중이온가속기이용자협회 (RAON Users Association)
중이온가속기 라온(RAON: Rare isotope Accelerator Complex for ON-Line experiment)은 세계 최고의 희귀동위원소 빔 가속기입니다. 희귀동위원소 핵반응을 통해 원소 합성의 비밀, 우주의 진화 과정을 밝혀낼 뿐만 아니라 신물질을 개발하고 의생명과학 분야 연구에도 이용해 치명적인 질병들의 원인 규명과 치료에도 결정적 역할을 할 것입니다. 이렇듯 중이온가속기는 아주 넓은 분야에서 우리나라 기초연구를 선도할 뿐 아니라 세계 각지의 연구진에게도 첨단 연구를 수행할 기회를 제공할 것입니다. 중이온가속기이용자협회는 중이온가속기를 이용하는 학문 및 기술과 밀접한 관련을 갖는 여러 분야의 진보와 발전을 도모하고 국내 중이온가속기 이용자의 저변확대 및 회원 상호간의 교류촉진을 위해 설립되었습니다. 2017년 12월 ‘중이온과학연구협의회(Heavy-Ion Science Research Council)’의 명칭을 ‘중이온가속기이용자협회(RAON Users Association)’로 변경하였으며 2018년 5월 사단법인으로 등록되어 활동을 이어오고 있습니다. 중이온가속기 이용 연구에 관심이 있으신 분들의 적극적인 참여를 바랍니다. 아울러 본 협회는 전문 연구 인력 뿐 아니라 중이온가속기 및 그 이용연구에 관심이 있으신 분들의 참여도 환영합니다. 보다 많은 핵물리분과 회원 여러분들께서 본 협회 회원으로 가입하시어 본 협회와 함께 우리나라 기초과학 발전에 동참하시기를 바랍니다.
협회 조직과 구성
협회의 간략한 연혁
2012 년: 발기인 대회 개최, 125명의 발기인이 참여하여 회장에 김우영(경북대학교) 교수를 선출하여 창립 준비
2017 년: 2017년도 총회를 개최하여 문창범(호서대학교) 교수를 회장으로 선출.
2018 년: 2018년도 정기 총회에서 이사회 구성 및 정관 승인 및 사단법인 중이온가속기 이용자협회’ 법원 등기 완료
2020 년: 2020년도 총회를 개최하여 홍병식(고려대학교) 교수를 회장으로 선출.
세부그룹 소개
1. KoBRA (Korea Broad Acceptance Recoil spectrometer & Apparatus, 되튀김 분광기)
KoBRA 그룹은 저에너지 방사성 동위원소빔을 사용하여 폭발적인 핵천체 현상 내에서 일어나는 핵합성 반응을 연구한다. 또한 핵합성 과정에서 생성되는 핵자의 구조 및 특성에 대한 연구를 함께 수행하여 최종적으로 우주에 분포하는 원소 기원과 생성 매커니즘을 밝히는 것을 목표로 하고 있다. 원소의 다양한 합성 과정을 이해하기 위해서는 방사성동위원소 빔을 생성할 수 있는 가속기가 필수적으로 필요하다. 따라서, 본 그룹은 일본 RIKEN의 CRIB, SAMURAI 시설, 러시아 JINR의 ACCULINA2 시설 등의 방사성 동위원소 빔 생성 시설을 이용하여 연구를 진행하고 있으며 앞으로 설립될 RAON의 KoBRA 시설을 활용하여 진행할 수 있는 연구에 대해 탐구하고 있다
2. LAMPS (Large Acceptance Multi-Purpose Spectrometer, 다목적 대영역 입자측정장치)
LAMPS 그룹은 고에너지 및 저에너지 방사성 동위원소빔을 이용하여 다양한 상태의 핵물질을 만들고 그 특징을 연구한다. 특히, 희귀 동위원소핵의 대칭에너지를 정밀하게 측정함으로써 핵물리 분야에 오랫동안 밝혀지지 않은 상태방정식에 강력한 실험 데이터를 제공할 예정이다. 그 뿐만 아니라 신성이나 초신성에서 일어나는 핵반응 및 중성자과잉 핵의 내부 구조를 포함한 여러 연구를 동시에 수행할 검출기 시스템을 갖추고 있다. LAMPS 는 시간투영검출기(Time Projection Chamber), ToF/Trigger 검출기, 빔 진단 검출기, 중성자 검출기, 타겟 시스템으로 구성되어 있다. 또한, 하전입자의 운동량을 정확히 측정하기 위해 1 T의 초전도체 솔레노이드 자석을 사용한다.
3. MMS / MR-TOF (Mass Measurement System / Multi-Reflection Time-of-Flight, 다중반사 시간비행장치)
방사성 희귀 동위원소의 질량은 핵융합이나 핵분열과 같은 인류가 사용 가능한 에너지의 생성법을 이해하는 것과 같이 우리 삶에 직접적인 영향을 미치는 문제뿐 아니라, 무거운 원소들의 핵합성 방법 이해를 통해 우리 자신과 주변의 모든 물질을 구성하는 기본 원소들의 궁극적인 기원을 밝히는 것에도 매우 중요한 역할을 한다. MMS 그룹에서는 원소의 질량을 정밀하게 측정하기 위해 다중반사 시간비행장치(Multi-Reflection Time-of-Flight, MR-TOF)를 일본 KEK의 KISS (KEK Isotope Separation System) 그룹과의 국제 공동연구를 통해 개발하고 있다. 이를 이용하여 다양한 방사성 희귀 동위원소들의 정확한 질량 측을 통해 기초 핵물리 연구 및 에너지 연구에 큰 기여를 할 것으로 전망한다.
4. CLS (Collinear Laser Spectroscopy, 동축 레이저 분광법)
CLS 그룹은 동축 레이저 분광법을 이용하여 RAON에서 만들어지는 동위원소의 핵의 전하 반경, 모양, 바닥 상태 스핀 등을 측정하는 연구를 한다. CLS 그룹의 궁극적 목적은 원자 분자 과학 분야의 기술을 확보하고 새로운 희귀 동위원소의 물리 화학 기초 상수 값들을 도출하여 기초과학의 기초를 다지는데 일조하고, 향후 의학계에도 공헌하는 것이다. CLS 실험을 위해서는 이온 빔과 검출 레이저 빔의 궤도를 일치시켜 분광 정밀도를 향상시키고, 방출되는 florescence를 효율적으로 측정할 수 있는 정밀한 실험 장치가 필수적이다. 본 그룹은 CERN의 ISOLDE 연구소, 캐나다의 TRIUMF 연구소, 독일 마인츠 대학의 물리학과와 공동연구를 진행하고 있으며, 특히 캐나다의 TRIUMF 연구소와 협력하여 RAON에서 사용할 CLS 장치를 설계 중이다.
5. μSR (Muon Spin Rotation / Relaxation, 뮤온 스핀 분광기)
μSR 연구그룹은 고 에너지 양성자 빔을 이용하여 생성된 2차 빔인 뮤온을 물질에 입사하여, 다양한 물질들의 미세구조를 시료를 파괴하지 않고 연구하는 방법을 개발한다. 이를 위해 고 에너지 양성자 빔과 뮤온을 생성할 표적 및 뮤온 전송 빔 라인을 건설 중이며, 극한 환경하의 물성측정을 위한 μSR 분광기를 제작할 계획이다. RAON의 가속기의 고에너지 양성자빔이 제공되는 2027년에는 세계적인 연구시설의 위상을 갖출 것으로 예상된다. 현재 본 그룹은 자성체와 초전도 물질을 주로 연구하고 있으며, 향후 에너지 및 소자관련 분야로 주제를 확대하고자 한다. 또한 스위스의 Paul Scherrer Institute, 캐나다의 TRIUMF, 영국의 ISIS-RAL, 그리고 일본의 J-PARC에 외부 사용자로 연구제안서를 제출하여 빔 타임을 확보하여 진행하고 있고, 국내 연구자들과 공동연구를 지속적으로 추진하고 있다.
6. NDPS ( Nuclear Data Production System ) 핵데이터 생성장치
핵자료는 다양한 핵과학 분야에서 사용되는 가장 기본적인 원천 데이터이다. 예를 들어, 암 진단 및 치료용 동위원소 생산, 물성분석, 지하자원탐사, 차세대 에너지원인 고속중성자로 연구 등의 응용분야 뿐 아니라 폭발적인 천체에서 발생하는 핵반응과 같은 기초 연구에도 필요하다. NDPS는 이런 핵자료를 정밀하게 측정, 생산하는 시설이다. 그를 위해서는 펄스 중성자 빔이 필요하다. 다양한 핵자료를 얻기 위해 (n,f), (n,xn), (n,γ) 등의 실험을 수행한다.
7. BIS (Bio-Medical Irradiation System, 빔조사장치)
지구 상의 모든 생명체는 방사선으로 둘러싸인 환경에서 탄생과 진화를 했으며, 현재도 방사선 속에서 살아가고 있다. 방사선은 질병의 진단과 치료, 산업 등 인류 문명의 유지에 필수적인 요소이다. 인류는 지난 120 년간 주로 엑스선, 감마선, 전자 등 극히 일부의 방사선만을 질병의 진단과 치료에 이용해 왔으며, 최근 양성자, 탄소 등을 이용하기 시작하였다. 중이온은 세포, 조직, 개체에 있어서 생명 현상과 관련된 중요한 정보를 제공해 줄 수 있으며, 질병 특히 종양 및 퇴행성 뇌질환 치료, 유전적 변이를 통한 새로운 종의 개발 등 인류의 행복과 삶의 질 향상에 다양하게 기여할 것이다. RAON은 양성자부터 우라늄까지 다양한 에너지의 다양한 중이온 빔을 제공할 수 있어 의생명 분야에서 다양한 연구가 가능하다. 특히 FLASH-중이온, 방사성동위원소 빔을 이용한 암치료 연구는 RAON이 갖고 있는 최대의 장점이라고 할 수 있다.
8. 이론팀 (Theory)
이론 그룹은 물질의 기원 및 우주의 진화에 이론적인 접근을 통하여 답을 찾아가는 것을 목표로 한다. 본 그룹은 미시 세계를 탐구하는 핵 구조, 핵들 사이의 반응으로부터 거시 세계를 다뤄야하는 빅뱅과 천체 핵 합성 및 중성자별의 성질 연구까지 넓은 범위에 걸쳐 연구를 진행한다. 이를 수행하기 위해서는 다양한 분야의 연구자들의 협력하고 많은 컴퓨터 자원을 이용한 수치 계산을 할 계획이다. 본 그룹에서는 핵 구조에 관한 연구 방법 중 하나인 QRPA와 같이 수많은 행렬의 대각화를 위한 계산, 빅뱅 핵 합성, 초신성 핵 합성과 같은 천체 현상에 대한 시뮬레이션들을 수행하고 있다.
자료제공: 김용선 회원님 (세종대), 김현철 회원님 (전남대)
