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‘빛 공장’ 방사광가속기 원리는?
‘빛 공장’ 방사광가속기 원리는?
  • 최성욱 기자
  • 승인 2012.03.21 11:18
  • 댓글 0
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전자총에서 출발한 전자·선형가속기 거치며 가속·저장링에서 방사광 생산

전자가 빛을 내려면 광속에 가깝게 가속돼야 한다. 뒤집어 보면, 전자가 ‘빛의 속도’에 도달하면 빛을 낸다. 이 빛이 ‘방사광’(Synchrotron Radiation)이고 이것을 만들어내는 장치가 ‘방사광가속기’다. 의학, 철강, 환경공학, 반도체 등 여러 분야 연구자들은 방사광을 이용해 실험을 효율적으로 할 수 있다. 포스텍의 방사광가속기연구소는 빛을 제공하는 ‘빛 발전소’이자 ‘빛 공장’이다.

방사광가속기는 선형가속기, 저장링, 빔라인(소형 실험실)으로 이뤄진다. 선형가속기 구간 맨 끝에는 전자총이 있다. 이 전자총에서 전자를 뿜어내면 전자는 전기장에 의해 빛의 속도로 가속된다. 직선거리 160미터를 내달린 전자는 곧바로 둘레 280미터의 저장링을 10시간 이상 쉬지 않고 돈다. 

빛의 속도로 직선운동을 하는 전자는 자기장 속에서 저항을 받으면 운동방향이 꺾인다. 전자가 꺾이는 지점에서 접선방향으로 강력한 빛이 발생하는데 이것이 ‘방사광’이다. 

저장링에는 총 36개의 이극전자석이 있다. 전자는 이 이극전자석을 지날 때마다 10도씩 방향을 바꾼다. 방향이 바뀔 때마다 전자에서 뿜어져 나오는 방사광을 30개 빔라인에서 실험에 필요한 빛을 선별해서 쓴다. 방사광가속기는 하루 24시간씩 1년에 192일 가동된다. 그래서 방사광가속기의 별칭이 ‘빛 공장’이다. 

방사광은 적외선·자외선·X선·감마선 등 넓은 영역의 빛을 낼 뿐더러 연속적인 광원을 제공하고 퍼짐이 작아 실험에 유용하다. 방사광가속기 하나로 다양한 분야의 실험이 가능한 것이다. 재래식 X선 광원과 비교하면 방사광은 1만~1억 배 이상 밝은 빛을 낸다. 연구자들이 느끼기에 다른 빛 재료보다 질 좋고 쓰기 편하다.

최성욱 기자 cheetah@kyosu.net



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