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‘우주신비 찾는다’..최대 지하실험실 伊그랑사소연구소를 가다

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약 5만5000평 세계 최대규모
암흑물질 실체 찾는 실험시설
지표면 1400m 아래 위치

[그랑사소(이탈리아)=뉴스핌] 공동취재단 김영섭 기자 = 묵은 이끼가 낀 서늘한 동굴 속, 어른 키 네다섯 배는 되는 철문이 병풍처럼 접히며 열렸다. 이윽고 고개를 젖혀도 끝이 잘 보이지 않을 만치 거대한 실험시설들이 눈앞에 펼쳐졌다. 흡사 영화 속 미래 지하도시를 연상시키는 모습이었다. 이탈리아 반도의 아름다운 산줄기 아래 지하터널로 10㎞ 넘게 달리고 나서야 도착한 그랑사소국립연구소(LNGS)의 입구다.

한국 기자단은 지난달 31일(현지시간) 한국 기초과학연구원(IBS) 방문단과 함께 올해로 35년째를 맞은 그랑사소연구소를 찾았다.

이탈리아핵물리연구소 그랑사소연구소는 이른바 암흑물질(dark matter)의 정체를 연구 중인 과학계의 세계적 시설이다. 학계는 이 물질이 우주의 약 25%를 차지하는 것으로 추정하지만 어떤 물질인지는 정확하게 규명되지 않았다는 의미에서 암흑물질이라는 이름을 붙였다.

고(故) 이휘소 박사가 제시한 ‘윔프(WIMP)’, 김진의 경희대 교수가 제시한 ‘액시온(Axion)’을 비롯해 최근에는 ‘비활성 중성미자(sterile neutrino)’까지 암흑물질의 유력 후보군으로 꼽힌다.

그랑사소 연구소 내 진행되고 있는 XENON-nT(제논-n톤) 프로젝트의 실험 모습. 제논(XENON) 가스를 액화시킨 액체제논과 윔프의 반응을 읽어내는 원리를 이용한다. 2019.06.01. [사진=공동취재단]

그랑사소연구소가 깊은 땅속에 건설된 건 이 후보 물질을 검출하거나 관찰하기 위해 지면에서 나오는 중성자, 하늘에서 쏟아지는 우주입자를 막아야 하기 때문이다.

그랑사소연구소 내부에서는 암흑물질 후보군들을 관찰하기 위해 세계 최첨단 수준의 다양한 실험 프로젝트를 진행 중이다. 각각 폭이 가로 100m, 세로 20m, 높이 18m로 이뤄진 실험공간 3개, 나아가 이를 연결하는 우회터널의 면적까지 합치면 총 면적이 18만㎡, 약 5만5000평에 달한다. 지하연구시설로는 세계 최대 규모다. 실제 실험공간 내부 통로 벽면에는 테라모(Teramo)와 라퀼라(L'aquila) 두 도시의 이름이 써 붙어 있었다. 실험공간이 두 도시에 동시에 걸쳐있다는 표시다.

그랑사소연구소는 이탈리아의 국립공원인 그랑사소 산맥 지표면으로부터 1400m 아래에 위치했다. 연구소에 연결된 고속도로 지하터널 천장에는 성인 두셋 정도는 걸어 다닐 수 있을 법한 크기의 파이프가 펼쳐져 있었다.

방문단을 안내한 알마 포미콜라 연구본부장은 “연구소를 가운데 두고 양옆으로 같은 파이프가 연결돼 있다”면서 “예상치 못한 사고로 한쪽이 차단되더라도 다른 쪽에서 전력이나 공기순환을 시키려는 시설”이라고 설명했다.

윔프 입자를 검출하기 위해 그랑사소연구소는 인공 결정체(크리스탈)를 사용하는 ‘사브르(SABRE)’ 프로젝트를 비롯, 땅속 아르곤 기체를 액화시켜 윔프를 감지하려는 ‘다크사이드(Darkside)’, 냉각 액화된 제논 가스를 사용하는 ‘제논앤톤(XENON-nT)’ 프로젝트 시설 등을 갖추고 있다.

이 밖에도 중성미자 이중베타붕괴 현상을 관찰하기 위한 ‘보렉스(BOREX)’, ‘큐피드(CUPID)’ 프로젝트도 진행 중이다. 이런 다양한 프로젝트에 참여하기 위해 유럽과 미국 등 세계 각지에서 모여 연구소에 상주하는 연구인력만 100여 명 규모다.

그랑사소 연구소의 실험 중 다크사이드 프로젝트에 대해 설명하고 있는 알도 이아니 박사. 다크사이드 프로젝트는 땅 속에서 아르곤 가스를 추출하는 기술을 이용해 암흑물질 후보군인 윔프를 탐색하고자 한다. 2019.06.01. [사진=공동취재단]

그랑사소연구소에서 이뤄지는 연구에 얼마나 많은 자원이 투입되는지 보여주는 게 ‘로만레드(Roman lead)’다. 납으로 된 로마시대 유물을 녹인 것으로 검출 방사능이 매우 낮아 우수한 차폐제로 쓰인다. 일반 납에 비해 구입비용이 수천 배에 달한다. 그랑사소연구소 시설에는 로만레드가 약 6t 쓰였다. 한국 양양의 암흑물질 검출 시설 ‘코사인(COSINE-100)’에는 200㎏ 정도가 보관돼 있다. 방문단을 안내한 스테파노 피로 책임연구원은 납으로 된 유물을 가리키며 “지중해 속으로 가라앉은 배 등에서 건져낸 유물”이라면서 “족히 2000년은 넘었다”고 설명했다.

이날 함께 그랑사소연구소를 둘러본 김영덕 IBS 지하실험 연구단장은 “이탈리아는 오랜 세월 동안 축적된 기술력이 매우 뛰어난 국가”라면서 “그랑사소연구소는 이 같은 연구역량을 보여주는 좋은 예”라고 말했다. 이어 “국내 연구환경에서 이만큼의 다양한 시설을 갖추기는 어렵겠지만 지금까지 그래왔듯 앞으로도 연구역량을 집중한 양질의 연구로 좋은 결과를 얻어내는 데 노력을 기울이겠다”고 덧붙였다.

 

kimys@newspim.com

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9월 북극항로 첫 시범운항 [부산=뉴스핌] 최영수 선임기자 = 해양수산부가 올해 북극항로 개척에 본격 나선다. 오는 8월 말에서 9월 중 컨테이너선(3000TEU급)을 투입해 시범운항을 실시할 예정이다. 이를 위해 상반기 중 시범운항에 참여할 선사 및 화주를 모집해 선정할 방침이다. ◆ 북극항로 개척 원년…첫 시범운항 주목 김성범 해양수산부 장관직무대행(차관)은 지난 5일 부산청사 해양수산부에서 신년 기자간담회를 열고 이 같은 내용을 포함한 새해 정책방향을 제시했다. 그는 "오는 9월 전후에 시범운항을 할 수 있도록 준비하고 있다"면서 "3000TEU급 컨테이너선을 투입할 예정"이라고 밝혔다. 이어 "3000TEU급 컨테이너선이 대형에 비하면 작다고 할 수 있지만, 크기는 중요하지 않다"면서 "중국이 지난해 운항한 선박도 4000TEU급 수준"이라고 설명했다. 김성범 해양수산부 장관직무대행(차관)이 지난 5일 부산청사 해양수산부에서 신년 기자간담회를 열고 새해 정책방향을 설명하고 있다. [사진=해양수산부] 2026.01.06 dream@newspim.com 김 대행은 "시범운항을 위해 올해 상반기 중에는 선사와 화주를 선정할 예정"이라면서 "시범운항이라는 면에서 여러 가지 인센티브를 제공할 방침"이라고 밝혔다. 다만 "선사가 선정되면 선사가 희망하는 게 있기 때문에 이를 반영해서 잘 결정하겠다"고 덧붙였다. 부산신청사 건립과 관련해서는 "내년 예산에 (신청사)설계비를 반영할 예정"이라면서 "내년부터 구체적인 (청사 건립)절차를 시작할 계획"이라고 밝혔다. UN해양총회 개최지와 관련해서는 "개최도시 선정은 UN과도 협의해야 할 사항"이라면서 "(유치에)관심 있는 도시들과 협의해서 결정하겠다"고 설명했다. ◆ 부산해양수도 조성 첫발…유관기관 모으기 가속 김 대행은 지난 5일 부산청사에서 열린 해수부 시무식에서 신년사를 통해 "북극항로 시대에 대비한 동남권 대도약을 실현하겠다"고 제시했다. 이를 위해 해양수산분야 유관기관을 부산으로 모으는 작업이 본격화될 전망이다. 해수부 산하기관들도 올해 부산 이전이 본격화될 것으로 보인다.  김 대행은 "기업, 공공기관, 해사법원, 동남권투자공사 등이 집적화된 해양클러스터 조성을 추진해 나가겠다"면서 "부산항을 세계 최대 규모의 항만으로 개발하고, 터미널 운영 효율화와 종합 항만서비스 제공을 통해 글로벌 물류 요충지로 성장시키겠다"고 다짐했다. 이어 "북극항로 시대에 대비한 동남권 대도약을 실현하겠다"면서 "부산에서 로테르담까지 북극항로 시범운항을 추진하고 해양수도권 육성전략을 조속히 수립하겠다"고 강조했다. 2026년 해양수산부 업무계획 [자료=해양수산부] 2025.12.23 dream@newspim.com dream@newspim.com 2026-01-06 11:00
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  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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