[디지털비즈온 이호선 기자] 일본 국립양자방사선과학기술원(National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology, QST)과 광자과학혁신센터(Photon Science Innovation Center, PhoSIC)는 현재 도호쿠대학의 아오바야마 캠퍼스에 건설 중인 차세대 싱크로트론 방사선 시설의 이름을 나노테라스(NanoTerasu)로 확정했다고 일본 외신들이 발표했다.

차세대 싱크로트론 방사 설비는 전자의 움직임을 가시화함으로써 나노 수준(1나노미터는 100만분의 1밀리미터)까지 물질을 관찰할 수 있는 초대형 현미경이다.

건설은 현재 99% 완료되었으며, 개발은 분석 기계를 도입, 조립 및 조정하는 마지막 단계에 도달했다. 가동은 2023년 12월로 예정돼 있으며, 효과적인 신약 발굴과 혁신적인 신소재 생산을 위한 시설 활용에 이용된다.

선형 입자 가속기는 전자를 거의 빛의 속도로 가속한다. 고리 모양의 터널에 설치된 둘레가 약 350미터인 전자 저장 고리에 발사되어 덩어리로 순환한다.

고리 내부의 전자기 장치는 전자의 원형 궤도를 배열하고 집중된 클러스터가 분산되는 것을 방지한다.

전자 덩어리는 자석으로 인해 방향이 바뀌면서 빛의 한 형태인 엑스레이를 생성하며, 이 싱크로트론 방사선 빔라인은 실험 챔버로 추출되어 분석 장치 내의 물질에 부딪혀 나노 수준의 상태와 기능을 밝혀주는 장치다.

2024년 4월 연구기관에 시설을 개방할 계획으로 연간 15,000명의 연구자가 사용할 것으로 예상되며, 국내 경제에 미치는 파급 효과는 10년간 1조9천억 엔의 경제 효과를 가져 올 것으로 전망된다.

방사광시설은 X선으로 물질의 극미세한 구조를 연구할 수 있으며, 태양광보다 10억 배 밝기 때문에 나노 수준에서 물질을 해석할 수 있는데, 본 시설의 경우 기존 시설보다 최대 100배 밝으면서 측정 시간은 짧아진다는 이점이 있다고 설명했다.

실험쥐의 뇌 속 신경을 자연에 가까운 형태로 관찰할 수 있어, 암 치료 및 알츠하이머병의 원인 해명뿐만 아니라 고성능의 양자컴퓨터·전지의 개발 등에 폭넓게 이용될 수 있음을 강조했다.

◇나노기술(NT, Nano Technology) 이란?

1나노미터는 10억분의 1미터이며 머리카락 굵기의 약 10만분의 1이다. "물질을 나노미터 크기의 범주에서 조작·분석하고 이를 제어함으로써 새롭거나 개선된 물리적·화학적·생물학적 특성을 나타내는 소재·소자 또는 시스템(이하 "소재 등" 이라 한다)을 만들어내는 과학기술 및 소재 등을 나노미터 크기의 범주에서 미세하게 가공하는 과학기술"을 말한다.

최소의 원료로 최고 성능을 지닌 제품을 생산하는 기술로서, 1~100nm 영역에서 원자와 분자의 배열 제어로 소재, 소자 및 시스템특성에 큰 영향을 미치는 기술이며 나노기술을 이용하면 특별한 기능을 가진 신 물질과 첨단제품의 생산이 가능하다.

◇나노기술의 특징

학제간 (Interdisciplinary) 연구분야 는 기존의 기술분야 (물리, 화학, 재료, 전자 등) 들을 횡적으로 연결하는 등 학문간 경계가 없다. 높은 기술 집약도인 나노구조물의 분석, 제어, 합성 등 전 과정을 나노수준(100nm이하)에서 제어가 가능하다.

높은 경제적 파급성으로 재료, 전자, 에너지, 우주항공, 의학 등 거의 모든 산업분야에 응용이 가능하다. 또한 환경 및 자연 친화성으로 초미세 상태에서 나노구조체를 합성하여 에너지효율의 극대화 및 효과적 오염제거 등으로 부산물 생성의 최소화 할 수 있다.