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“핵물리학은 최첨단 기술의 최전선에 서 있다. 우주의 기원을 알기 위해서도, 암을 극복하는 데도 핵물리학의 과학적인 발견이 쓰인다.”
독일 헬름홀츠 중이온연구소(GSI)의 칼하인츠 랑칸케(Karlheinz Langanke) 교수는 26일 대전 컨벤션센터(DCC)에서 열린 제29회 국제핵물리학회(INPC 2025) 기자간담회에 참석해 “전 세계에서 핵물리학 연구를 위한 가속기 같은 시설이 만들어지고 있다”며 “미지의 세계를 탐구하기 위한 경쟁”이라고 말했다.
국제핵물리학회는 핵물리학 분야에서 세계적으로 가 대출상담사협회 장 권위 있는 학술대회로 3년 주기로 열린다. 이번에 한국 최초이자, 아시아에서 2007년 일본에 이어 두 번째로 열렸다. 이번 학회에는 전 세계 50여 국가, 800여명의 핵물리 분야 전문가가 참석했다. 랑칸케 교수는 ‘핵물리-우주를 움직이는 힘’을 주제로 최신 핵물리학 연구 동향에 대해 기조 연설을 했다.
랑칸케 교수는 “핵물리학은 지 nh농협 식의 경계를 확장하고 있다”며 “이를테면 고에너지 양성자 가속기를 이용해 원자핵 내부를 연구하거나 우주의 기원을 찾기 위해 희귀한 양성자의 붕괴 현상을 연구하기도 한다”고 말했다.
물질의 기본 단위인 원자는 양성자, 중성자, 전자로 구성된다. 원자 중심에는 (+)전기를 띤 양성자와 전기를 띠지 않는 중성자가 모여 원자핵을 형성하며, 그 주 쉐보레 위로 (-)전기를 띤 전자가 움직인다. 원자번호는 양성자 수이다. 핵물리학에서 많이 이야기하는 동위원소는 양성자 수는 같지만 중성자 수가 다른 경우를 말한다.
랑칸케 교수에 따르면 핵물리학은 가속기에서 빅뱅(Big Bang·대폭발)으로 우주가 탄생한 상황을 살필 수 있다. 가속기는 전기장을 걸어 전기를 띤 전자나 양성자를 가속하고 충돌시킨 디딤돌대출 계산기 다. 방사광 가속기는 전자를 가속시켜 빛인 X선을 발생해 물질 내부를 살핀다.
양성자 가속기는 원자핵 속의 양성자를 정면 충돌시켜 빅뱅 상태를 구현한다. 충돌로 양성자가 쪼개지면서 나오는 소립자들을 관찰한다. 빅뱅 당시에도 이런 소립자들이 생겼을 것으로 추정된다.
가속기는 기초과학뿐 아니라 의료에도 응용된다. 랑칸케 교수 직업군인 혜택 는 “중이온의 한 종류인 탄소를 매우 빠르게 가속해 뇌에 쏘면 종양을 파괴해 암 환자의 생존율을 높일 수 있고, 방사성 동위원소를 갑상선 암 진단에도 활용할 수 있다”고 설명했다.



26일 대전 컨벤션센터(DCC)에서 열린 제29회 국제핵물리학회(INPC 2025) 기자간담회에서 칼하인츠 랑칸케(Karlheinz Langanke) 독일 헬름홀츠 중이온연구소(GSI) 교수가 말하고 있다./기초과학연구원(IBS)


중이온은 원소주기율표에서 1·2번인 수소와 헬륨보다 무거운 모든 원소가 전기를 띤 상태로 변한 것을 말한다. 한국형 중이온 가속기 ‘라온’은 중이온을 다른 물질과 충돌시켜 세상에 없는 새로운 희귀동위원소를 만들 수 있다.
홍승우 기초과학연구원(IBS) 중이온가속기연구소 소장은 이날 기자간담회에서 “이미 악티늄(Ac-225) 동위원소는 말기 암 환자를 완치하는데 성공했다”며 “나중에 중이온 가속기로 만든 새로운 동위원소로 더 다양한 암을 치료할 수 있을 것”이라고 말했다.
악티늄-225는 알파 입자를 방출하는 방사성 동위원소다. 알파 입자 형태로 방출되는 방사선을 이용해 질병을 치료하는 방사성 의약품(RPT)으로 주로 사용된다.
기자간담회에 참석한 전문가들은 한 목소리로 핵물리 연구에 적극적인 투자가 중요하다고 강조했다. 랑칸케 교수는 “핵물리학의 중요성을 잘 깨닫지 못하는 경우가 있다”며 “라온 같은 중이온 가속기는 많은 일자리도 창출할 수 있다”고 말했다.
그는 “프랑스 루브르 박물관 지하에도 가속기가 있는데, 이를 활용해 명화에 대해 연구하거나 이집트 파라오의 무덤이 언제 만들어졌는지도 알 수 있다”고 했다. 홍승우 소장은 “100억~150억원 정도만 추가 예산이 확보되면 라온에서 악티늄 동위원소 생산이 가능할 것”이라며 “인공위성에 탑재되는 반도체의 내구성 테스트도 가속기를 이용해 할 수 있다”고 설명했다.
IBS는 대전에 세운 라온 중이온 가속기 가동 계획을 일부 공개했다. IBS는 2011년부터 라온 건설에 착수해 2021년 일부 공사를 마무리했다. IBS는 지난해 5월부터 라온을 시험 가동했다.
홍 소장은 “아직은 라온이 설계대로 작동하는지 확인하는 과정”이라며 “상업적인 시험에 쓸 수 있는지 확인하는 과정을 1~2년 정도 거치고 나면 우주반도체 검증 등에 쓸 수 있을 것”이라고 말했다.
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