경북대 이세욱 교수 참여 국내 공동연구팀, 유럽 차세대 입자 가속기 핵심기술 개발 협력

경북대 이세욱 교수가 참여한 공동연구팀. 왼쪽부터 엠마누엘 세스멜리스(CERN), 프랭크 지머만(CERN), 유휘동 교수(연세대), 이세욱 교수(경북대), 김민석 교수(강릉원주대), 마이클 베네딕트(CERN), 강흥식 소장(포항가속기연구소). 〈경북대 제공〉

경북대 물리학과 이세욱 교수가 참여한 '국내 가속기 및 입자물리 공동연구팀'(이하 공동연구팀)이 세계 최대 입자물리연구소인 유럽핵입자물리연구소(이하 CERN, Conseil Europeen en pour la Recherche Nucleaire)와 가속기 및 검출기 R&D 협력을 위한 양해각서를 최근 체결했다. 이번 체결로 초거대 가속기인 '차세대 원형 입자 가속기 실험'(이하 FCC) 건설을 위한 핵심 기술 개발에 한국 연구자들의 역할이 공식화된다.

스위스 제네바에 있는 CERN 연구소는 2009년부터 세계에서 가장 높은 에너지로 양성자를 가속해 충돌시키는 거대강입자가속기(이하 LHC)를 가동하고 있다. LHC는 2012년 신의 입자로 알려진 힉스 보존(Higgs Boson)의 발견에 결정적 역할을 했다. 현재는 LHC의 뒤를 잇는 둘레 100㎞의 FCC 건설을 추진하고 있다. FCC 실험의 1단계는 대량의 힉스 보존을 이용해 질량 생성의 원리를 규명하고, 2단계는 양성자를 100TeV의 에너지로 충돌시켜 새로운 물리 현상을 탐색하는 것을 목표로 한다.

한국 입자물리학 연구자들도 FCC 프로젝트가 본격적으로 논의된 2010년 중반부터 참여하고 있다. 2019년에 발간된 FCC 개념설계보고서에는 한국 연구진의 디자인 설계 연구 결과가 포함되기도 했다. 이후 시뮬레이션 및 프로토타입 제작, 테스트 관련 연구를 주도하고 있다.

이번 양해각서 체결로 국내 공동연구팀은 차세대 가속기 및 입자검출기 연구에 관해 CERN 연구소와 공식적으로 협력을 시작하게 됐다. 양해각서 체결에 참여한 국내 공동연구팀은 경북대 이세욱 교수를 비롯해 강릉원주대 김민석 교수, 경희대 고정환 교수, 부산대 임상훈 교수, 서울시립대 이상훈 교수, 성균관대 김범규 교수, 연세대 유휘동 교수, 포항가속기연구소 강흥식 소장, 한양대 김태정 교수 등이다. 이들은 이중정보판독열량계(Dual-Readout Calorimeter) 연구를 세계적으로 선도하고 있는 연구자로, FCC 프로젝트에 참여하고 있었다.

이세욱 교수는 "FCC는 2040년대 중반에 가동을 목표로 하고 있는 1단계 실험 건설 비용만 약 15조에 이를 것으로 예상되는 인류 역사상 최대 규모의 과학프로젝트다. 이번 협약으로 한국 연구자들이 진행해 온 차세대 입자검출기 기술 개발 연구를 더욱 공고히 하고, 동시에 포항가속기 연구소가 차세대 전자-양전자 충돌 가속기 기술 개발을 선도해 거대 국제협력 실험에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다"라고 밝혔다.