방사광가속기는 ‘빛 공장’으로 불린다. 전자가 자기장 속을 지나가면 힘을 받아 휘어지며, 이때 빛이 나온다. 이 빛이 방사광이다. 카메라가 빛을 이용해 사진을 찍듯 방사광가속기는 방사광을 이용해 아주 작은 물체의 사진을 촬영한다. 방사광은 적외선, 가시광선, 자외선, X-선까지 넓은 파장대에서 빛이 세게 뿜어져 나와 연구에 활용하기 좋다.

3세대와 4세대 방사광가속기를 보유한 포항가속기연구소는 현재 국내 유일의 ‘빛 공장’으로 전 세계 연구자들은 포항가속기연구소의 3세대와 4세대 방사광가속기를 사용하기 위해 줄을 서고 있다.

3세대 방사광가속기(PLS-II, Pohang Light Source)는 1995년 세계 다섯 번째, 국내에서는 처음으로 완공됐다. 그전까지 X-선 발생기에서 나오는 약한 광원으로 실험하던 연구자들은 PLS(PLS-II)에서 100억 배 이상 밝은 빛의 X-선을 활용할 수 있게 됐다. 훨씬 밝은 빛으로 재료의 구석구석을 더욱 정확하게 들여다볼 수 있게 된 것이다. 일주일은 꼬박 실험해야 얻을 수 있던 데이터를 5분이면 손에 쥐었고, 오차도 크게 줄었다.

2016년에는 미국, 일본에 이어 세계 3번째로 4세대 방사광가속기(PAL-XFEL)도 들어섰다. 여기서 나오는 빛은 태양보다 100경(京·10의 18제곱) 배 강렬하고 파장이 0.1nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m)로 매우 짧다.

3세대 방사광가속기가 원형이라면 4세대 방사광가속기는 선형으로 길이가 1.1km에 이른다. 3세대 방사광가속기는 나노초(ps·1피코초는 1조 분의 1초)단위로 분석할수 있고, 4세대 방사광가속기는 이보다 수만배 짧은 수십펨토초 단위로 측정할 수 있다.

김창범 포항가속기연구소 4세대 가속기연구단 XFEL 가속장치부장은 “3세대 방사광가속기가 노출이 긴 카메라라면 4세대 방사광가속기는 노출이 매우 짧은 카메라인 셈”이라고 설명했다.

포항가속기연구소의 주 고객은 화학과 바이오 분야 연구자들이다. 화학제품이나 약물에 쓰이는 화합물의 구조나 성분을 분석하는 데 방사광가속기의 도움이 필수다. 국내외에서 연간 7,000여 명의 연구자가 1,800여 개 과제를 수행하기 위해 포항가속기연구소를 방문하고 있다.