전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
사회 교육

속보

더보기

700m 지하서 ‘우주 암흑물질’ 미스터리 풀어낼 신호탄 쐈다

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

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

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
국회, 한성숙 청문보고서 채택 [서울=뉴스핌] 송기욱 기자 = 한성숙 국무총리 후보자에 대한 국회 인사청문 심사경과보고서가 30일 더불어민주당 주도로 채택됐다. 국민의힘은 회의에 불참했다. 국회 국무총리 임명동의에 관한 인사청문특별위원회는 이날 오전 제5차 회의를 열고 한 후보자 임명동의안 심사경과보고서 채택의 건을 의결했다. [서울=뉴스핌] 이건주 기자 = 26일 오전 서울 여의도 국회에서 한성숙 국무총리 후보자의 인사청문회가 열리고 있다. 2026.06.26 kunjoo@newspim.com 백혜련 위원장은 "전날까지가 청문보고서 채택 마감일이었다"며 "계속해서 국민의힘 의원님들을 설득하고 함께 합의 채택하기를 요청드렸지만 오늘 이 자리까지도 오시지 않았다"고 말했다. 특위는 보고서 종합의견 일부 문구를 수정한 뒤 한 후보자 임명동의안 심사경과보고서를 채택했다. 보고서에는 한 후보자가 국무총리로서 적합하다는 다수 의견과 함께, 국민의힘이 청문 과정에서 제기한 부적격 의견도 함께 담겼다. 한 후보자 임명동의안은 이날 오후 본회의 표결 절차를 밟을 전망이다. 국무총리 임명동의안은 본회의에서 재적의원 과반 출석과 출석의원 과반 찬성으로 의결된다. 민주당이 과반 의석을 확보하고 있는 만큼 국민의힘이 표결에 불참하거나 반대표를 던지더라도 인준안 처리는 가능한 구조다. oneway@newspim.com 2026-06-30 11:58
사진
골드만삭스 "금 랠리 안 끝났다" [시드니=뉴스핌] 권지언 특파원 = 최근 4개월간 부진했던 금 가격이 올해 랠리의 종료를 의미하는 것은 아니라는 분석이 나왔다. 골드만삭스 원자재 리서치 공동 헤드 사만다 다트는 지난 주말 보고서에서 "금은 아직 끝나지 않았다(Gold is not done)"고 주장했다. 다트와 연구팀은 금이 2022년 이후 123% 상승했다는 점을 짚으면서 "구조적 요인과 향후 경기순환적 요인 모두에 힘입어 추가 상승 여력이 있다고 본다"고 설명했다. 금 선물 가격 1년 추이 [AI 일러스트=권지언 기자] ◆ "2026년 말 온스당 4,900달러"…중앙은행 자산 다변화가 핵심 동력 연초 대비 금 가격은 6% 이상 하락한 상태로, 지난 1월 말 사상 최고치를 기록한 이후 조정이 이어지고 있다. 다트는 "구조적으로는 2022년 러시아 외환보유액 동결 이후 이어지고 있는 신흥국(EM) 중앙은행의 자산 다변화가 2026년 말 금 가격 전망치 4,900달러/온스의 근간"이라고 말했다. 연구팀은 또 세계금협회(World Gold Council) 조사에서 올해 2~5월 사이 조사 대상 중앙은행 76곳 중 45%가 향후 12개월 내 금 보유량을 늘릴 계획이라고 응답했다며, 이는 사상 최고 수준이라고 덧붙였다. ◆ 단기 변수는 매파적 연준…ETF 수요는 점진적 회복 전망 다만 경기순환적 측면에서는 단기 역풍도 존재한다. 매파적인 연준 기조가 통화가치 희석(디베이스먼트) 우려를 잠재우고 있는 데다, 시장이 인플레이션 우려 속에 올해 연준의 금리 인상 가능성을 가격에 반영하면서 금리에 민감한 상장지수펀드(ETF) 수요가 압박받고 있다는 설명이다. 다트는 "이러한 역풍은 시간이 지나며 적어도 부분적으로는 반전될 것으로 본다"고 밝혔다. 연구팀은 ETF 포지션이 점차 늘어날 것으로 예상했는데, 이는 연준이 올해는 금리를 동결하고 인하 사이클은 내년 하반기로 미룰 것이라는 골드만삭스 이코노미스트들의 전망과도 일치한다. 다트는 "중기적으로는 서구권의 재정 건전성 우려를 포함한 거시적 변화가 결국 민간 부문의 금 분산투자를 가속화하면서, 금 가격 전망 리스크는 여전히 상방으로 기울어져 있다"고 강조했다. 귀금속 가격은 지난 2월 말 이란 전쟁 발발 이후 급락세를 보이며 금값은 약 24% 떨어졌다. 유가 상승에 따른 인플레이션 지표 악화로 매도세는 더욱 가팔라졌다. 원유 가격이 일부 후퇴했음에도 불구하고, 끈질긴 인플레이션과 견조한 노동시장이 연준으로 하여금 금리를 더 오래 동결하거나 연내 추가 인상에 나서게 할 수 있다는 우려가 투자자들 사이에서 커지고 있다. kwonjiun@newspim.com 2026-06-30 11:21
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

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.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동