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700m 지하서 ‘우주 암흑물질’ 미스터리 풀어낼 신호탄 쐈다

기사입력 : 2018년12월06일 03:00

최종수정 : 2018년12월06일 07:19

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IBS “암흑물질 후보물질 근거 없음 확인”..기존 실험 반증
강원도 양양 700m 깊이 지하실험 결과 네이처 발표 쾌거
민감도 높인 검출기 자체제작도 성공
"1100m 지하실험 계속..5년내 암흑물질 미스터리 완벽히 풀겠다"

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 =  우주 암흑물질(Dark matter)의 정체를 밝히면 '바로 노벨상감'이라는 평가 속에서 20년이 넘도록 이어진 '암흑물질 미스터리'를 풀어낼 단서가 국내에서 나왔다. 

6일 기초과학연구원(IBS)에 따르면 IBS 지하실험 연구단(단장 김영덕 세종대 교수)이 이끄는 국제공동연구협력단은 암흑물질 검출 실험설비를 독자 개발, 지금까지 암흑물질의 유력한 후보로 알려져 왔던 윔프(WIMP) 입자가 남긴 유일한 흔적을 반박할 데이터를 확보하는 데 성공했다.

연구결과는 최고 권위의 국제과학전문지 네이처(Nature) 온라인판에 이날 오전 3시 발표됐다.

우리가 아는 모든 물질이 전체 우주에서 차지하는 비중은 4.9%에 불과하다. 아직 밝혀지지 않은 26.8%를 차지하는 것은 ‘암흑물질’이다. 과학자들은 여러 관측 결과를 토대로 중력과 약력으로 상호작용하고, 질량이 무거우며, 우리 눈에는 보이지 않는 미지의 입자가 있을 것으로 이론적으로 예측할 뿐이다.

이런 이유로 해서 ‘약하게 상호작용하는 무거운 입자’라는 뜻의 윔프(WIMP·Weakly Interaction Massive Particle)는 그 특징이 암흑물질의 조건에 부합해 유력 후보로 꼽힌다.

하지만 지금까지 윔프의 흔적을 발견한 건 이탈리아의 다마(DAMA) 실험이 유일하다. 1998년부터 계절에 따라 변하는 신호를 검출기로 포착하기 시작했고, 다마 팀은 이 신호를 암흑물질의 흔적이라고 보고했다.

문제는 현재까지 다마 팀을 제외한 세계 어느 팀도 실험을 재현하지 못했다는 것이다. 다마 팀이 포착한 신호가 정말 윔프의 흔적이 맞는지에 대한 논란이 오랜 기간 계속 이어졌다.

(그림) WIMP-핵자 충돌단면적 결과: 지구로 날아온 윔프는 요오드화나트륨(NaI) 결정에서 나트륨(Na)의 원자핵 또는 요오드(I)의 원자핵과 충돌할 수 있다. 다마 실험의 결과는 윔프와 나트륨의 충돌은 그림 속 빨간 점선 부분에서, 윔프와 요오드의 충돌은 그림 속 파란색 점선 부분에서 그 흔적을 나타낼 것으로 예측했다. 하지만 코사인 실험의 초기 59.5일의 데이터에서는 다마 팀이 주장한 윔프의 흔적을 발견할 수 없었다. 이 그림에서 코사인-100 실험에서 측정한 검은색 데이터 포인트 위쪽은 윔프가 없다는 것을 보여준다. 2018.12.06. [자료=IBS]

이에 IBS 지하실험 연구단이 이끄는 ‘코사인-100 공동연구협력단’은 다마 팀을 재현하기 위한 코사인 검출기를 제작했다. 자체 연구개발(R&D)로 독자적인 고순도 요오드화나트륨(NaI) 결정 제작 기술을 확보했다. 지금까지 암흑물질 검출에 사용할 만한 고순도 요오드화나트륨 결정 제작에 성공한 건 다마 팀을 제외하고 코사인-100 연구단이 가장 앞서 있다.

나아가 연구진은 다마 실험 설비에 액체 섬광체를 추가해 안정적인 검출 환경을 조성했다. 연구진이 개발한 차폐기술은 검출기를 둘러싼 고체 차폐체를 통해 외부 방사능의 영향을 줄이는 동시에, 검출기를 담은 액체 차폐체를 이용해 결정내부에서 만들어진 방사능의 영향도 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라 온도와 습도도 0.1% 오차 내에서 제어할 수 있어 외부환경에 의한 영향을 최소화했다.

이런 조건 아래, 코사인 연구단은 강원도 양양 양수발전소 내 지하 700m에 위치한 지하실험실에서 2016년 데이터 수집을 시작했다. 초기 59.5일간의 데이터를 분석한 결과 다마 팀이 주장한 신호를 포착하지 못했다. 다마 팀이 포착한 신호가 암흑물질이 맞다면 이 기간 1200번의 신호가 포착돼야 했지만, 연구단의 검출기에는 이런 신호가 검출되지 않았다.

이로써 코사인-100 연구단의 데이터는 다마 실험의 결과와 이를 토대로 쓰인 이론들을 상당 부분 반증한 것이다. 연구진은 코사인-100 검출기를 이용해 지속적으로 데이터를 확보할 계획이다. 추가 데이터를 얻으면 다마 실험의 결과를 완전히 검증 혹은 반증할 수 있다.

암흑물질 검출은 주변의 배경 방사능을 최소화하고, 고순도 결정의 양이 많을수록 확률이 높아진다. 코사인 연구단은 2021년부터 강원도 정선의 1100m 깊이의 새 지하실험실에서 실험을 계속할 계획이다.

IBS연구단 이현수 부연구단장은 “더 깊은 지하에서는 우주에서 오는 배경 방사능으로 인한 잡신호를 줄일 수 있다”며 “연구단은 향후 5년 내 암흑물질 미스터리를 완벽히 해소할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.  

(그림) 양양 지하실험실(Y2L)의 모습 : 이번 연구의 데이터를 확보한 양양 지하실험실의 모습. 지하 700m 깊이의 실험실로 IBS 지하실험 연구단의 전신인 한국암흑탐색그룹(KIMS)의 요오드화세슘(CsI) 검출 실험부터 현재 요오드화나트륨(NaI)을 이용한 실험까지 진행하고 있다. 2018.12.06. [사진=IBS]

kimys@newspim.com

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두나무·네이버 '슈퍼 플랫폼' 시동 [서울=뉴스핌] 전미옥 기자 = 두나무와 네이버가 가상자산 '슈퍼플랫폼' 탄생을 예고했다. 네이버페이에서 스테이블코인으로 상품을 결제하고 예치금은 업비트 계좌와 연동해 이자이익을 꾀하는 등 원화 스테이블코인 확장 가능성을 제시, 시장을 선점하겠다는 구상이다.  26일 업계에 따르면 네이버파이낸셜과 두나무가 추진하는 포괄적 주식교환 거래 체결 시 양사는 원화 스테이블 코인의 발행과 유통, 활용을 잇는 삼각편대를 단숨에 완성할 수 있다. 네이버페이가 발행한 원화 스테이블코인을 두나무의 가상자산거래소 업비트에 유통하고 해당 코인을 네이버페이가 보유한 막대한 온·오프라인 결제처에서 지불 수단으로 활용하는 방향이다. 달러 스테이블코인 대비 원화스테이블 코인의 활용 가능성에 대한 의구심이 지속되고 있는 가운데 네이버페이와 두나무가 원화 스테이블코인의 구체적인 활용처와 확장 가능성을 제시, 시장을 선점할 수 있는 점도 기회요인이다. 오동환 삼성증권 연구원은 "두나무의 블록체인 플랫폼 '기와체인'으로 스테이블 코인을 발행하고, 이를 네이버페이의 결제처에서 결제 수단으로 활용이 가능하다"라며 "또 업비트에서 거래하며 탈중앙화 금융의 기초 자산으로 활용할 수도 있다"고 내다봤다. 네이버와 두나무의 업비트 로고.[사진=각 사] 특히 네이버페이는 최근 결제 뿐 아니라 대출, 보험 증권, 자산관리 등을 연계해 종합금융서비스로 도약을 꾀하고 있다. 두나무를 품게 되면 가상자산으로 사업영역을 넓힐 수 있는 셈이다. 구체적으로 네이버페이, 업비트 고객들은 원화 스테이블코인 또는 가상자산으로 네이버페이에서 물건을 구매·결제할 수 있고 네이버페이와 업비트 계좌가 상호 연동되면 기존 네이버페이 예치금을 업비트 계좌에 보관, 고객들이 이자수익을 꾀할 수도 있다. 이같은 가상자산 활용이 보편화되면 자연히 네이버-업비트 생태계에 고객을 묶는 '록인' 효과가 극대화된다. 이효진 메리츠증권 연구원은 "네이버의 두나무 연결 편입은 단순 가상자산 거래대금에 대한 수익이 인식되는 것이 아닌 실물자산토큰(RWA), 스테이블 코인 등 디지털 자산 사업의 확대로 활용될 수 있음에 주목해야 한다"고 짚었다.  전문가들은 이번 네이버와 두나무의 합병 신호를 시장에 일종의 '선전포고'로 관측했다. 스테이블코인을 비롯한 가상자산 시장을 선점하겠다는 의지라는 것이다. 김형중 한국핀테크학회 회장은(고려대 교수)는 "네이버와 두나무가 힘을 합치면 스테이블코인의 쓸모를 만들어낼 수 있고 여러 가능성을 기반으로 주도권을 쥐겠다는 강력한 의지를 시장과 정부에 표현한 것"라며 "시그널을 던졌으니 시장 반응을 보고 세부사안을 정립해나갈 것으로 보인다"고 말했다. [사진=게티이미지] 임병화 성균관대 경영학과 교수는 "원화 스테이블코인 법제화가 빠르게 추진되고 있는 만큼 카카오, 토스를 비롯해 은행 등 관련 기업들도 분명 컨소시엄 등 다양한 물밑 논의를 진행하고 있을 것"이라고 짚었다. 그러면서 "미국, 유럽, 일본 등 해외에 비해 한국은 많이 뒤처져있기 때문에 당장의 규제보다는 산업육성이 우선되는 것이 바람직하다"고 피력했다. 다만 제도적 걸림돌도 적지 않다. 더불어민주당 안도걸 의원이 대표 발의한 스테이블코인 관련 법안에서 이용자 보호를 위해 발행과 유통이 분리돼야 한다는 점을 명시했기 때문이다. 이때 발행, 유통의 의미가 구체적으로 규정된 것은 아니지만 단순 해석하면 네이버에서 만든 원화 스테이블코인을 손자회사인 업비트에 상장, 거래로 이뤄지기는 쉽지만은 않을 전망이다.  금융당국이 네이버와 두나무의 결합을 어떻게 평가할지도 변수로 꼽힌다. 가상자산 분야에서 금융당국은 소비자 보호와 산업혁신의 균형을 중시하며, 투자자 보호 중심의 규율체계 마련 등에 나서고 있다. 심원태 금융위원회 가상자산과 사무관은 최근 가상자산 관련 세미나에서 "국제금융안정위원회(FSB) 등은 미국의 가상자산거래소 FTX의 파산 사례를 들며 이해상충 방지, 경업 제한 등 대응방안 마련을 강조한 바 있다"며 "국내 가상자산 시장은 개인만 참여한다는 특수성이 있어 이용자 보호 측면을 보다 중요하게 다루고 있다"고 했다.  한편 전날 네이버와 두나무는 양사 간 포괄적 주식교환을 논의하고 있다고 밝혔다. 네이버 계열사 네이버파이낸셜에 두나무가 편입되는 방안 등을 놓고 검토에 들어간 것이다. 포괄적 주식교환은 한 회사가 다른 회사의 주식 전부를 취득해 100% 지분을 확보하는 절차다. 구체적으로 두나무 주주들이 보유한 두나무 주식 전부를 네이버파이낸셜에 넘기고, 네이버파이낸셜은 신주를 발행해 두나무 주주들에게 제공한다.  네이버는 "두나무와 스테이블 코인, 비상장주식 거래 외 주식 교환을 포함한 다양한 협력을 논의하고 있다"고 밝혔다. 두나무 측도 "네이버페이와 스테이블 코인, 비상장주식 거래 외에도 다양한 협력을 논의하고 있다"고 했다. 양사는 조만간 각각 이사회에서 주식 교환 안건을 의결할 것으로 알려진다. romeok@newspim.com 2025-09-26 17:18
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긍정 영향 종목

  • 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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