기초과학연구원(IBS·원장 장석복) 중이온가속기연구소(IRIS·소장 직무대행 권면)은 희귀동위원소 빔을 활용한 레이저분광 실험에 국내 최초로 성공했다.
공군사관학교, 희귀 핵 연구단(CENS/IBS), 고려대 가속기과학과, 한국교원대 물리교육과, 한국원자력연구원 첨단방사선연구소 공동 연구팀이 협력했다.
이들은 동축 레이저 분광장치 CLaSsy'를 이용해 온라인 생성분리(ISOL) 방식으로 생성된 소듐 동위원소 빔 활용 레이저분광 실험에 국내 최초로 성공했다.
희귀 핵종 연구 최대 난제는'짧은 반감기'다. 생성된 희귀 핵종을 비행 상태 그대로 측정하는 '인-빔 레이저 분광학' 기반인 CLaSsy 장치는 이런 문제를 해결하는 핵심 역할을 한다.
CLaSsy 장치는 초고속으로 날아가는 이온 및 원자 빔과 레이저를 일렬로 일치시켜, 희귀 핵종이 사라지기 전에 레이저분광 수행을 가능하게 한다. 레이저 분광으로 희귀 핵종의 에너지 구조를 측정할 수 있으며 이로부터 핵 모델 수립에 요구되는 주요 핵 정보들을 측정할 수 있다.
이번 연구로 CLaSsy 장치 성능을 성공적으로 검증했으며, 반감기가 짧은 다양한 희귀 핵종에 대해 레이저분광 실험을 수행함해 고정밀 핵 구조 연구가 가능함을 입증했다. 연구 결과는 가속기 및 검출기 분야 국제 SCI(E) 학술지 '저널 오브 인스트루멘테이션'에 게재됐다.
CLaSsy 장치 담당자인 박성종 실험장치팀 연구위원은 “이번 성과는 CLaSsy 장치 성능 검증에 머무르지 않고, 중이온가속기에서의 다양한 레이저 기술 활용 확장 가능성을 입증한 사례”라며 “현재 준비 중인 레이저이온원(RILIS)-레이저분광장치(CLaSsy) 연계 알루미늄(Al) 동위원소 레이저분광 실험의 토대가 될 것이며, 앞으로 레이저 활용장치가 RAON의 희귀동위원소 연구를 위한 핵심 장치가 될 것”이라고 설명했다.
송재현 IBS 중이온가속기연구소 실험장치팀 박사후연구원은 “이번 연구는 원자물리 기반 CLaSsy 장치가 핵구조 연구에 활용된 의미 있는 과학·기술적 성과”라며 “CLaSsy 장치는 희귀동위원소에 대한 레이저분광 수행뿐만 아니라 핵물리, 물성과학, 의생명 등 미래 원천 기술 전반에 활용도가 높다”고 설명했다.
권면 소장 직무대행은 “이번 성과는 중이온가속기 시설에서 레이저기술이 희귀핵 연구에 활용된 국내 첫 사이며, 향후 중이온가속기 RAON 시설이 첨단 레이저 기술이 접목된 선진 가속기 시설로 도약하기 위한 중요한 토대가 될 것으로 기대된다”고 말했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
