▲ PAL-XFEL 셀프시딩 시스템 설치 모습 (사진= 포스텍 제공)

포스텍 포항가속기연구소(PAL)가 4세대 선형 방사광가속기(PAL-XFEL)에서 인류 사상 최고 밝기의 빛을 만들어 내는 데 성공했다고 16일 전했다.

이는 광학 분야 국제학술지인 네이처 포토닉스(Nature Photonics)에 3월 15일자(현지시간)로 게재됐다.

포항가속기연구소의 PAL-XFEL는 전 세계 5기가 운영 중이며 한국(PAL-XFEL), 미국(LCLS), 일본(SACLA), 독일(European XFEL), 스위스(SwissFEL)만 보유하고 있는 최첨단 연구시설이다.

이 시설은 4세대 방사광 즉 X-선 자유전자레이저(XFEL, X-ray Free Electron Laser)를 만들어 내며 XFEL은 원형 방사광가속기에서 나오는 방사광 보다 100억 배 높은 밝기를 가져 원자 및 분자의 실시간 동적 현상을 관찰하는데 쓰이고 있다.

포항가속기연구소 강흥식 박사 연구팀은 PAL-XFEL에 셀프시딩(Self-Seeding) 방식을 적용해 기존의 SASE 방법보다 약 40배 이상 밝기가 개선된 빛을 만들어 냈다.

이 빛은 미국, 일본, 독일, 스위스의 4세대 방사광가속기(선형)의 밝기보다 10배 이상 밝은 성능을 자랑해 한국의 방사광가속기 기술이 우위에 있음을 또 한 번 입증했다. 이는 타 XFEL 시설에 비하면 세계 최고성능으로 인류가 만든 가장 밝은 빛에 해당한다.

▲ 개선된 XFEL로 분석한 리소좀 단백질 구도(SASE와 비교) (사진= 포스텍 제공)

한편 포항가속기연구소는 2020년 상반기부터 방사광 이용자에게 밝기가 개선된 XFEL을 제공하고 있다. 그 결과 초고속 동영상으로 촬영한 단백질 구조의 선명도가 크게 향상되었음을 확인했다.

포항가속기연구소는 “현재 코로나 팬데믹 상황을 고려해 해당 시설을 코로나19 치료제 및 백신 개발에 우선적인 연구가 진행될 수 있도록 제공할 예정”이라고 설명하며 “세계 우위 기술력 확보로 한국이 선도연구에 앞장설 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

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