가속 에너지 세계 최고… 새 원자 찾아낼 수도
중이온을 가속시켜 다른 원자에 충돌… 신소재 개발에 활용…
인체에 무해한 중이온 선별… 암치료에 이용할 수도
세종시를 과학·교육 벨트로 수정하는 문제가 주요 현안으로 부상한 가운데, 정부는 중이온 가속기를 세종시에 설치하는 것을 유력하게 검토하고 있는 것으로 알려졌다. 과학계도 중이온 가속기가 어느 지역에 설치될지 큰 관심을 갖고 지켜보고 있다. 중이온 가속기가 무엇이기에 과학벨트 조성 문제에까지 거론될까.◆최대 500MeV로 가속
- ▲ 중이온가속기는 의학, 신소재 개발 등에 두루 활용되기에 세계 각국이 경쟁적으로 건설하고 있다. 사진은 중국 란저우에 있는 중국과학원의 중이온가속기./교육과학기술부 제공
이에 비해 중이온 가속기는 수소에서 우라늄까지 다양한 원자들을 가속하고 연구 대상인 물질에 충돌시키는 장치다. 입자 가속기가 양성자 두 개를 가속해서 충돌시킨다면 중이온 가속기는 중이온을 가속한 후에 다른 원자에 충돌시킨다. 충돌 대상으로 삼는 물질도 매우 다양하다. 중이온 가속기는 재료의 물성, 의학 치료 등에 설치 목적이 있다. 입자가속기가 학문적 궁금증을 해소시켜 준다면 중이온가속기는 산업 전반의 질문을 풀어 주는 데 활용된다는 점에서 차이가 있다.
현재 정부가 세종시에 건설하려는 중이온 가속기는 500MeV(메가전자볼트)의 에너지로 중이온을 가속한다. 500MeV는 1.5볼트짜리 건전지 3억5000만개를 일렬로 연결해 놓아야 얻을 수 있는 에너지이다. 현재 가동하는 세계의 모든 중이온 가속기 중에는 가장 높은 에너지이다. 그만큼 새로운 영역을 개척할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
◆중이온 가속기로 새로운 원자를 얻을 수 있어
중이온을 충돌시키면 새로운 물질이 생성되기도 한다. 금 원자의 핵에 중이온을 충돌시키면 5000개 이상의 새로운 입자가 생성된다. 일본은 2004년 중이온 가속기로 새로운 입자를 생성해 '자포니움(Japonium)'이란 이름을 붙이고 원소번호 113번을 달아 주기율표에 등재했다. 자연계에서 발견할 수 있는 원소가 1만여 개 정도로 알려진 만큼 중이온 가속기가 찾아낼 원소는 아직도 많다.
각국은 신소재 개발을 위해 치열하게 경쟁하고 있다. 중이온 가속기는 새로운 원자를 만들 수 있기 때문에 기존에 널리 사용되는 여러 금속의 물성을 바꾸는 신소재 개발에도 활용할 수 있다. 한양대 원자력공학과 김용균 교수는 "중이온을 신소재나 금속에 때려서 얼마나 단단해지는지 혹은 재료가 충격을 받아 재료를 구성하는 원자들이 어떻게 변하는지를 알아내는 데 중이온 가속기가 적합하다"고 말했다.
암 치료에도 중이온 가속기는 활용된다. 현재 방사선을 통해 암을 치료한다. 방사선이 암세포만을 골라서 죽이는 방법이다. 중이온을 통해서 동일한 원리로 암을 치료할 수 있다. 많은 중이온 중에서 인체에 보다 무해하면서 암을 효과적으로 죽이는 중이온을 선별하면 암 치료에 큰 전기가 마련된다.
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