제4세대 방사광가속기는 그 광원의 파장이 원자 크기 정도의 X-선이고, 순간 최대 광출력이 수백억 킬로와트이며, 횡방향 결맞음(transverse coherency)이 완벽한 이상적인 자유전자 레이저(free electron laser, FEL)이다. 제4세대 방사광가속기를 구현하기 위해서는 매우 작은 에미턴스(emittance)와 머리카락 굵기처럼 짧은 번치(bunch) 길이를 갖는 수 GeV 급 전자 빔과 긴 언듈레이터(undulator)가 필요하다. 이러한 혁명적인 새로운 장치는 지구상에 존재하는 어떤 광원보다 더 밝은 X-선을 발생시킬 수 있다.

레이저 특성, 짧은 파장, 강력한 밝기, 빠른 펄스와 같은 광원의 특성은 극미 세계를 연구하는 나노과학과 극초단의 빠른 세계를 연구하는 펨토과학을 동시에 가능하게 하여 새로운 과학적 지식과 기술개발을 창출할 것이다. 그 결과 새로운 재료나 분자를 개발하고 그것들의 특성을 향상시키는 데 필요한 기초로 활용되어, 관련기술을 진전시키고 경제를 부흥시키며 생활의 품질을 비약적으로 끌어 올릴 수 있을 것이다.

이와 같이 생명공학, 나노과학, 우주과학, 양자공학 등 무궁무진한 활용분야와 새로운 과학의 패러다임을 창출할 수 있는 제4세대 방사광가속기의 원리와 핵심기술을 설명하고, 포항가속기연구소가 이미 보유하고 있는 전자 빔 입사기인 2.5 GeV 선형가속기를 활용하여 4세대 방사광가속기 실험설비를 구축하는 프로젝트를 소개한다.