머니투데이

지난 10일 오후 3시, 강원도 양양군 점봉산에 있는 한국수력원자력의 양양 양수발전소. 기자와 사진기자, 5명의 연구진은 삼엄한 경비 속에 신분 확인 후 임시 출입증을 발급받았다. 발전소 입구에서 2대의 차로 나눠탄 뒤 바리케이트를 S자로 꺾으며 지하로 경사진 구불구불한 터널을 따라 수㎞를 천천히 내려갔다. 사방은 울퉁불퉁 기괴한 암석들로 가득했고, 목적지에 다다를수록 새까만 어둠이 찾아들었다. 동굴 바위 틈새로 새어 나와 흐르는 물줄기 소리만이 이곳이 저수지 인근 땅굴 내부임을 알게 해줬다. 차로 도착한 지하 700m 지점(수직 기준), 지상에서 이곳까지가 세계 5위 높이의 초고층 빌딩 롯데월드타워(555m)보다 길다고 하니 그 깊이가 어느 정도인지 대략 가늠해 볼 수 있다. 안전모를 쓴 뒤 도보로 굽이굽이 난 길을 따라가자 컨테이너 박스로 만든 작은 연구실이 나타났다. 이곳이 현재 국내 최고 깊이의 암흑물질 검출 실험실인 A5 우주입자실험실이다. IBS 연구단은 2003년부터

‘유령 물질’이란 별칭을 가진 비활성 중성미자부터 윔프, 액시온까지, 눈에 보이지 않는 미스터리한 우주 암흑물질은 누군가에게는 포착되어야만 유의미해진다. 이 이론을 실증하기 위해 전세계 15개국 18개 지하연구소가 도전장을 던졌다. ◇“땅속에서 우주 기원 찾는다”…15개국 18곳 ‘암흑물질 찾기’ 경쟁=가장 규모가 큰 연구시설은 지하 1290m 깊이 암반 아래 위치한 이탈리아 그랑사소연구소(LNGS)이다. 가장 깊은 곳은 2010년 중국 남서부 쓰촨성 지하 2400m 아래에 위치한 CJPL. 중국은 지난 2014년 CJPL 확장공사를 통해 폭 12m, 길이 130m 규모의 실험실 4개를 추가로 설치했다. 캐나다 온타리오주에 위치한 서드베리중성미자관측소(SNO)는 지하 2100m 지점에 건설됐다. 지름 18m에 달하는 거대한 공 모양 구조물에다 정제된 중수 1000톤(t)이 채워져 있다. 중성미자의 흔적인 빛을 감지하는 광센서도 9500개나 설치됐다. 미국 SURF는 사우스다코타주

‘3초’, 암흑물질 존재를 밝히기 위해 컴퓨터의 ‘엔터’키를 누른 후 결과값이 나오는데 걸린 시간. 하창현 기초과학연구원(IBS) 지하실험연구단 연구위원에 결코 잊을 수 없는 순간이었다. 그는 “60일간 모은 데이터의 분석값을 최종적으로 얻게 되는 가장 긴장되고, 큰 희열을 느낀 순간”이라고 표현했다. 하창현 연구위원은 지난 12월, 이탈리아 그랑사소 입자물리연구소가 발견했다고 주장한 암흑물질 후보 입자 ‘윔프’ 흔적을 반박할 데이터를 확보했을 때를 떠올리며 이렇게 말했다. 강원도 양양 지하실험실에서 대전으로 전송된 데이터의 분석은 우선 컴퓨터 분석 알고리즘을 설계한 후 공동연구단 회의에서 승낙이 떨어지면 관계자 전부가 지켜보는 가운데 최종 결과값을 도출할 키보드 엔터키를 치도록 돼 있다. 하 연구위원은 “결과값이 나온 뒤 뭔가 잘못됐다고 고치는 경우는 없다”며 “그러지 않으면 데이터에서 자기가 찾고 싶어했던 것을 어떻게든 이끌어내 결국 잘못된 결과값을 도출하기 때문”이라고 설명했

기초과학연구원(IBS)은 2003년부터 암흑물질을 탐색하는 ‘킴스(KIMS)’ 실험, 2016년부터는 그 후속연구인 ‘코사인(COSINE)’ 실험을 각각 진행하고 있다. 해당 연구는 지난해부터 국제학술지에 등재되며 그 성과를 인정받고 있다. IBS 지하실험연구단이 우선적으로 찾고 있는 암흑물질 입자는 ‘윔프(WIMP)’다. 윔프는 약하게 상호작용하는 무거운 입자(Weakly Interacting Massive Particle)의 줄임말. 지난해 12월, 연구단이 이끄는 ‘코사인-100 공동연구협력단’은 국제학술지 네이처에 1998년 이탈리아 그랑사소 입자물리연구소가 암흑물질을 찾기 위해 시행한 ‘다마’(DAMA) 실험 당시 포착한 신호가 윔프에 의한 것이 아닌 것으로 보인다고 밝혀 물리학계 이목을 끌었다. 연구단에 따르면 윔프 검출은 초속 수백㎞로 지구로 날아온 윔프 입자가 검출기 내 원자핵과 충돌하는 과정에서 광자를 방출하게 되는 데, 이 신호를 검출하는 방식으로 이뤄진다. 연구