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극자외선 발생 새 경로 밝혀 고정밀 반도체·초고속 분광학 응용

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IBS 최첨단 레이저로 광(光)물리학 이론 확장

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 빛은 전기장과 자기장이 서로 얽혀 진동하며 나아가는 파동이다. 파동의 길이가 매우 짧은 극자외선은 눈으로 직접 볼 수는 없지만 여러 분야에서 유용하게 사용된다. 

27일 기초과학연구원(IBS·원장 김두철)에 따르면 IBS 김경택 초강력 레이저과학 연구단(광주과학기술원 물리광과학과) 교수팀은 기존 물리 이론으로 설명되지 않은 새로운 극자외선 발생 경로를 규명했다. 

연구결과는 광학 분야 세계적 권위지인 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’ 온라인판에 지난 25일 실렸다.

연구진은 펨토초 레이저를 이용해 헬륨 원자 극자외선의 특성을 분석했고, 이 빛이 좌절된 터널링 이온화를 통해 발생한다는 것을 밝혔다. 좌절된 터널링 이온화를 통해 발생하는 극자외선의 위상은 전자의 운동에 의해 결정된다. 펨토초 레이저를 이용하면 전자 하나하나를 제어할 수 있기 때문에 결국 극자외선의 위상을 제어할 수 있게 된다. 이를 통해 강력한 결맞은 극자외선을 생성할 수 있다. 2018.09.27. [자료=IBS]

연구진은 광원에서 강력한 빛을 가하게 되면 기존의 다중광자흡수 현상과 다른 새로운 경로로 극자외선이 발생한다는 사실을 발견했다. 1000조 분의 1초라는 찰나의 순간에 빛을 가하는 펨토초 레이저를 이용해 발생시킨 극자외선은 기존과 달리 레이저의 위상 변화에 따라 세기와 발생방향이 달라지는 특성을 보였다. 

특히 기존 다중광자흡수 현상은 극자외선 발생 과정에서 광원의 세기가 고려되지 않은 만큼 이번 연구가 광(光)물리학 연구의 근본적인 이해를 넓힌 셈이다. 

나아가 세기와 방향을 조절할 수 있는 극자외선의 특징을 이용함으로써 산업계에서 요구하는 더 강력한 극자외선 광원 개발도 가능하다. 초미세 공정을 통해 초고정밀‧초고성능 반도체 시대를 견인할 수 있다는 의미다.  

극자외선은 파장이 10∼120나노미터(nm‧1nm는 10억 분의 1m)에 불과한 빛을 말한다. 짧은 파장을 이용해 반도체 기판에 회로를 조밀하게 그려내는 극자외선 리소그래피, 나노미터 해상도로 물질을 관측하는 극자외선 이미징에 활용된다. 

극자외선 리소그래피 기술이 본격 상용화되면 반도체의 성능과 전력 효율을 향상시킬 수 있고, 회로 형성을 위한 공정수가 줄어 생산성도 획기적으로 높일 수 있다. 또 극자외선을 쪼여 물질의 물성을 파악하는 분광학 연구에도 유용하게 사용된다. 

하지만 극자외선을 다양한 분야에 활용하려면 결맞음성(Coherence)이 갖춰져야 한다. 인공적인 빛은 원자 내 전자가 높은 에너지 준위에 놓인 ‘들뜬상태(Excited state)’에서 낮은 에너지 준위에 놓인 ‘바닥상태(Ground state)’로 떨어지는 과정에서 발생한다. 이때 원자가 안정화되며 자연적으로 방출된 에너지는 ‘결맞음성’이 없다. 

반면, 별도의 광원을 이용해 원자에 빛을 가하면 입사파와 동일한 진행방향으로 새로운 빛이 유도 방출된다. 레이저나 통신에 사용되는 전자기파는 모두 결맞음성을 지닌다. 결맞은 빛만이 파장을 증폭시킬 수 있어 빛의 세기를 높일 수 있기 때문이다.

지금까지 ‘다중광자흡수(Multiphoton excitation)’ 현상이 ‘결맞은 극자외선’을 생성할 수 있는 유일한 경로로 알려져 있었다. 다중광자흡수는 별도의 광원을 이용해 원자에 빛을 가하면, 원자가 여러 개의 빛 입자(광자)를 동시에 흡수해 들뜬상태가 된 후, 낮은 에너지 상태인 바닥상태로 이동하면서 결맞은 극자외선을 내놓는 현상이다. 

연구진은 원자에서 완전히 분리된 전자들이 펨토초 레이저의 위상 변화에 따라 서로 보강하거나 상쇄하는 간섭 현상을 일으켰고, 이 때문에 ‘좌절된 터널링 이온화(Frustrated Tunneling Ionization· FTI)’ 극자외선의 세기와 발생 방향이 달라지는 것이라고 설명했다. 이는 전자가 분리되지 않는 다중광자흡수 현상으로는 설명하기 어려운 현상이다. 

기초과학연구원(IBS) 김경택 초강력 레이저과학 연구단(광주과학기술원 물리광과학과) 교수 2018.09.27. [사진=IBS]

김경택 교수는 “IBS 연구진이 개발해온 펨토초 레이저는 세계적으로도 극소수의 연구실만이 가지고 있는 최첨단 기술”이라며 “새로운 광원의 발견은 종종 새로운 학문 분야의 탄생으로 이어지는 만큼 이번에 규명한 극자외선이 무궁무진한 관련 연구로 확장될 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.

 

kimys@newspim.com

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'내란 가담' 박성재 1심 징역 25년형 [서울=뉴스핌] 박민경 기자 = 12·3 비상계엄에 가담한 혐의로 기소된 박성재 전 법무부 장관에게 중형이 선고됐다. 서울중앙지법 형사합의33부(재판장 이진관)는 22일 내란 중요임무 종사, 직권남용권리행사방해 등 혐의로 재판에 넘겨진 박 전 장관에게 징역 25년을 선고했다. 재판부는 박 전 장관이 증거를 인멸할 우려가 있다고 보고 법정구속했다. 계엄 해제 직후 이뤄진 '안가 회동'에서 계엄에 관한 논의가 없었다는 취지로 국회에서 위증한 혐의로 함께 기소된 이완규 전 법제처장에게 공소기각 판결했다. 12·3 비상계엄에 가담한 혐의로 기소된 박성재 전 법무부 장관에게 중형이 선고됐다. 사진은 내란중요임무종사 혐의로 기소된 박 전 장관이 22일 오후 서울 서초구 서울중앙지방법원에서 열린 1심 선고 공판에 출석하고 있는 모습. [사진=뉴스핌DB] 재판부는 박 전 장관이 2024년 12월 3일 비상계엄 선포 직후 법무부 간부 회의를 소집해 검사 파견을 검토하고 교정시설 점검 등을 지시한 행위를 윤석열 전 대통령의 내란 범죄에 가담한 것으로 판단, 내란 중요임무 종사 혐의를 유죄로 인정했다. 재판부는 "피고인은 국무위원으로서 헌법과 법률을 준수하고 수호할 헌법적 의무를 부담한다"며 "그럼에도 12·3 내란이 성공할지도 모른다는 생각에 의무를 외면하고 가담을 선택했다"고 지적했다. 교정시설 수용 여력 점검, 출국금지 담당 직원 출근을 지시하며 직권을 남용한 혐의도 유죄로 판단했다. 비상계엄 해제 직후 법무부 검찰과에 계엄을 정당화하는 논리가 담긴 '권한 남용 문건'을 작성하게 한 직권남용 혐의 역시 유죄로 봤다. 재판부는 양형이유에 대해 "12·3 비상계엄은 윤석열 전 대통령의 위헌·위법한 비상계엄 선포와 포고령 발령, 군·경을 동원한 국회 통제 시도 등으로 이뤄진 내란행위에 해당한다"며 "권력 핵심부가 주도한 '위로부터의 내란'이자, 친위 쿠데타의 성격을 가진다"고 밝혔다. 이어 "국제사회에서 대한민국의 위상을 훼손하고 수십 년간 쌓아온 민주주의 성과를 위협한 중대한 범죄"라며 "비상계엄이 조기에 실패한 것은 시민과 국회의 대응 덕분일 뿐, 피고인들의 행위가 가볍다고 볼 수는 없다"고 지적했다. 아울러 "피고인은 수사기관과 법정에서 서슴없이 허위 진술하거나 '아무런 기억이 나지 않는다'고 진술했다"며 "신문 과정에서 '많은 책임감을 느끼고 죄송하다'고 했으나, 이런 태도에 비추어 그 진정성을 인정하기 어렵다"고 판시했다. [서울=뉴스핌] 사진공동취재단 = 12.3 비상계엄 해제 직후 안가 회동과 관련해 국회에서 위증한 혐의를 받는 이완규 전 법제처장이 22일 오후 서울 서초구 서울중앙지방법원에서 열린 1심 선고 공판에 출석하고 있다. 2026.06.22 photo@newspim.com 다만 김건희 여사로부터 서울중앙지검에 명품 가방 수수 사건 전담 수사팀이 구성된 경위를 파악해달라는 취지의 청탁을 받은 후 하급자에게 부적절한 지시를 내린 혐의(청탁금지법 위반)에 대해선 공소기각을 선고했다. 이 사건이 내란 특검법에서 정한 수사 대상에 해당하지 않으므로 특검에게 수사권과 공소권이 없다는 판단이다. 재판부는 같은 이유로 이 전 처장의 국회증언감정법 위반 혐의에 대해서도 공소기각을 선고했다. 내란 특검팀(특별검사 조은석)은 지난 4월 열린 결심공판에서 박 전 장관에게 징역 20년, 이 전 처장에게 징역 3년을 각각 구형한 바 있다. 장우성 특검보는 박 전 장관 1심 선고와 관련해 "위헌·위법한 비상계엄 선포를 막고 헌정질서를 수호해야 할 법무부 장관의 책무를 확인한 판결"이라며 "김건희 여사 수사무마 청탁금지법 위반 혐의와 이완규 전 법제처장 공소기각 부분은 종합특검 수사 대상 해당 여부를 검토해 인계할 수 있고, 이번 사건에 대한 항소 가능성은 낮다"고 말했다. pmk1459@newspim.com 2026-06-22 16:10
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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