A1. 수소, 헬륨이온보다 무거운 중이온을 광속에 가깝게 가속해 표적에 충돌시켜 새로운 동위원소를 만들어내는 연구시설입니다. 중이온가속기는 크게 희귀동위원소를 만들어내는 장치, 이를 가속시키는 장치, 이를 들여다보는 장치로 구성되는데, 희귀동위원소를 인위적으로 만들어내는 방식에 따라 두 가지로 구분할 수 있습니다. 가벼운 이온(양성자)을 가속해 무거운 표적(예:우라늄)에 충돌시켜 희귀동위원소를 생성하는 방식(ISOL)과, 반대로 무거운 이온(중이온)을 가벼운 표적(예:탄소)에 충돌시키는 방식(IF)이 있습니다.
A2. 매우 희귀하고 수명이 짧아 아직 발견되지 않은 동위원소로 우주의 진화과정 중 아주 짧은 찰나에 나타났다 사라져, 지구상에는 극히 미량만 남아 있거나 존재하지 않아 인공적으로 생성·발견해야 합니다.
A3. 초전도선형가속기는 초전도가속관을 통해 무거운 이온을 가속 시키는 장치입니다. 초전도가속관은 중이온을 우라늄-238 기준으로 빛의 속도(약 30만 km/s)의 절반 가까이 가속시키는 원통형 진공관으로 초전도체인 나이오븀(Nb)으로 만들어져 절대온도 2도(섭씨 약 영하 271도)에서 초전도 현상을 이용한 가속기입니다. 초전도 현상을 이용하는 이유는 중이온가속기 라온이 매우 높은 고출력의 빔 가속을 목표로 하고 있는데 이 경우 가속관에 전달되는 전력의 효율성 등을 고려하여 결정한 것이고, 전세계적으로도 높은 출력의 중이온을 가속하는 연구시설에서 초전도를 기반으로 한 가속기들이 개발되고 있습니다.
A4. 새로운 희귀동위원소 발견을 통해 우주생성 원리 규명, 물질의 본질 이해, 꿈의 신소재 개발, 미래 청정 에너지원 확보, 생명현상 규명 및 동위원소를 이용한 새로운 암치료법 개발 등에 활용됩니다.
A5. 라온(RAON, Rare isotope Accelerator complex for ON-line experiments)은 말 그대로 희귀동위원소 생성 실험장치입니다. 포항에서 운영되고 있고 오창에 새로 지을 예정인 방사광가속기는 전자를 빛의 속도 가까이 가속시켜 나오는 매우 밝은 빛을 이용해 연구하고자 하는 물질의 미세한 구조를 들여다보기 위한 시설입니다. 방사광가속기는 상대적으로 잘 알려진 만큼 이용수요도 많은 편인 반면 중이온가속기는 연구하려는 물질 자체를 가속시켜 연구하는 장치로 자연에서 쉽게 발견하기 어렵거나 아직 발견되지 않은 동위원소들을 인위적으로 만들어내고 이를 빔으로 받아 원소의 생성과 반응, 변화에 대한 근본적인 지식을 발견하려는 첨단기초과학연구시설입니다.
A6. 美 FRIB을 포함하여 해외 중이온가속기 시설이 단일 방식(ISOL 또는 IF 방식)의 희귀동위원소 생성방식을 사용하는 반면에, 한국형 중이온가속기 RAON은 세계 최초로 ISOL방식과 IF 방식을 동시에 사용하여 희귀도가 매우 높은 수준으로 새로운 원소 발견 가능성 증대와 다양한 희귀동위원소 빔 공급이 가능하여 기존 연구분야의 확대시키는 경쟁력을 가지고 있습니다.
사업기간에 대해서는 한국과 해외의 대형 사업의 차이를 이해할 필요가 있습니다. 해외의 경우 대형사업을 시작하기 전에 상당한 기간의 기획과 준비작업(preconstruction R&D and design study)을 마치고 프로젝트를 시작합니다. 따라서 미국 FRIB도 ‘04년부터 개념설계와 R&D를 이미 마치고 ’09년부터는 구축을 시작한 것입니다. 우리나라 RAON처럼 설계 및 R&D와 구축을 동시에 시작(‘11~’22)하는 것을 비교한다면 실제로 미국 FRIB의 사업기간은 19년(‘04~’22)이 걸린 것으로 생각할 수 있습니다.
A7. 대형연구시설은 기술적 복잡성, 관리의 어려움 등에 따라 본질적으로 불확실성이 높은 사업입니다. 중이온가속기 구축은 국내에서 처음 추진하는 대형사업으로 추진과정에서 많은 어려움과 시행착오가 있었습니다. 특히 중이온가속기에 활용되는 초전도가속관은 세계에서 7개 국가만 개발에 성공한 고난이도 기술로, 국내 설계에 맞는 최적화된 금형, 표면처리, 용접방식 등 제작기술을 찾아가는 과정에서 숱한 도전과 실패를 반복함에 따라 계획대비 일정이 지연되었습니다.
하지만 세계적으로도 희귀 초전도체인 나이오븀 금형 제작 및 표면처리, 가속관 형상을 고려한 최적의 열처리 공정 개발, 세계 최고 수준의 클린룸에서의 조립기술 개발 등에 난관이 있었었으나 이를 극복하며 세계8번째로 관련기술 보유국이 되었습니다.
A8. 고에너지 가속장치는 다양한 기술적 요인에 따라 당초 계획했던 성능목표 달성 일정이 지연되었습니다. 하지만 기술적 문제가 해결되지 않은 상태에서 본제품 제작을 착수할 경우 일정 지연 반복과 사업비 증가의 위험성이 있다고 판단하였습니다. 그 결과 기술적 불확실성 제거를 위한 선행R&D를 우선 실시 후, 고에너지 가속장치 본제품을 구축하는 2단계 사업을 추진하여 리스크를 최소한 사업 단계별 구축을 진행하게 된 것입니다.
A9. 대부분의 장치(기반장치, 희귀동위원소(RI) 발생장치, 실험장치)는 당초 일정대로 차질 없이 추진되고 있습니다. 저에너지 가속모듈 성능시험 및 설치는 ‘21.12월에 완료하였고, 극저온플랜트운전 이후 모듈 냉각을 통한 빔인출 준비 및 빔인출 개시는 ’22년 10월로 계획하고 있습니다.
올해 ‘22.10월 최초 빔인출은 저에너지 가속장치를 활용하여 다양한 실험 및 분석이 가능할 수 있는 연구분야의 기반을 다질 것입니다.
A10. 저에너지가속장치를 활용한 연구 분야로 우주원소의 기원, 새로운 핵의 상태, 별들의 진화와 폭발, 안전한 차세대 핵에너지 개발, 암흑물질 탐구, 우주탄생의 비밀, 핵융합 및 폐기물처리 등이 있습니다.
아울러, 희귀동위원소 빔을 빔에너지 핵자당 18.5MeV(우라늄 기준)이상 가속하는 시설은 전 세계적으로 라온이 유일합니다.
A11. 연내 저에너지구간 구축 완료를 위해 노력하고 있으나, 만약 지연되더라도 고에너지구간 가속장치는 저에너지구간 가속장치와 독립적으로 설치·구축됨으로써 저에너지구간 구축완료 여부에는 영향을 받지 않습니다. 또한 저에너지구간 연내 설치완료 후 가용자원(인력/설비) 재배분를 통해 ‘22년 선행 R&D 추진에 문제없도록 관리 예정입니다.
A12. 1단계 저에너지구간 운영과 고에너지구간 초도양산품의 선행R&D 결과를 바탕으로 고에너지구간 초전도가속모듈 본제품 구축을 위한 양산을 추진할 예정입니다.
A13. 1단계 저에너지구간 과정에 참여했던 전문인력들의 기술적 경험과 노하우를 바탕으로 국내외 유관기관과의 전략적 협력 관계를 강화하고 주요 핵심장치 제작을 위한 기술협력 추진을 통해 2단계 사업의 성공 가능성을 높일 예정입니다.
A14. 지금까지 발견되지 않은 새로운 희귀동위원소의 발견 및 특성조사, 원소(주기율표에 있는)의 기원 규명, 다양한 천체핵합성 과정 규명 등의 기초학문연구, 그리고 새로운 암치료법 개발을 위한 기초연구 자료 획득, 차세대 원자로를 위한 핵데이터 생산 등 다양한 응용분야 연구에서 성과를 낼 수 있을 것으로 기대할 수 있습니다. 또한 미지의 동위원소 연구 등 미해결 과학 난제에 대한 도전을 통해 우리나라 최초의 노벨상 수상 여건을 마련하도록 노력하겠습니다.
