방사광가속기는 전자를 빛의 속도에 가까운 속도로 가속해 이를 전자석으로 회전시킬 때 발생하는 방사광을 활용하여 미세한 영역의 특성을 연구하는 대형과학시설이다. 우리나라 방사광가속기의 역사는 1995년에 세계에서 다섯 번째로 포항 방사광가속기가 건설되면서 본격적으로 시작되었다.
그 동안 단백질 구조분석, 제약 및 첨단 재료분석, 전자구조분석 등 초정밀 영역의 실험환경을 제공하며 우리나라의 과학기술 선진국 대열 합류에 중요한 역할을 담당해 왔다.
방사광가속기 시설 가운데 빔라인은 연구자가 실험을 수행하는 공간으로, 가속기 활용 연구 성과가 창출되는 핵심시설이다.
각 빔라인은 단백질 구조 분석, 첨단소재 분석, 에너지 및 화학 등 대체로 특정 연구주제에 특화된 실험환경으로 구축되기 때문에 가속기 건설 과정에서 빔라인에 대한 기획과 설계는 매우 중요한 부분이다.
빔라인 특화분야는 국가 차원의 연구 수요에 근거하여 국가과학기술전략과의 부합성, 가속기 활용 연구 성과의 창출 가능성, 국내외 연구수요 등을 종합적으로 고려하여 선정하게 된다. 이 과정에서 중요한 부분이 글로벌 기술경쟁 상황 속에서 적기에 활용할 수 있도록 구축하는 시점이다.
빔라인 활용 분야뿐만 아니라 조성 시기가 중요한 이유는 글로벌 선도기술의 패권 경쟁에서 선점 효과가 결정적으로 작용할 수 있기 때문이다.
앞으로 3년 뒤 총 40기의 빔라인을 수용할 수 있는 규모의 청주 오창 방사광가속기가 준공되지만 초기 선도 10기의 제한된 수의 빔라인으로 본격적인 가동을 시작할 예정이다.
우선 구축되는 10기 빔라인은 바이오(제약 등), 반도체, 이차전지, 소재, 화학, 지질 등 분야에서 활용될 수 있으나, 국내 연구 수요 대비 부족한 빔라인 또는 해외 선도적 방사광가속기 대비 공백이 있는 빔라인 중에서 국내 연구 수요가 높은 분야의 연구를 수행할 수 있는 빔라인을 적기에 공급할 수 있어야 한다.
현재 세계적으로 42기의 방사광가속기가 운영되고 있는데, 2027년 10개의 빔라인이 구축될 청주 오창 방사광가속기와 비슷하거나 보다 고성능의 가속기를 운영하는 국가에서는 이미 2010년부터 청주 오창 방사광가속기 수준의 빔라인을 평균 33기를 운영하고 있다.
국가논문경쟁력지수가 세계 10위 내에 위치한 미국(2위), 독일(4위), 일본(7위), 프랑스(10위)는 어김없이 가속기 선도국이자 글로벌 첨단산업을 선도하는 국가들이다.
선도국 지위를 차지할 수 있는 이유는 복합적이겠지만 선도적 가속기 운영국가라는 점에서 공통점을 지닌다.
최근 3년 사이 포항 방사광가속기의 빔타임 배정율은 약 60%로 가속기 활용 수요가 높고, 빔타임 부족율은 약 40%에 이르는 것으로 나타나고 있다.
현재 국내 연구자 중 의학, 제약, 반도체, 에너지 등 가속기 활용 주요 연구 분야의 가속기 활용 연구경험은 약 14% 수준이나 잠재적 수요자는 33.4%에 이르는 것으로 조사된다.
가속기 활용 수요자 중 약 40% 가량의 연구자는 청주 오창 방사광가속기 추가 빔라인의 조기구축 필요성을 강조하고 있다.
바이오, 반도체, 이차전지 등 분야에서 우리나라와 치열하게 경쟁하는 미국, 일본, 중국, 유럽의 빔라인 중 공백분야 빔라인의 조기 건설을 위한 논의가 본격적으로 이루어져야 할 때이다.
