과학기술부와 한국과학재단(이사장 최석식)은 암흑물질 탐색실험을 수행해 세계적인 수준의 연구결과를 발표한 서울대학교 물리천문학부 김선기(金善基, 47세) 교수를 이달의 과학기술자상 2월 수상자로 선정했다.

우주의 95% 이상은 우리가 알고 있는 보통의 물질이 아닌 보이지 않는 암흑물질과 암흑에너지로 이루어져 있다. 우주의 생성과 진화를 이해하는데 가장 중요한 열쇠를 쥐고 있는 이 암흑물질과 암흑에너지의 정체규명은 21세기 과학의 가장 중요한 연구과제가 되고 있다.

암흑 물질 입자가 실험을 통해 측정이 된다면, 새로운 패러다임으로 전환이 이루어질 것이라는 게 학계의 중론.

김선기 교수는 실험 시설 부재로 외국의 대형 가속기 연구소, 대형 지하실험 시설 등 외국과의 공동 연구로만 진행되어온 국내 입자물리 실험 현실을 극복하기 위해 지난 1997년부터 경북대 김홍주 교수, 세종대 김영덕 교수와 함께 암흑물질의 후보 입자 중 하나인 윔프(WIMP; Weakly Interacting Massive Particle) 입자의 탐색 실험을 위한 연구를 수행해 왔다. 또한, 2000년 과학기술부의 창의적 연구 진흥사업 선정을 계기로 본격적인 탐색실험인 KIMS(Korea Invisible Mass Search) 실험을 이끌어 왔다.

특히 김교수는 독자적인 아이디어로 윔프의 탐색에 민감한 검출기를 개발하고 강원도 양양의 양수 발전소(중부발전 주식회사 소속) 지하 700m에 실험실을 구축해 윔프를 직접적으로 검출하고자 하는 실험을 수행, 최근에 세계 최고 수준의 탐색결과를 보고했다.

김 교수는 실험을 통해 윔프의 관측을 주장해 오랜 기간 논란이 되어 왔던 이탈리아 DAMA 그룹의 실험 결과에 대해 명확한 반증을 제시하고, 윔프가 양성자와 스핀에 의존하는 상호작용을 하는 경우에 있어 윔프의 반응 확률에 대해 가장 뛰어난 탐색 한계를 설정했다.

과기부는 “양성자의 스핀과 결합하는 윔프의 경우에는 수십년 먼저 수행된 외국의 다른 실험보다 뛰어난 최고의 탐색한계를 설정했는데, 윔프가 양성자의 스핀과 결합한다면 김교수의 KIMS 실험을 통해 발견될 가능성이 높다”면서 “이번 결과로 그동안 국내시설에 의해 연구가 불가능했던 고에너지 물리분야의 연구수준을 세계적인 수준으로 도약시켰다는 점에서 김 교수의 연구는 상당한 의미가 있다”고 설명했다.

한편 김선기 교수는 이번 연구를 통해 2006년에 일본의 Koshiba 상을 수상했으며, 2007년에는 KIMS 실험이 사이언스(Science)지의 ‘News Focus’에 소개돼 국제적인 주목을 받은 바 있다.