'국내 유일' 고려대 세종캠퍼스 가속기연구센터 가보니
'국내 유일' 고려대 세종캠퍼스 가속기연구센터 가보니
  • 김미정 기자
  • 승인 2021.06.16 15:41
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방사광가속기 핵심인재 배출·양성할 '국내유일' 통로
소형 방사광가속기 등 가속기 4대 보유·산학협력 활발
고려대 세종캠퍼스 가속기연구센터 연구진(총 40명) 중 일부가 소형 방사광가속기 실험실에서 포즈를 취하고 있다. (사진 앞줄 왼쪽부터) 이현우 석사, 박향규 교수, 안시은 석사, 김지수 박사, 황종모 박사, 윤준영 박사, 김은산 센터장 김근호 석사, 최봉혁 교수, 방정배 교수, 류호린 중국유학생, (뒷줄) 김근우 석사, 김건희 박사, 이유미 교수, 남승희 교수, 유재홍 석사, 이동엽 박사. / 김미정
고려대 세종캠퍼스 가속기연구센터 연구진(총 40명) 중 일부가 소형 방사광가속기 실험실에서 포즈를 취하고 있다. (사진 앞줄 왼쪽부터) 이현우 석사, 박향규 교수, 안시은 석사, 김지수 박사, 황종모 박사, 윤준영 박사, 김은산 센터장 김근호 석사, 최봉혁 교수, 방정배 교수, 류호린 중국유학생, (뒷줄) 김근우 석사, 김건희 박사, 이유미 교수, 남승희 교수, 유재홍 석사, 이동엽 박사. / 김미정

[중부매일 김미정 기자]1조원대 초대형 국가연구시설인 방사광가속기를 충북 청주가 유치한 지 1년 남짓 지났다. 최근 예비타당성조사가 통과되면서 사업 추진이 확정돼 방사광가속기가 다시 주목받고 있다. 성공 구축에 대한 관심이 커지면서 구축·운영 전문인력 확보가 관건으로 떠오르고 있다. 국내에서 유일하게 가속기 학과를 기반으로 한 대학원인 가속기 전문 연구센터가 세종시에 있다. 고려대 세종캠퍼스 가속기연구센터의 인력양성 현황, 보유 시설·장비, 연구실적, 계획 등을 살펴봤다. / 편집자
 

고려대 세종캠퍼스 가속기연구센터는 충북 청주 오창에 들어설 다목적 방사광가속기의 구축·운영 전문인력을 양성·배출할 핵심 창구가 될 전망이다.

오창 방사광가속기 구축에 필요한 인력은 300명으로 예상되는데 가속기연구센터는 가속장치의 고급인력 양성을 주도하고 있다. 가속기 관련 인력은 물리, 전기, 전자, 기계, 원자력 등의 전공·학과에서도 수급이 가능하지만 학사가 아닌 석·박사급 양성기관으로는 고려대 세종캠퍼스 가속기연구센터(가속기과학과 대학원)가 국내 유일하다.

방사광가속기는 전자를 빛의 속도로 가속해 극미세 물체의 분석을 가능하게 하는 최첨단 대형 국가연구시설로 '빛공장', '슈퍼현미경'이라 불린다.

 

가속기연구센터가 보유하고 있는 소형 방사광가속기. 청주 오창에 지어질 방사광가속기의 1/500 사이즈다. / 김미정
가속기연구센터가 보유하고 있는 미니 원형 방사광가속기. 청주 오창에 지어질 방사광가속기의 1/500 사이즈로  전자가속기, 언듈레이터, 빔라인을 갖추고 있다. / 김미정

가속기인력 수요, 지금이 가장 많아

지금이 가속기분야 전문인력 양성의 가장 중요한 시기이자 가장 적기 라고 가속기연구센터 교수진들은 강조한다.

이유는 두 가지다. 하나는 오창 방사광가속기가 2022년 착공, 2027년 완공 및 시운전, 2028년 1월 본격 운영을 앞두고 있어 5년 이내에 전문인력이 대거 배출돼야 한다. 지금이 대학원에 입학할 적기인 것이다. 가속기연구센터는 2019년 8월 첫 박사 배출을 시작해 지금까지 7명을 배출했고 5년 내 30명(누적) 이상 배출이 가능하다.

고려대 세종캠퍼스 가속기연구센터 김은산 교수. / 김미정
김은산 가속기연구센터장 / 김미정

"가속기쪽 전문인력 수요가 지금이 가장 많아요. 지금 대학원에 입학하면 졸업할 때쯤 오창 방사광가속기가 건설될 것이고 구축·운영인력으로 대부분 채용될 것입니다. 지금이 오창 방사광가속기, 완공을 앞둔 대전 중이온가속기 등 국내 가속기 발전에 기여할 수 있는 중요한 시점입니다."(김은산 가속기연구센터장)

"오창 방사광가속기가 구축되는 2027년이면 구축인력 300명이 필요해요. 가속장치 전문인력 확보가 핵심인데 석·박사의 고급인력을 배출하는 기관으로서 우리 센터가 중요한 역할을 할 것입니다."(박향규 교수)

실제로 국내 유일 포항 방사광가속기의 구축인력은 1995년 준공한 3세대 원형 가속기의 경우 구축 당시 135명이었고, 2016년 운영을 시작한 4세대 선형 가속기는 구축 당시 연구소 총 인원이 200명이었다.

가속기과학과 박사졸업생은 빔 진단장치 개발 및 테스트, 초전도 가속기 개발 및 테스트 수행, 빔역학, 전자석 개발·테스트 수행, 제어시스템 개발, 의료용 선형 가속기 개발, 고주파 장치 개발 및 테스트 등에 실제 연구경험을 갖고 있다.

또다른 이유는, 포항가속기연구소가 포항공대 물리학과에서 인력을 양성·공급해왔는데 가속기 전공 교수들이 퇴직해 더이상 인력을 배출할 수 없는 상황이 됐다는 게 센터측 설명이다.

 

고려대 세종캠퍼스 가속기연구센터 연구진(총 40명) 중 일부가 실험실에서 환하게 웃고 있다. 이 실험실은 길이 70m, 폭 40m, 높이 12m의 국내 대학 중 최대 규모 다. / 김미정
고려대 세종캠퍼스 가속기연구센터 연구진(총 40명) 중 일부가 실험실에서 환하게 웃고 있다. 이 실험실은 길이 70m, 폭 40m, 높이 12m의 국내 대학 중 최대 규모 다. / 김미정

 

국내 유일 가속기 학과 기반 대학원·교수진 15명

가속기연구센터는 국내 유일 가속기과학과를 기반으로 2018년 1월 설립된 대학원이다. 학과는 2014년 3월 신설됐다. 소속 교수진은 전임교수 4명, 전임연구교수 11명 등 모두 15명. 석·박사 대학원생은 30명이 재학중이다. 연구센터는 오창 방사광가속기 수요를 고려해 최대 50명까지 증원할 계획을 갖고 있다.

가속기연구센터가 입주해있는 고려대 세종캠퍼스 가속기ICT융합관. / 가속기연구센터 제공
가속기연구센터가 입주해있는 고려대 세종캠퍼스 가속기ICT융합관. / 가속기연구센터 제공

"가속기 전문인력 중 절반이 물리전공이었지만 지금은 물리 외에 전기, 전자, 기계, 원자력 등 다양한 전공출신들이 같이 일하는 융합전공입니다. 가속기연구센터는 '과학계 스마트폰 연구공장'이랄까요. 가속기는 스마트폰처럼 더이상 없으면 안되는 존재가 됐고 기초과학·의료계·산업계 등에서 다양하게 활용되고 있지만 정작 내부장치들에 대한 연구는 없어서 저희가 그 연구를 하고 있습니다."(방정배 조교수)

 

장비·시설 보유현황

가속기연구센터가 보유하고 있는 소형 중이온가속기. / 김미정
가속기연구센터가 보유하고 있는 소형 중이온가속기. / 김미정
가속기연구센터 대학원생들이 양성자가속기로 실험을 하고 있다. / 김미정
가속기연구센터 대학원생들이 양성자가속기로 실험을 하고 있다. / 김미정

보유 장비는 소형 중이온가속기, 소형 양성자가속기, 소형 방사광가속기 2대 등이 대표적이다. 방사광가속기 중 1대는 지난 3월 독일 헬름홈쯔 방사광가속기연구소로부터 기증받은 방사광가속기의 입사기이고, 나머지 1대는 전자가속기, 언듈레이터, 빔라인을 갖추고 있는, 오창에 지어질 방사광가속기(원형둘레 800m)의 1/500 축소판이다.

올해 3월 독일 헬름홈쯔 방사광가속기연구소로부터 기증받은 마이크로트론 전자가속기를 보관하고 있다. / 김미정
올해 3월 독일 헬름홈쯔 방사광가속기연구소로부터 기증받은 마이크로트론 전자가속기를 보관하고 있다. / 김미정

"길이 70m, 폭 40m, 높이 12m의 국내 대학 중 최대 규모 실험실에서 연구를 하는 것도 자랑거리입니다."(박향규 교수)

"전자 가속기의 빔위치 모니터를 위한 전자회로장치를 국내 개발해 일본 KEK(국립 고에너지 가속기연구소)에 설치해 운용중에 있습니다. 나노미터 수준의 정밀 빔 위치를 측정했고 국내 및 미국에 특허 등록했어요. 또한 초전도 중이온 가속기를 위한 빔위치 모니터의 전자회로장치 및 커플러 장치도 산학협력으로 개발했어요."(김은산 가속기연구센터장)

가속기연구센터 연구진이 빔 진단장치를 조립하고 있다. / 김미정
가속기연구센터 연구진이 빔 진단장치를 조립하고 있다. / 김미정

최근에는 한국기초과학지원연구원과 공동연구로 국내 최대 중이온 빔 전류 인출에 성공했다. 8명의 연구진이 1년만에 이룬 성과였다.

"중이온가속기를 운영할 때 이온빔이 많이 나와야 하는데 일본에서의 빔 운전보다 3배 이상 높은 4mA 빔전류를 갖는 안정된 아르곤 빔을 장시간 인출할 수 있는 것을 확인했어요. 가속장치를 붙여 핵물리실험이나 기타 빔활용 연구에 활용할 계획입니다."(박성희 가속기과학과 학과장)

 

앞으로 계획

연구센터는 25㎞ 근거리에 들어설 오창 방사광가속기와 연계해 '가속기과학 연구 거점화' 라는 큰 그림을 그리고 있다. 오창 가속기 구축단계에서 핵심장치 개발에 참여할 의사와 의지가 확고하다.

"오창 방사광가속기의 인근 대학이니까 연구개발과 연계하기가 용이하죠. 미국도 대형 가속기 옆에 있는 대학이 가속기분야로 특화돼 활용되고 있어요. 미국 스탠포드대학은 SLAC(스탠포드 선형가속기연구소), 버클리대학은 세계 최초 입자가속기를 발명한 LBNL(로렌스버클리국립연구소), 시카고대학은 페르미국립가속기연구소 등 미국정부가 시설을 구축한뒤 인근의 대학이 운영하면서 상생하는 구조입니다."(김은산 가속기연구센터장)

고려대 세종캠페스 가속기연구센터가 구상하고 있는 '가속기과학 연구 거점화'
고려대 세종캠페스 가속기연구센터가 구상하고 있는 '가속기과학 연구 거점화'

"요즘 반도체 집적율을 높이기 위해 반도체 선폭을 줄이는 추세인데 현재 13나노미터(nm. 1nm는 10억분의 1m)로 만들고 있는데 파장이 그보다 더 짧은 광원을 가속기연구센터에서 개발해보고 싶어요. 한마디로 하면 가속기 기반 반도체 광원장치(EUV·극자외선) 노광기술 연구입니다."(박향규 교수)

중장기계획으로 반도체 집적율을 높이기 위해 가속기를 활용해 파장이 짧은 광원 기술개발을 구상중이고 산·학·연 연계로 핵심장치 국산화 개발에도 욕심내고 있다. 단기계획으로 오는 7월 '가속기 여름학교', 내년 2월 '아시아 초전도 가속기 학교' 개최를 준비하고 있다.
 

산학협력·국내외 연구협력 '활발'

14개 기업과 '가족회사'를 체결해 산학협력 연구를 하고 있다. '가족회사' 현판. / 김미정
14개 기업과 '가족회사'를 체결해 산학협력 연구를 하고 있다. '가족회사' 현판. / 김미정

14개 기업과 '가족회사'를 체결해 산학협력이 활발하다. 빔진단장치 개발, 전자석 개발, 고주파장치 개발, 제어장치 개발 등 13건의 과제에 참여했고 기술이전, 인력공급도 하고 있다. 2018년 암치료용 양성자 선형가속기 설계에 참여해 송도 길병원에 설치하기도 했다.

일본 고에너지가속연구소(KEK), 러시아 핵연구소(JINR), 유럽 입자물리연구소(CERN), 한국기초과학지원연구원, 기초과학연구원, 원자력연구원, 충북도 등과 MOU를 체결해 연구협력도 하고 있다.


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