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방사광가속기

synchrotron radiation

나노미터(㎚·1㎚=10억분의 1m) 이하 초미세 세계를 분석하는 설비로 ‘꿈의 현미경’이자 `초고성능 거대 현미경'으로도 불린다. 빛의 속도(초당 30만㎞)에 가깝게 가속된 전자가 진행 방향을 바꿀 때 방출하는 광선(방사광)을 이용해 ㎚ 단위 물질을 훤히 들여다볼 수 있다.

방사되는 빛은 적외선에서 X-선에 이르기 까지 다양하여 연구자는 필요에 따라 적정파장의 빛을 분광하여 실험에 활용한다.

우리나라는 1994년 12월 포항공대에 세계에서 5번째로 제3세대 원형방사광가속기(PLS-II)를 설치했다. 이후 2016년 9월 29일에는 미국, 일본에 이서 세계에서 3번째로 4세대 선형 방사광 가속기(PAL X-ray Free Electron Laser)보유국이 됐다.

4세대 방사광 가속기는 물질의 미세구조와 현상을 관찰할 수 있는 능력을 지닌 슈퍼 현미경이다. 4세대 가속기는 태양광보다 1억 배 밝은 빛을 내는 3세대 방사광 가속기보다 100억 배 이상 밝은 광원을 만들어 낸다. 살아 있는 물질의 분자구조 움직임을 나노초(10억분의 1)의 1000만 분의 1초인 펨토초(1000조분의 1초) 단위까지 분석한다. 상상 이상의 빠른 속도로 이뤄지는 광합성과 생명 화학반응을 보기 위해서는 이런 현미경이 필요하다.

또한 2020년 5월 8일에 우리나라의 두번째 4세대 다목적 방사광가속기를 충북 청주시 오창읍에 건설하기로 했다. 2022년 사업에 착수, 2028년 운영을 시작할 다목적 4세대 원형 방사광 가속기의 밝기는 태양빛의 1천억 배를 구현할 것을 목표로 하고 있다.


방사광가속기의 활용

방사광가속기를 산업 분야에서 활용해 성과를 올린 사례는 적지 않다. 발기부전 치료제 비아그라의 단백질 결합 구조를 밝혀내 치료 효능이 나타나는 과정을 규명했고, 눈에 보이지 않는 철강재의 결함을 파악하는 데도 기여했다. 삼성전자는 방사광가속기를 이용해 광통신 반도체소자 불량률을 70%에서 10%로 개선했다.

단백질 구조를 파악할 수 있기 때문에 신약 개발에도 유용하다. 바이러스 단백질이 세포막을 뚫고 들어가는 모습도 포착할 수 있다. 미국에서는 방사광가속기로 조류인플루엔자 치료제 타미플루를 개발했다. 반도체 산업의 벽이나 다름없었던 10㎚ 이하 반도체 공정 개발도 가능해진다.

4세대 선형 가속기는 펨토초(1000조분의 1초) 동안 일어나는 현상까지 살필 수 있다. 수소 원자 두 개와 산소 원자 하나가 물이 생성되는 찰나의 순간을 포착한다. 식물 잎에서 일어나는 광합성 과정을 확인해 식물을 모방한 태양전지를 개발하는 데 활용할 수 있다.
또한, 방사광가속기가 극자외선(EUV) 공정 반도체 연구개발, 차세대 디스플레이 소재 기초연구 등에 활용될 것으로 보고 있다. 과기정통부에 따르면 대만의 반도체 기업 TSMC는 연간 1000시간 이상 방사광가속기 빔라인을 이용하고 있다. 신종플루 치료제 타미플루도 미국 스탠퍼드대가 보유한 방사광가속기의 단백질 구조 분석을 통해 개발됐다.

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CDS 프리미엄

CDS premium

CDS(Credit Default Swap·신용부도스와프)는 채권을 발행한 기업이나 국가가 부도날 경우 원금을 돌려받을 수 있는 금융파생상품이다. 채권자와 제3의 금융회사 간에 CDS 거래가 이뤄진다. 채무자가 돈을 못 갚고 부도를 낼 경우 제3의 금융회사가 채무자를 대신해 채권자에게 돈을 갚는다. 그런 보증의 대가로 채권자는 제3의 금융회사에 일정한 금액을 지불하는데, 이 보험료 성격의 수수료를 CDS 프리미엄이라고 한다.

손해보험에 가입할 때 사고가 일어날 확률이 높을수록 보험료가 비싸지는 것처럼 채권을 발행한 기관이나 국가의 신용위험도가 높아질수록 CDS 프리미엄은 오르게 되고 낮으면 떨어진다.

부도위험을 회피(헤지)할 수 있는 것이다. 반면 CDS를 판매하는 금융사는 수수료(프리미엄) 수입을 얻는다. 채무자의 채무 불이행 위험이 크다고 평가되면 CDS 프리미엄이 높아지고, 채무자가 믿을 만하다면 CDS 프리미엄은 낮아진다. 투자자들이 채권의 위험도에 가격을 매긴 것이라는 점에서 다른 어느 지표보다 부도 위험을 잘 나타내는 것으로 평가받는다. 정부는 물론 민간 기업이 발행한 채권에 대해서도 CDS 프리미엄이 매겨진다.

CDS는 1990년대 중반부터 본격적으로 거래되기 시작했다. JP모간과 유럽부흥개발은행(EBRD)이 1994년 석유 기업 엑슨모빌의 채무에 대해 CDS 계약을 했다. 당시 JP모간은 알래스카 기름 유출 사고 여파로 자금난을 겪고 있던 엑슨에 대규모 자금을 빌려줬다. JP모간은 엑슨의 채무 불이행에 대비해 EBRD를 끌어들였다. 엑슨이 부도를 낼 경우 EBRD가 대신 갚아주되 JP모간이 EBRD에 일정한 수수료를 내기로 한 것이다.

<>세계 경제 불안, 북한 도발 때 상승
CDS 프리미엄은 글로벌 금융시장 상황과 밀접한 관계가 있다. 세계 경제가 불안해져 자금 경색 조짐이 나타나면 채무 불이행 위험이 커지면서 CDS 프리미엄이 상승한다. 이 때문에 한국의 CDS 프리미엄은 원·달러 환율과 비슷한 방향으로 움직인다. 북한의 무력 도발 등 지정학적 리스크가 불거질 때도 한국의 CDS 프리미엄이 급등한다. 2022년 들어 미국 중앙은행(Fed)이 자이언트스텝(기준금리 0.75%포인트 인상)을 연속해서 밟고 중국 경제가 침체 조짐을 보이면서 CDS 프리미엄도 급등세를 보였다.

5년 만기 외국환평형기금채권의 CDS 프리미엄은 2022년 11월 3일 75.61bp(1bp=0.01%포인트)까지 올랐다. 2016년 2월 12일 78.70bp 후 6년9개월 만에 최고치였다. 이후 물가 정점론에 따라 긴축 완화 전망이 나오자 11월 11일에는 56bp로 떨어졌다. CDS 프리미엄이 56bp라는 것은 100만원 채권에 대한 보증 보험료로 5600원을 내야 한다는 뜻이다.

<>한국 국가 부도 확률 0.93%
CDS 프리미엄을 바탕으로 국가 부도 확률도 계산할 수 있다. 글로벌 금융시장에서는 ‘CDS 프리미엄÷(1-채권 회수율)’이라는 식으로 국가 부도 확률을 계산한다. 여기서 채권 회수율은 40%로 가정한다.

한국의 CDS 프리미엄은 2008년 글로벌 금융위기 때 사상 최고치를 기록했다. 2008년 10월 27일 692bp까지 치솟았다. 국가 부도 확률로 계산하면 11.5%였으니 꽤 위험했다고 할 수 있다. 그때와 비교하면 현재 CDS 프리미엄은 당장 국가 부도를 걱정할 만한 수준은 아니다. 그러나 2021년 말 20bp 안팎에서 세 배 가까이 급등한 점은 주의해서 볼 필요가 있다.

기축통화국이 아니면서 대외 의존도와 시장 개방도가 높은 한국은 세계 경제가 불안해질 때마다 CDS 프리미엄도 큰 폭으로 상승하는 경향이 있다. 더구나 무역수지가 2022년 10월달까지 7개월 연속 적자를 냈고, 수출마저 감소세로 돌아섰다. 한국 경제는 달러 확보에 어려움이 생길 때마다 위기를 겪었다.