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[IT뉴스]中·日이 주도하는 중성미자 연구…동아시아서 한국만 왜 멈췄나

온카뱅크관리자

2026-09-21 10:27:24

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 노벨 물리학상 수상 가지타 다카아키 도쿄대 교수 日 현지 인터뷰 
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 <img alt="중성미자에 질량이 있음을 증명해 2015년 노벨 물리학상을 받은 가지타 다카아키 도쿄대 우주선연구소 교수를 9월 1일 도쿄대에서 만났다. 동아사이언스 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/21/dongascience/20260921102412603buyz.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="8fXHlHlwdQ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/21/dongascience/20260921102412603buyz.jpg" width="658">
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 중성미자에 질량이 있음을 증명해 2015년 노벨 물리학상을 받은 가지타 다카아키 도쿄대 우주선연구소 교수를 9월 1일 도쿄대에서 만났다. 동아사이언스 제공
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 지난 6월 중국의 차세대 중성미자 검출기 ‘장먼 지하 중성미자 관측소(주노, JUNO)’가 가동 두 달 만에 세계 최고 수준의 정밀 측정에 성공하고 연구결과를 국제학술지 ‘네이처’에 공개했다. 이미 중성미자 검출기인 '가미오칸데'와 '슈퍼가미오칸데'를 통해 두 차례 노벨 물리학상 수상자를 배출한 일본은 2028년부터 3세대 검출기 ‘하이퍼가미오칸데’를 가동해 다음 연구에 박차를 가하고 있다.
 21세기 입자물리학의 최전선으로 꼽히는 중성미자 연구에서 중국과 일본이 ‘연구의 메카’로 부상한 가운데 한국은 웃지 못하고 있다. 한국은 2011년 원전중성미자실험(RENO) 이후 마땅한 후속 대형 프로젝트가 멈춰 선 상태다. 중성미자 연구로 2015년 노벨 물리학상을 거머쥔 가지타 다카아키 도쿄대 교수 등 중성미자 연구자들이 제시하는 중성미자 연구의 '골든타임'은 앞으로 2년이다. 
  
 ● 중성미자 연구 체급 커진 일본과 중국…“과학자 신뢰하는 문화 덕”
 중성미자는 우주를 구성하는 기본 입자 중 하나다. 기존 물질과 거의 반응하지 않아 검출하기가 매우 어렵다. ‘유령 입자’라는 별명을 가진 이유다. 성질을 제대로 측정할 수만 있다면 물리학계는 물론 우주의 기원까지 밝힐 핵심 연구 분야다. 
 중국은 2025년 광둥성 지하 700m에 지름 35.4m의 중성미자 검출기 주노를 설치했다. 2만 톤의 액체 섬광체가 차 있어 중성미자의 흔적을 빛으로 만들어 검출한다. 지난 6월 공개한 논문에 따르면 59.1일 동안 수집한 데이터만으로 중성미자 진동의 핵심 변수 측정 정확도를 기존보다 약 1.6배 높였다. 유종희 서울대 물리천문학부 교수는 “중국 과학자들이 굉장한 수준의 검출기를 만들어낸 것”이라며 “중국이 과학자들에게 무한한 신뢰를 보내온 결과”라고 말했다. 이어 “늘 따라가고 모방하기 바쁘던 중국이 이제는 기초과학 분야에서마저 선도국이 됐다는 선언”이라고 분석했다.
  
 일본은 1980년대부터 중성미자 연구에 적극 뛰어들었다. 양성자 붕괴를 관측하려 지었던 가미오칸데를 통해 1987년 초신성 중성미자 검출에 우연히 성공했고, 이후 1998년 슈퍼가미오칸데를 통해 중성미자 질량의 증거를 찾았다. 두 연구 모두 노벨상 수상으로 이어졌다. 3세대 검출기인 하이퍼가미오칸데는 2028년 가동을 앞두고 있다.
  
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 2015년 노벨 물리학상 수상자, 가지타 다카아미 우주선연구소 교수. 동아사이언스 제공
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 지난 9월 1일 도쿄대에서 만난 가지타 다카아키 우주선연구소 교수는 일본 중성미자 연구 30년의 비결을 “신뢰의 문화”라고 짚었다. 그는 “중성미자가 가미오칸데의 첫 연구 목표는 아니었다”며 “우연으로 시작된 발견이 곧 노벨상으로 이어진 셈”이라고 말했다.
  
 그는 또 “기초과학에 보내는 적극적인 믿음과 지원, 제도라는 뒷받침 덕분”이라며 “이제는 하이퍼가미오칸데로 더 많은 비밀을 풀어낼 것”이라고 말했다. 하이퍼가미오칸데는 입자와 반입자의 미세한 차이인 ‘CP 대칭성 깨짐’을 검증해 우주에 반물질이 아닌 물질만 남은 이유를 밝히는 것이 목표다. 다음 번 노벨 물리학상이 나올 거라 강력히 점쳐지는 분야다.
  
 ● 세계적 역량에도 멈춰선 한국…골든타임은 2년
 중국과 일본이 약진하고 있지만 한국의 사정은 조금 복잡하다. 한국은 2011년 원자로 중성미자실험(RENO)를 통해 중성미자 혼합각을 측정하는 데 성공하며 세계적 성과와 인력을 축적했지만 후속 대형 실험인 ‘RENO-50’으로 이어지지 못했다.
  
 당시 RENO-50을 추진하던 김수봉 중국 중산대 물리학과 교수는 2012년 RENO의 후속 프로젝트 공모에서 탈락한 뒤 중국으로 자리를 옮겼다. 그는 “중국과 일본에선 자리 잡은 기초과학 지원 시스템이 한국에선 아직 부족하다”며 “한국에서 대형 프로젝트를 하기 위해선 물밑작업까지 해야 한다”고 말했다. 또 “중국에서는 권위 있는 과학자의 말이 곧 현실이 된다”며 “원사(중국 과학기술계 최고 권위의 칭호)가 특정 연구에 투자해야 한다고 추천하면 대부분 지원을 해줄 정도로 권위를 실어준다”고 덧붙였했다.
  
 일본이 2028년부터 하이퍼가미오칸데로 쏠 예정인 중성미자 빔은 한반도를 향한다는 점에서 한국은 중성미자 검출에 유리한 조건을 갖췄다. 영남 지역에 건설이 계획된 한국형 대형 검출기 ‘KNO’를 활용할 수 있지만 예산 등 현실적인 이유로 착공은 계속 지연 중이다. 
 전문가들은 앞으로의 2년이 한국이 세계 대형 중성미자 연구와 어깨를 나란히 할 마지막 기회라고 강조했다. 유종희 교수는 “KNO 건설까지의 골든타임은 2년으로 점쳐진다”며 “올해와 내년, 두 해 정도가 사실상 마지막 기회”라고 말했다.   
 [박동현 기자 parkdd@donga.com]
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