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방사광 가속기란 뜻, 원리 - 방사광 가속기 유치 장점 본문

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방사광 가속기란 뜻, 원리 - 방사광 가속기 유치 장점

키스 키스세븐 2020. 5. 6. 13:31
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[방사광 가속기란 뜻, 원리 - 방사광 가속기 유치 장점]

방사광 가속기란 뜻은 원하는 빛을 강하게 만드는 장치란 의미입니다. 방사광 가속기 유치 장점도 엄청나다고 합니다. 정부는 이 장치를 추가로 짓기 위해 지자체의 신청을 받아 건설하게 됩니다.

그런데, 빛을 만들어서 어디에 쓰려고 하는지 궁금하기도 합니다. 그래서 우리 생활과 관련이 없는 과학 기계일 뿐인지, 아니면 우리가 모르는 큰 영향이 있는 기계인지를 설명하려고 합니다. 그러기 위해 방사광 가속기 원리도 이해하기 쉽게 설명하겠습니다.




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방사광 가속기 뜻

눈으로 볼 수 없는 세계... 너무 작거나 너무 순간적이어서, 또는 현미경으로는 도저히 볼 수 없는 것이라서 알지 못하는 세계가 많습니다. 이 문제를 해결하기 위해서 만들어진 것이 '방사광 가속기'입니다.

'입자가속기'란 뜻은 양이온이나 음이온 등 매우 작은 입자를 초고속으로 움직이게 만드는 장치를 의미합니다. 방사광 가속기란 이 입자가속기 중에서 "전자"를 가속시키는 장치를 말합니다.


포항공대 모습. 실제 실험용은 훨씬 거대규모이다(포항공대 모습. 실제 실험용은 훨씬 거대규모이다 [방사광 가속기란 뜻 원리 유치 장점] / ⓒ 포항공과대학교)


그럼, 방사광 가속기 유치 장점이 어떻길래 경쟁이 치열할까요? 이 장치를 이용하면 약을 개발하거나 에너지를 만들거나 물질을 이해하는데 엄청난 효과를 얻을 수 있습니다. 이것은 발명의 차원을 넘어서 인간의 미래를 풍요롭게 만드는 차원의 효과입니다.

그러나 만드는 기술과 관리 능력, 거기다가 대규모 자금 동원까지 해야 하기 때문에 아무 나라나 만들 수 있는 것도 아닙니다. 의료, 반도체, 에너지 등 파급효과도 매우 넓어서 미래에 더욱 필요한 장치가 될 것입니다.



예를 들어, 신종 플루 치료제인 '타미플루'나 생리반응 치료제인 '비아그라' 개발은 방사광 가속기가 있었기에 가능했습니다. 국산 철판으로는 선박용 핵심 철판을 만들지 못하던 원인도 이것 덕분에 알아낼 수 있었습니다. 아주 적은 양의 주석이 있었기 때문임을 알게 된 것입니다.

방사광 가속기란 것을 이용하면 겨우 5%밖에 알지 못하던 단백질 구조 해석을 할 수 있어서 질병과 세포, 생물 연구에 큰 영향을 미치게 될 것입니다. 또한 식물의 광합성 원리를 이용한 신재생에너지 개발도 폭발적으로 발전하게 됩니다.

방사광 가속기 원리

방사광 가속기 원리도 알아두면 재미있습니다. 방사광이란 뜻은 빛을 내뿜게 만든다는 의미입니다. 그리고 방사광 가속기란 전자총에서 전자를 쏘면 자기장으로 전자를 가속시키는 장치입니다.

자기장은 자석 같은 환경을 만들 수 있고, 이것을 이용하면 전자의 운동속도에 가속도를 붙일 수 있습니다. 그러면 전자는 빛의 속도까지 빨라지고, 이때 빛이 발생하는데, 이것을 이용해서 물체를 세밀하게 관찰할 수 있는 빛을 얻게 됩니다.


방사광 가속기 원리 : 전자가 발사되고 회전한다(방사광 가속기 원리 : 전자가 발사되고 회전한다 [방사광 가속기란 뜻 원리 유치 장점] / ⓒ Ars Technica, 편집 www.kiss7.kr)


그럼, 빛은 왜 발생하는가? 이것이 진짜 방사광 가속기 원리의 핵심이 됩니다. 가속된 전자는 오로지 직진만을 하려고 합니다. 여기에 전자석을 이용해 자기장의 변화를 주어 10도 정도 방향을 틀어버리면, 속도에 사용되던 에너지가 빛으로 튕겨 나옵니다.

이렇게 빛이 방출되게 하는 부분을 '저장링'이라고 하는데, 여기서 모인 빛은 '빔라인'을 통해서 실험에 사용됩니다. 결국, 방사광 가속기란 뜻은 "빛공장"이라고 할 수 있습니다.



보통의 자연 빛은 넓게 퍼지고 약합니다.  그래서 초고속 변화는 중간 과정을 관찰하기 어렵습니다. 방사광 가속기란 장치는 전자의 속도를 20'펨토초'나 되도록 만듭니다. 1펨토초가 3600만 번 모이면 1초가 됩니다. 시간을 엄청나게 작은 단위로 쪼갤 수 있는 것입니다.

아무리 빠른 변화가 일어나더라도 그보다 더 빠른 순간을 볼 수 있는 빛의 시각으로 본다면 빠른 것이 아닙니다. 그래서 초고속의 세계도 볼 수 있게 되는 것입니다.​

방사광 가속기란 장점

방사광 가속기 원리를 알아봤으니, 이번엔 이렇게 만든 빛으로 무엇을 하는지 생각해 봅시다. 방사광 가속기 뜻은 빛을 만드는 장치란 의미이므로 방사광과 방사성은 다른 뜻입니다. 직선형과 원형이 있는데, 우리나라에 있는 것은 길이가 무려 1.1km나 되는 "거대 현미경"입니다. 

방사광 가속기 원리를 이용하면 나노미터(10억 분의 1m)나 작은 물질도 관찰할 수 있습니다. 바이러스 단백질이 세포막을 뚫고 들어가는 순간이나, 물이 수소와 산소로 분해되는 순간도 볼 수 있다는 말입니다.  [저작권법 표시] 이 글의 원본: 키스세븐(www.kiss7.kr) 

방사광 가속기 원리 이해를 위한 내부 모습(방사광 가속기 원리 이해를 위한 내부 모습 [방사광 가속기란 뜻 원리 유치 장점] / ⓒ sciencechannelgo)



예를 들어, 인간은 4도 C의 물의 부피가 가장 작고 얼음 결정으로 될수록 부피가 커진다는 것을 이미 알고 있었지만, 그것이 어떤 과정에서 그렇게 되는지 실험적으로 증명할 수는 없었습니다. 현대가 돼서야 방사광 가속기 덕분에 이것을 측정할 수 있게 된 것입니다.

더구나 빛의 특성상, 적외선, 자외선, X-선, 감마선 등 풍부한 영역의 빛이 나오니, 금속 등 특수한 물질까지 다 관찰할 수 있습니다. 더구나 현재 방사광 가속기는 태양 빛의 100억 배로 강하고 연속적으로 빛을 낼 수 있습니다.



방사광 가속기를 유치하면 6조 원 이상의 수익과 13만 명의 일자리가 생긴다고 합니다. 우리나라에는 포항에 직선형 3세대와 원형 4세대 방사광 가속기가 있지만, 연구 의뢰가 끊이지 않으니 추가로 더 지으려고 하고 있습니다. 미국, 일본에 이어 세계 3번째로 4세대 방사광 가속기란 것을 가지고 있는 것입니다.

의료, 에너지, 반도체 분야 등 수많은 분야에서 활용할 수 있습니다. 또한 세계적으로 봤을 때도 1980년대 이후 노벨상 수상자의 25%가 입자 가속기란 장치로 실험을 했을 만큼 수요가 많으니, 지방자치단체들이 광사광 가속기 유치를 위해 ​노력하는 것입니다.


[방사광 가속기란 뜻, 원리 - 방사광 가속기 유치 장점]​​

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