우주의 비밀을 풀어내는 지하 1000m 거대 실험실 ‘예미랩’
1000미터 지하에 있는 실험실 ‘예미랩’
우주 물질 ‘중성미자’ 연구해
[객원 에디터 4기 / 한동욱 기자] 기초과학연구원(IBS)이 2016년 구축을 시작해 올해 9월 예미랩 구축 공사를 마무리했다. 예미랩은 강원도 정선군 예미산 지하 1,100m에 위치한 고심도 지하실험시설로 하늘 위의 우주를 연구한다. 예미랩의 이름은 국내 유일한 철광산인 한덕철광이 있는 강원 정선군 신동읍 예미리 지명을 땄다.
이곳에서는 우주 26%를 차지하지만 아직 그 정체를 모르는 ‘암흑물질(dark matter)’과 현재 우주의 생성을 가능케 한 ‘중성미자(neutrino)’의 성질을 규명하는 것을 목표로 하고 있다. 예미랩은 지하 1,100m에 위치에 있기 때문에 3 분가의 고속 앨리베이터를 사용해야 한다.
예미랩이 완성되기 전까지 IBS 지하실험 연구단은 강원도 양양 양수발전소 내 지하 700m에 위치한 터널 한쪽에서 연구를 해 왔다. IBS는 양양 지하실험실의 실험 설비들을 에미랩으로 옮긴 뒤, 2023년부터 본격적인 연구를 시작할 예정이라고 밝혔다.
인류는 현재 우주의 4%정도만 파악하고 있다. 우주의 96%는 여전히 인류에게 말 그대로 암흑의 세계이기 때문에 23%의 암흑물질과 73%의 암흑에너지의 존재를 파악하기 위해 도전을 하고 있다.
현재 예미랩이 연구에 집중하는 것은 암흑물질이 아닌 중성미자이다. 중성미자는 물리학의 핵심 이론인 표준모형(standard model)에서 물질을 구성하는 12개의 기본입자(더 이상 쪼개지지 않는 최소 단위) 중 하나다. 아직까진 전자 중성미자, 타우 중성미자, 뮤온 중성미자 등 세 가지의 중성미자가 발견됐다. 다만 아직 정확한 질량은 파악되지 않았으며 4번째 중성미자가 있을 가능성 또한 존재해 앞으로 연구가 계속될 예정이다.
예미랩에서는 첫 연구로 중성미자가 반중성미자를 가진 입자인지 여부를 파악하기 위한 ‘아모레(AMoRE)’실험을 진행할 것이다. 현재 AMoRE 실험실에서는 검출기를 둘러싼 방사선 차폐 구조물이 설치된 상태다.
또한 이와 함께 암흑 물질을 알 수 있는 ‘코사인(COSINE)’ 실험을 진행할 예정이다. 암흑물질의 후보로 거론되는 여러 개의 입자 중 그중 가장 약하게 상호작용하는 무거운 입자라는 뜻을 가진 ‘윔프(WIMP)’를 찾아내기 위한 실험을 설계 중이다.
한편 예미랩의 IBS 지하실험 연구단 이재승 연구위원은 “우리 연구진은 예미 랩에서 암흑물질을 최초로 발견할 확률이 거의 없다고 생각하지만 그럼에도 즐겁게 연구에 임한다”며 “훈장이나 명예가 중요한 것이 아니라 인류의 시작, 우주의 기원을 찾는 여정에 조금이라도 도움이 되자는 것이 이 시설과 우리 연구단의 목표”라고 말했다.
