연세대학교 권영일 교수(물리학) 연구팀은 최근 ALICE 실험의 성능향상에 필요한 첨단 실리콘 화소 센서 ‘ALPIDE’의 양산 시험을 마쳤다.

유럽 핵물리 연구소(CERN)에서 진행 중인 ALICE 실험은 39개 국가, 175개 기관, 1,900여 명의 참여자로 이루어진 다국적 거대 실험이다. 빅뱅 후 백만분의 1초 후에 형성됐을 원시 우주를 실험실에서 재현·관찰하고자 한다. 한국에서는 7개 대학이 과기부와 연구재단의 지원을 받아 연합(한국앨리스실험팀)으로 ALICE 실험에 참여하고 있는데, 이 연합팀의 주요 임무 중 하나가 ALPIDE 칩 전량(6만 개)의 양산 시험이었다. ALIPIDE는 실험의 성능향상에 꼭 필요한 첨단 실리콘 화소 센서로서, 이 시험의 80%를 연세대가 수행함으로써 한국팀의 임무를 성공적으로 완료할 수 있었다. 이와 같이 막대한 양의 양산 검사를 제한된 시간 내에 완료할 수 있었던 것은 연세대가 ㈜C-On을 중심으로 국내 중소기업들과 제작한 테스트 시스템 ‘COREA-YS-01(C-On Research Equipment Automation for Yonsei model 01)’의 우수성 때문이다. ALICE 연구단은 이를 인정해 최근 ㈜C-On에 ‘Industrial Award’를 수여하였다.

‘Industrial Award’는 ALICE 실험에 기술적으로 중요하게 기여한 기업에 수여한다. 실험 구축기인 2000년대 중반에 10여 개의 기업이 수상했고 최근 ㈜C-On을 포함한 5개 기업이 추가 수상했다. 지금까지 ‘Industrial Award’를 수상한 기업들은 고에너지 실험 구축과 관련된 다양한 기술 분야에서 이름있는 첨단 기업들로 ㈜C-On은 고에너지 핵·입자 실험 분야에서 ‘Award’로 기여를 인정받은 첫 한국 기업이다.

권 교수는 이전에 PHENIX 실험(미국 주도의 거대 다국적 공동 연구) 성능향상을 위한 PIN형 실리콘 센서의 양산 및 테스트를 진행한 바 있으며 이를 기반으로 ALPIDE 양산테스트를 진행하게 됐다. 따라서 국내 역량을 잘 파악하고 있었고 COREA-YS-01의 구축 전에 ㈜C-On의 역량을 충분히 검토했다. 하지만 기초 과학 분야 유럽 최고의 연구소인 CERN의 벽을 넘기는 쉽지 않았다. ㈜노티스와 권 교수 연구팀의 능동 보드 제작 및 ㈜EQENG의 탐침 제작을 통해 능동 탐침 보드 제작이 이루어졌다. 2년에 가까운 연세대, ㈜C-On의 헌신적인 노력이 COREA-YS-01의 실현을 가능하게 했다.

구축된 COREA-YS-01은 연세대 과학관에 설치되어 연세대 연구 인력이 테스트를 수행하고 있다. 함께 선택된 유럽 회사가 제작한 장비의 테스트 능력 대비 2배의 성능을 보이며 가격 경쟁력도 있다. 양산 시험 담당 연구원들의 효과적인 소통으로 안정적인 테스트 환경이 유지됐고 전체 ALPIDE 센서의 80%에 대한 양산 시험을 성공적으로 수행했다.

[사진: 조립 중인 새 ITS 및 우주선 실험에서 검출된 우주선]

ALPIDE는 미국과 러시아를 대표하는 차세대 고에너지 핵물리 실험 SPHENIX(미국 브룩헤이븐국립연구소)와 MPD(러시아 핵물리통합연구소)의 검출기 구축에도 채택됐으며 분야를 넘어 핵의학 및 우주 분야에도 적용되기 시작했다. 이에 따라 COREA-YS-01의 활용도 빛을 발하고 있다. SPHENIX 실험에 관심 있는 한국 연구자들이 COREA-YS-01을 활용한 ALPIDE의 양산 시험을 수행하고 있으며, 다른 과제들의 양산 시험도 COREA-YS-01에 의해 수행될 것이다. 이를 통해 고에너지 물리학 실험용 센서와 검출기 구축에 있어 한국이 약하다는 통념을 뒤집고 한국의 잠재 역량을 알리고 있다.

권 교수는 “우리나라가 잘할 수 있는 것을 발굴하고 이를 연구로 표출하는 일에 집중해왔다.”며 “우리나라가 미래의 화소 센서에 갖는 잠재력에 대한 확신이 있으며 이를 입증하기 위해 노력할 것”이라고 밝혔다.

출처: 연세 보도자료 (2020. 12. 11.)