지난 8월 28일 충북도는 다목적 방사광가속기 유치 100일을 기념하는 활용방안 토론회를 개최하였다. 충북 오창에 유치된 방사광 가속기는 문재인 정부의 20대 국정전략의 일환으로 R&D 및 실증·인프라 구축지원의 일환으로 추진되었다. 특히 대일무역갈등 속에서 우리나라 제조업의 원천기술 확보라는 의미 있는 핵심 인프라로 부각되었다. 즉 정부는 4차 산업혁명의 원동력이 될 원천기술을 확보하고 우리나라가 경제 강국으로 도약하는데 필수시설인 4세대 다목적 방사광가속기를 구축하기로 한 것이다.

[그림 1] 충북오창 4세대 다목적 방사광가속기 입지의 최적지로 선정
[출처 : 충북 오창 다목적 방사광가속기 입지지역 및 배후도시현황]

유치전이 치열했다. 전남 나주와의 유치전이 막판까지의 치열하였으나 충북 오창지역이 여러 평가항목에서 좋은 점수를 받았으며, 특히 방사광가속기 입지의 최적지로 좋은 점수를 받았다. 특히 기존 포항 방사광가속기 이용자 통계에서 수도권과 충청권의 이용이 전체의 64.6%를 차지하는 측면이 긍정적으로 작용하였다고 볼 수 있다. 이렇듯 수도권과 충청권의 활용도가 높은 것을 방사광 가속기의 주요 활용 분야인 반도체 산업(84.9%), 의약품·의료기기 산업(58%), 화학 산업(63%)이 충청권과 수도권에 집적해 있는 요인에 따른 것이다. 즉 충북 오창에 구축되는 다목적 방사광가속기는 단순히 과학기술을 발전시키는 인프라의 의미를 넘어서는 산업발전과 미래 대한민국의 먹거리를 창출할 수 있는 매우 중요한 핵심 자원이 되는 것이다.

[그림 2] 충북오창 다목적 방사광가속기 개념도

4세대 다목적 방사광가속기는 기초과학뿐만 아니라 반도체 및 디스플레이 소재, 신소재 및 금속, 단백질 구조분석을 통한 신약개발에 이르기까지 가장 활용도가 높은 연구시설이다. 이미 포항에 구축된 3세대 방사광가속기(1년에 6,238명 이용, SCI 논문 434편)의 활용성과는 향후 구축된 4세대 방사광가속기의 중요성을 예측해 볼 수 있을 것이다. 특히 일본 수출규제의 핵심품목인 반도체, 디스플레이 산업의 필수 소재를 개발하는 핵심 시설로 산업 분야의 독립성과 의존성을 낮출 수 있는 의미가 있다.

미래산업의 핵심 인프라 다목적 방사광속기

방사광 가속기의 구축은 IoT, 빅데이터, AI 등 4차 산업혁명 기반기술 구현을 위한 초소형 센서, 지능형 반도체 등 융복합 첨단 신소재 부품 개발에 필수적이다. 특히 미래수요와 변화 대응이 미흡한 친환경·융복합, 디지털화 등 첨단소재가 요구되는 4차 산업혁명 대응 관련 신산업 분야의 첨단소재 개발에 매우 필요하다. 우리나라는 그동안 방사광가속기 관련 투자 지연과 부족으로 소재·부품산업과 재료공학, 환경 이슈 및 의학분야, 바이오, ICT 및 관련 분야의 빅데이터 축적 등 미래 신산업기술을 선점하는 데 어려움을 겪었다. 반면 핵심분야의 수출규제로 우리에게 어려움을 준 일본의 경우 Spring-8 방사광가속기를 이용한 부품·소재의 연구개발로 반도체 부품 및 장비 강국이 되었으며, 방사광가속기의 빔라인 건설이 쌓은 오랜 기간의 노하우로 정밀부품 산업을 발전시켰다.

[그림 3] 방사광가속기 연관산업 클러스터 구축

미래혁신기반인 다목적 방사광가속기의 활용 분야를 살펴보면, 생물 의료 분야에서는 바이러스 DNA 구조분석 및 신약개발, 고해상도의 종양 촬영으로 암 치료법 개발 등이 기대된다. 반도체 분야에서는 고집적 메모리 반도체 개발, 반도체 신소재 개발 등 새로운 산업 분야의 핵심기술이나 나노스케일의 측정을 통한 기술 진보가 기대된다. 에너지 분야에서는 연료전지, 수소 저장재료 등 친환경 미래 배터리 개발 등을 위한 나노스케일에서 일어나는 촉매 물질들의 반응 메커니즘, 에너지, 전기소재 및 촉매 등 화학소재 전자구조의 변화를 실시간에 측정하여 새로운 분야로의 진보가 기대된다. 소재부품 분야에서는 사람 몸속의 질병을 진단하고 치료하는 나노 로봇용 초소형 기계 부품 제작, 무통증 미세바늘 구조개발, 탄소 나노 복합체 3D구조분석, 최첨단 의료, 전자, 기계, ICT, IoT 분야의 산업용 제품개발 등에 활용될 수 있다.

방사광가속기는 기본 원리는 전자를 고에너지로 가속해 빛(적외선에서 X-선 영역)을 얻는 장치로 X-선 영역에서 이전에 얻을 수 없었던 고품질의 빛을 얻어 지금까지 알려지지 않은 물체의 구조와 특성을 파악할 수 있는 거대한 현미경이라고 볼 수 있다. 즉 높은 에너지의 X-선 빔이 가능하여 원자 수준의 구조분석이나 실제 작동 상황을 측정할 수 있다.

특히 방사광가속기는 대표적인 국가 대상 이용자 시설로 실험실 수준에서는 불가능한 실험을 수행하며, 24시간 가동을 통해 다양한 새로운 연구 결과와 과학 현상 발견 등으로 미래 노벨상의 수많은 기회가 주어질 수 있다. 그동안 국내 방사광가속기의 수요가 넘쳐 외국의 시설을 사용함으로써 발생하는 정보보안이나 데이터 축적의 어려움이 존재하였다. 하지만 이번에 충북 오창에 구축되는 다목적 방사광가속기는 더 많은 국내 연구를 수용하여 그동안 우려되었던 연구개발에서 발생하는 핵심기술의 유출이나 축적되지 못한 연구 결과의 데이터들이 빅데이터 형태로 축적될 수 있는 차별화된 장점이 있다. 물론 충북 다목적 방사광가속기가 구축되고, 구축과정에서 미리 준비해야 할 과제도 많다.

먼저 미래산업을 선도한 다목적 방사광가속기 운영을 위한 전문 인력양성과 이용자 인력 문제가 매우 중요하게 대두될 수 있다. 즉 현재도 부족한 방사광가속기 운영인력에 대한 육성이 반드시 필요하며, 이러한 과제를 해결하기 위해서 국내 주요 대학과의 업무협약과 전문인력 양성에 대한 다양한 노력을 기울이고 있다. 특히 실감 콘텐츠(AR·VR 기반)를 활용한 인력양성을 계획하고 있으며, 활용 분야가 많은 소재·반도체·에너지·바이오·의약 등 다양한 분야의 기업들과 사전협의를 통해서 향후에 활용될 이용자 그룹 양성을 계획하고 있다.

[그림 4] 데이터를 기반으로 한 연구 패러다임의 부상

충북 오창에 구축되는 다목적 방사광가속기는 단순히 연구개발을 위한 인프라를 넘어서는 의미가 있다. 미래 대한민국 과학기술을 선도한다는 의미와 대한민국 미래산업의 원천을 지원한다는 의미를 함께 갖는다고 볼 수 있다. 단순히 노벨상의 가능성을 높이고, 신산업을 육성하는 의미는 더욱더 아닐 것이다. 이렇든 미래 우리 과학기술을 이끌어갈 중요한 자원이 구축된다는 의미에서 사전에 이곳에서 발생하는 수많은 자료와 정보 그리고 연구 결과들을 체계적으로 관리할 수 있는 D·N·A·센터의 구축이 필요하다. 구술이 서말이어도 꿰어야 보배가 되듯이 미래사회는 데이터의 활용과 정보보호가 매우 중요하다. 특히 글로벌 이용자그룹의 신뢰도를 높이기 위해서 이러한 안정된 정보공유 및 분석을 더욱 중요하게 작용할 것이다. 성공적인 다목적 방사광가속기를 구축하고, 미래를 선도할 과학적 성과를 위해서 사전에 검토하고 준비하는 노력이 반드시 필요할 것이다.