□ 교육과학기술부(장관 이주호)는 우주생성의 비밀을 밝혀낼 단서를 제공하는 중성미자* 변환상수* 측정을 위해 태양에서의 핵융합이나 원자로 속의 핵분열 시 방출되는 중성미자를 검출하는 중성미자 검출설비를 순수 국내 기술로 전남 영광 원자력발전소 인근에 완공하였다고 밝혔다.

* 원자의 핵붕괴 혹은 핵융합 과정에서 방출되는 전기전하가 없는 기본입자로, 질량이 워낙 작아 빛의 속도로 움직이며 물질과 상호작용이 없어 ‘유령입자’ 혹은 ‘겨우 존재하는 입자’로 알려져 있음

* 한 종류의 중성미자가 다른 종류의 중성미자로 얼마나 많이 변했는지를 나타내는 세기를 ‘변환상수’라고 함

□ 서울대학교 김수봉 교수 연구진을 비롯한 국내 10여개 대학 연구진은 교육과학기술부로부터 116억원의 연구비를 지원받아 2006년 3월 중성미자 검출설비 건설을 착수하여, 2011년 2월 구축을 완료하였다.

□ 중성미자 검출설비는 원자로에 가까운 위치(290m)와 먼 위치(1.4km)에 유기섬광액체 100톤과 정수된 물 350톤을 채운 두 대의 검출기를 지하 100m와 300m의 터널 속에 설치함으로써 국내 최초의 중성미자 검출시설이 탄생하게 되었다.

○ 동일한 두 대의 검출기를 사용하여 원자로에서 방출된 중성미자가 약 1km의 거리를 날아가면서 다른 종류의 중성미자로 바뀌어 원래의 중성미자 양이 약 2%까지 감소한 것을 측정한다.

○ 이는 기존 실험이 중성미자가 약 20%까지 줄어든 양을 측정한 것에 비해 약 10배 정도의 변환상수 측정 효율을 향상 시킨 것이다.

□ 현재 제조 중인 약 200톤의 유기섬광액체가 두 검출기에 채워지는 올해 7월부터 본격적인 실험이 시작될 예정이고, 약 3년간의 데이터가 모아지면 미 측정된 마지막 중성미자 변환상수에 대한 결과가 얻어지게 되는 것이다.

○ 미 측정된 변환상수를 알아내면 중성미자의 성질과 기본입자의 원리를 규명하게 되어 교과서의 한 부분이 새로이 쓰여 질 만큼 물리학계에 크게 기여할 것으로 기대된다.

○ 이 변환상수의 측정은 우주의 물질과 반물질의 비대칭성 연구와 향후 중성미자 실험의 장기적 프로그램 판도를 결정하는 매우 중요한 의미를 가진다.

□ 또한, 검출설비는 순수 국내 기술로 거대과학 장치를 설계에서부터 제작, 설치, 운영하는 것으로 큰 의의를 찾을 수 있으며, 국내 과학기술력에 걸맞는 거대과학실험을 시작한다는 상징적 의의를 가진다고 할 수 있다.

○ 국내 연구진이 기초과학 분야의 세계적 경쟁 속에서 연구결과를 선점할 수 있는 계기를 마련하게 되며, 국제 경쟁력을 갖춘 대형 중성미자 검출시설 제작 기술력의 확보와 세계 수준의 중장기적 중성미자 연구를 수행하는 시발점이 될 것이다.

배경 및 목적

○ 영광 원자력발전소 부근에서 물리학 최대 관심사인 미 측정된 중성미자 변환상수를 알아내는 검출설비 제작, 설치 및 가동

주요내용

○ 사업기간 : 2006년 3월 ～ 2011년 2월 (5년)

○ 총사업비 : 116억원

○ 사업주관기관 : 서울대학교

추진경과

○ ‘06. 12 : 검출기 설계 및 사양 결정

○ ‘07. 3 : 한국수력원자력(주)과 서울대 간의 부지사용 허가 협정 체결

○ ‘07. 11 : 터널 굴착을 위한 지반조사 및 터널 설계 완료

○ ‘08. 11 : 축소형(1/15) 검출기 제작

○ ‘08. 12 : 터널 굴착공사 완료

○ ‘09. 6 : 검출기 철 구조물 및 수조 설치

○ ‘10. 6 : 검출기 아크릴 수조 설치

○ ‘11. 1 : 광센서 성능검사 및 설치

○ ‘11. 2 : 고전압 공급장치와 데이터 수집 전자장비 설치

○ ‘11. 2 : 중성미자 검출기 2대 제작과 설치 완료

주요내용

○ 450톤 규모의 섬광액체 중성미자 검출장비 2대를 원자로 중심에서 근거리(290m)와 원거리(1.4km)에 제작 및 설치 (66억원)

○ 지하 검출시설 구축을 위한 길이 100m와 300m의 터널 2개 굴착(50억원)

활용계획 및 기대효과

○ 미 측정된 중성미자 변환상수를 알아내기 위한 실험 수행

○ 장기적 공동 연구시설로 활용

- 중성미자 검출과 관련된 새로운 원자력 측정기술, 즉 원자로 열 발생량을 측정하는 기술, 생성된 플루토늄 양을 측정하는 기술 등을 개발

- 새로운 중성미자 실험의 발굴과 추진

- 우주선과 방사능이 지표보다 극히 낮은 지하 공동연구 시설로 활용

○ 국내 중성미자 연구시설이 전무하여 선진국에서 수행하는 국제공동연구에 참여하는 형태에서 탈피하여 국제 경쟁력을 갖춘 대형 중성미자 검출시설 제작 기술력의 확보와 세계 수준의 중성미자 연구를 중장기적으로 수행하는 시발점이 됨