우주의 네 가지 기본 상호작용 중 해결되지 못한 마지막 주제가 양자중력이다. 이를 해결하기 위해 제시되는 게 만물의 최소 단위가 점 입자가 아닌, 진동하는 끈이라는 ‘끈이론’이다. 이에 관한 연구는 20여 년 동안 꾸준히 성장해왔지만, 국내연구는 아직 외국수준에 이르지 못한 상황이다. 이 분야에 주목할 만한 성과를 보이는 국내 연구진이 늘어감에도 불구하고, 긴밀한 공동연구와 차세대 연구자를 교육할 기관이 부족한 탓이다. 양자시공간연구센터(이하 센터)는 이런 상황을 해결하고자 과학기술부와 한국과학재단의 지원을 받아 2005년 가을 모교에 개소했다. 정부의 집단연구 지원 사업에 이론물리 분야가 선정된 것은 1990년 서울대 이론물리연구센터 이후 두 번째다.

양자중력에 대한 연구는 양자론과 일반상대론의 충돌에서 시작됐다. 이론 물리학의 목표는 자연을 이루는 기본적 구성요소를 기술하는 힘을 설명하는 것인데, 물질계는 양자론이, 시공간은 일반상대론이 설명하고 있다. 양자론에 의하면 진공은 요동치고 있으며, 작은 규모에서의 요동일수록 그 에너지는 더 크다. 이런 진공의 요동에너지는 전자기 약력이나 강작용에 있어서는 문제가 되지 않으나, 중력에 적용할 때는 에너지가 시공간의 구조를 직접 결정한다는 일반상대론과 문제를 일으킨다. 즉 작은 규모에서의 요동일수록 더 큰 에너지를 생성시키고, 그 에너지가 더욱 첨예한 시공간의 변형을 불러오기에, 두 이론을 결합하고자하면 제어할 수 없는 무한대의 문제에 봉착하게 된다. 이런 결과는 미분 가능한 시공간 구조에 기초하는 일반상대론이 미시세계에선 더 이상 설 자리가 없다는 것을 보여준다. 이것이 양자 시공간구조에 대한 의문이며, 이를 해결할 유력한 후보가 끈이론이다. 끈이론에 기초해 양자 시공간의 구조를 규명하고, 더 나아가 정립된 구조를 실험적으로 검증하는 방법을 제시하는 게 센터의 기본 목표다.

각종 실험실, 가속기 등이 필요한 끈이론연구에서 한 사람의 연구범위는 극히 제한적이어서 연구자간의 협업이 필수적이다. 그렇기 때문에 90억 원 이상의 지원을 받아 조성된 센터는 그동안 개인적인 연구 활동에서 한계에 부딪힌 연구진들이 안정적으로 연구에 전념할 수 있고, 나아가 공동연구도 가능한 환경이 조성됐다는 점에서 큰 의미가 있다. 센터 연구진은 외부참여교수까지 포함해전임교수 20명, 연구교수 4명, 연구원 12명, 연구조원 40명 등에 달하고, 모교 재학생 17명도 함께 참여한다. 참여교수들은 석·박사과정 학생 교육과 연구지도도 맡고 있어 차
세대 인력양성도 기여하는 중이다.

매년 12~15회에 달하는 학회와 100여회에 달하는 세미나를 개최하는가 하면, 80편 가량의 SCI급 논문을 발표하는 등 괄목할 만한 연구성과가 있는 점도 주목할 만하다. 지난해 교육과학기술부 정책연구의 일환으로 시행된 대학 부설 연구소의 연구력 지수에서도 센터는 두각을 드러냈다. 전국 4년제 대학의 연구소 4075개를 대상으로 소속 연구인력수, 학술지 발간 실적, 세미나 개최 건수, 연구비 수혜액 등을 평가한 결과, 센터는 이공계열 1위를 차지했다. 많은 대학의 연구소들이부실한 것으로 드러난 데에 비하면 상당히좋은 평가를 받은 셈이다.

공동연구가 시너지 효과를 발휘하고 있기에 머지않아 센터의 목적은 달성되리라 전망한다. 설립 초기 세운 3단계 목표 가운데 1~2단계는 교육과학기술부 연구재단이 2007년과 2010년에 실시한 단계평가에서 A등급을 받았다. 2013년 마지막 목표 달성만을 눈앞에 둔 모교의 센터가 세계연구흐름을 선도해가는 끈이론 연구거점이 되길 기대한다.

한수연(10 사학) 학생기자