과학기술정보통신부와 기초과학연구원(IBS)은 5일 강원도 정선군에서 예미랩 준공식을 개최했다고 6일 밝혔다.

예미랩은 강원도 정선군 예미산 지하 1000m에 위치한 고심도 지하실험시설이다. 2020년 8월 지하터널 공사를 완공했고, 올해 9월 차세대 대용량 검출기 인프라 구축 공사와 지상연구실 리모델링을 완료했다.

그동안 IBS 지하실험 연구단(김영덕 단장)은 강원도 양양군에 있는 지하 700m 아래 300㎡ 규모 양양실험실에서 실험을 해왔다. 하지만 연구시설의 깊이와 크기 모두 한계에 다다랐다. 올해 9월 예미랩이 완공됨에 따라 IBS 지하실험 연구단은 약 3000㎡ 면적의 세계 6위급(면적 기준) 지하실험시설에서 본격적으로 암흑물질 탐색과 중성미자 연구에 박차를 가할 수 있게 됐다.

암흑물질은 우주를 구성하고 있는 것으로 추정되는 아직 알려지지 않은 물질이다. 우주에너지의 약 26% 정도를 차지하고 있다고 추정된다. 중성미자는 우주를 구성하는 기본입자이며 경입자(가벼운 입자)의 한 그룹으로 전하량이 없다.

암흑물질 존재와 중성미자의 특징을 밝히는 연구는 세계 물리학계에서 우선적으로 풀어야 할 과제로 꼽고 있다. 그러나 암흑물질과 중성미자가 내는 신호는 포착하기 매우 어렵기 때문에 배경잡음(우주선 등)을 최대한 줄일 수 있는 연구 환경이 필수적이다. 이 때문에 세계적 연구그룹들은 경쟁적으로 지하 깊은 곳에 연구시설을 구축해 연구를 진행하고 있다. IBS 지하실험 연구단은 예미랩 완공을 계기로 2023년부터 양양실험실의 실험장비를 이전해 중성미자 미방출 이중베타붕괴(AMoRE-II) 연구와 암흑물질탐색(COSINE-200) 연구 등 우주의 근원을 탐구하는 연구를 본격적으로 수행할 예정이다.

AMoRE-II 실험은 몰리브덴을 이용해 중성미자 물리적 특성을 규명하는 연구다. 양양에서 수행된 AMoRE-1 실험에 이어 예미랩에서는 몰리브덴 결정 크기를 기존 6kg에서 200kg까지 키워 진행할 예정이다.

COSINE-200은 우주의 약 26%를 차지하지만 현재까지 관측된 적 없는 암흑물질을 탐색하는 연구이다. 지구로 날아온 암흑물질과 COSINE 검출기 내 결정(아이오딘화나트륨, NaI)의 충돌 과정에서 암흑물질의 흔적을 탐색한다. IBS 지하실험 연구단은 암흑물질의 유력한 후보로 알려진 윔프(WIMP) 입자에 대한 연구 성과를 2018년 학술지 네이처에 게재해 세계 물리학계 주목을 받은 바 있다.