 지역사회 과학 발전을 위해서도 노력할 것"이라고 말했다.

정선군은 이번 사업이 국가 기초과학 발전에 기여하는 하는 것은 물론, 지역경제 발전에도 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 김달호 기자

<저작권자ⓒ대전일보사. 무단전재-재배포 금지>

우주입자연구시설 지하실험실 구축 조감도. 사진=IBS 제공
우주입자연구시설 지하실험실 구축 조감도. 사진=IBS 제공

김달호
저작권자 © 대전일보 무단전재 및 재배포 금지