국제 선형 충돌기(International Linear Collider, ILC)는 전자(e⁻)와 양전자(e⁺)를 직선형 가속관에서 충돌시키기 위해 계획된 차세대 입자 가속기이다. 초기 충돌 에너지는 질량 중심 에너지 250 GeV로 설정되어 있으며, 이는 2012년 발견된 힉스 보손의 정밀 연구를 위한 '힉스 공장(Higgs factory)' 역할을 수행하도록 설계되었다. 향후 500 GeV, 최대 1 TeV까지 에너지 업그레이드가 가능하도록 설계되어 있다.
ILC는 초전도 무선 주파수(Superconducting Radio-Frequency, SRF) 기술을 기반으로 하며, 1.3 GHz의 니오븀(Niobium) 초전도 공동(cavity)을 가속 구조로 사용한다. 가속기의 총 길이는 초기 250 GeV 단계에서 약 20.5 km이며, 1 TeV 업그레이드 시 최대 50 km까지 확장될 수 있다. 빔은 초당 5회 펄스 형태로 발사되며, 각 펄스당 약 1,312개의 버치(bunch)가 포함된다. 전자 빔은 80%, 양전자 빔은 30%의 종방향 편극(polarization)을 갖도록 설계되었다.
ILC 프로젝트는 국제미래가속기위원회(International Committee for Future Accelerators, ICFA)의 주관 아래 진행되어 왔다. 2004년 국제기술추천패널(ITRP)은 초전도 RF 기술을 ILC의 가속 기술로 선정하였고, 2005년부터 2013년까지 글로벌 설계 노력(Global Design Effort, GDE)이 기술 설계 보고서(Technical Design Report, TDR)를 작성하여 2013년 발간하였다. 2013년 이후로는 ILC와 CLIC(소형 선형 충돌기) 프로젝트가 선형 충돌기 협업(Linear Collider Collaboration, LCC) 아래 통합되어 운영되고 있다.
ILC의 후보 부지는 일본 이와테현(岩手県)의 기타카미 고원(北上高地) 지역으로, 2013년 일본 고에너지 물리학자 협회(JAHEP)가 이 부지를 제안하였다. 이 지역은 균일한 화강암 지층으로 이루어져 있어 터널 굴착에 적합한 지질 조건을 갖추고 있다. 일본 정부는 문부과학성(MEXT) 산하 자문 패널을 통해 ILC 프로젝트의 타당성을 여러 차례 검토해 왔다. 2022년에는 MEXT 패널이 ILC 계획을 '보류'하는 권고를 내렸으나, 2024년 12월 일본 학술회의(Science Council of Japan)가 ILC를 승인하면서 진전이 있었다. 2025년 현재 ILC 국제개발팀(IDT)이 프리랩(Pre-lab) 단계를 준비 중이며, 일본 내에서의 추진 논의가 지속되고 있다.
ILC의 물리학 목표는 크게 다음과 같다: 힉스 보손의 결합 상수와 스핀, CP 특성을 1% 수준의 정밀도로 측정하는 것, W/Z 보손 및 톱 쿼크의 전기약 상호작용을 정밀 측정하는 것, 암흑 물질 후보 입자 및 초대칭 입자 등 표준 모델을 넘어선 새로운 물리 현상을 탐색하는 것, 그리고 힉스 보손의 삼중 자기 결합(triple Higgs coupling)을 측정하는 것이다. ILC는 전자-양전자 충돌의 깨끗한 실험 환경과 편극된 빔을 활용하여 강입자 충돌기인 LHC보다 훨씬 높은 정밀도의 측정이 가능할 것으로 기대된다.
ILC에는 두 가지 검출기 개념이 제안되어 있다. ILD(International Large Detector)는 시간 투영 검출기(TPC) 기반의 대형 추적 시스템을 채택하였고, SiD(Silicon Detector)는 전체 실리콘 기반의 소형 검출기로 5 T의 강한 솔레노이드 자기장을 사용한다. 두 검출기 모두 입자 흐름(Particle Flow) 알고리즘을 기반으로 한 고분해능 열량계를 갖추고 있으며, 하나의 충돌 지점을 '푸시-풀(push-pull)' 방식으로 교대 사용하도록 설계되었다.
건설 비용은 2012년 기준 약 78억 ILC 화폐 단위(ILCU, 1 ILCU ≈ 1 USD)로 추정되었으며, 250 GeV 단계로 축소된 설계에서는 약 48억~53억 ILCU로 평가되었다. 2024년 갱신된 비용 추정에 따르면, 가속기 및 일반 시설 비용은 약 67.8억 ILCU, 토목 공사 비용은 약 1,960억 엔으로 산출되었다. 건설 기간은 준비 단계 4년을 포함하여 약 9년, 이후 1년의 시운전 기간이 소요될 것으로 예상된다.
