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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 올해 노벨물리학상 제라르 무루 교수와의 추억

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나의 지도 교수, 그리고 올해 노밸물리학상 수상자 제라르 무루 교수

올해 노벨 물리학상 수상자로 아서 애슈킨 미국 벨연구소 박사, 제라르 무루 프랑스 에콜폴리테크니크 교수, 도나 스트리클런드 캐나다 워털루대 교수가 선정됐다. 이 소식을 접하고 나는 깜짝 놀랐다.

공동 수상자 가운데 한 사람인 제라르 무루(Gerard Mourou) 교수가 바로 필자의 박사학위 지도 교수이기 때문이다. 약 10년 전부터 후보라는 소식은 들었으나 막상 발표되고 나니 한편 놀라기도 하고, 또한 반갑고 영광스럽기도 하다. 약 30년 전의 추억이 떠올랐다. 

      김정호 KAIST 교수

제라르 무루 교수 팀은 극초단 펄스 레이저를 처음 개발하고 그 용용 분야를 개척했다. 그 팀이 개발한 레이저는 매우 짧은 시간을 갖는 펼스(Pulse) 레이저인데, 그 펄스의 크기가 팸토초 정도의 시간 단위의 크기이다. 그 레이저 펄스의 주기는 약 100MHz 정도 인데 그 이유는 레이저 공진기 거울간의 거리를 빛이 왕복하는 시간이 결정하기 때문이다. 레이저 펄스의 크기가 팸토초 크기라면, 그 시간은 놀랍게도 1000 조 분이 1초이다. 그 짧은 시간은 자연계에 존재하는 한계 시간이고 거의 ‘0’ 의 시간이라도 할 수 있다. 대부분의 자연계 현상이 정지한 시간이다.

그 펨토초 시간은 빛이 광속으로 전파하더라도 1 마이크로미터(백만 분의 1 미터) 밖에 전진하지 못하는 순간 정지의 시간이다. 이 시간은 광속의 빛도 정지한 시간이다. 이처럼 펨토초 레이저를 이용해서 빛도 정지한 이 시간대에 일어나는 다양한 물리, 화학 현상을 탐구할 수 있었다. 정지된 시간과 빛의 세계를 탐험할 기회를 제공한 셈이다. 전자, 원자, 분자도 정지시킬 수 있다. 이처럼 제라르 무루 교수는 자연과학과 공학의 신세계를 최초로 열었다고 본다. 그가 펨토초 레이저 연구를 제일 처음 시작했고, 30년 이상 지속적으로 꾸준히 진행했다. 그래서 노벨상을 받았다.

1980년대 제라리 무루 교수와 그 제자가 펨토초 레이저를 이용해 실험을 하고 있다. [출처: 로체스터 대학]

빛의 속도와 경쟁하는 피코초 반도체

한편 필자는 박사 학위 연구에서 이러한 펨토초 레이저를 이용해서 고속 반도체 소자의 특성을 측정하는 방법을 개발했다. 자연계에 머문 극한의 시간 기술을 공학과 접목해 기존의 전자 계측기로 측정할 수 없었던 펨토초 영역의 고속 반도체 현상을 측정할 수 있었다. 특히 반도체 위에서 전자파가 빛의 속도로 전파하는 영상을 영화 같이 찍을 수 있었다.

예를 들어, 우리가 영화를 만드는데 1초에 24장 정도의 사진을 찍고, 그것을 연속으로 보여주면 동영상이 된다. 그 때 영화 필름 속의 사진은 24분의 1초마다 1장씩 찍게 된다. 마찬가지로 펨토초 단위로 반도체 위에 전자파를 발생시키고, 그 전자파의 각종 현상을 영화처럼 측정한다.

발생 시간과 측정 시간을 팸초토 차이를 주면서 영상을 계속 얻는다. 그 시간 차이는 거울을 이용해 빛이 전파하는 시간으로 조절해서 달리한다. 거울을 1마이크로미터(1 백만 분의 1 미터)를 이동하면 빛의 시간을 펨토초 정도 지연 가능하다. 이렇게 반도체 공간에 분포한 전자파 사진을 찍고 매 펨토초 마다 시간 차를 두면서 계속 사진을 얻는다.

그리고 그 사진들을 나중에 쭉 이으면 전자파가 반도체 위에서 영화를 얻을 수 있다. 이렇게 보면 시간 공간에서 정지한 빛과 전자파의 세계를 영화로 구현해 보았다.

펨토초 레이저를 이용해서 반도체 위에서 전자파가 빛의 속도로 전파하는 모습을 측정한 영상의 한 장면. [출처: KAIST]

빛의 속도와 경쟁하는 고성능 반도체 시대 대비해야

시간이 한참 지난 지난 지금 필자는 고속 반도체와 패키지 설계 분야를 연구하고 있다. 인공지능과 빅데이터 시대에 필요한 고속, 고성능, 저전력 반도체 분야의 연구이다. 한편 박사학위를 받은 연구 분야를 벗어나 기간 산업과 가까운 분야를 하는 자부심을 갖고 있으면서 다른 한편으로 기초 연구에 대한 아쉬움이 교차한다.

지금 고속 반도체 GPU나 D램은 디지털 시계에 맞추어 빅데이터를 계산하고 저장하고, 주고 받는다. 이를 설계할 때 둘 사이의 신호 전파 지연시간(Latency)과 신호간의 시간 차이(Skew)를 피코초 단위로 줄여야 한다. 피코초(1조 분의 1초)는 펨토초의 1000 분의 1 초 시간이다. 펨토초 영역에서 연구하고 익숙하다 보니, 피코초는 당연히 조정 가능하고, 설계 가능하고 구현가능한 시간대라고 생각하게 되었다.

그리고 앞으로 펨토초 영역의 고성능 반도체도 설계할 수 있다는 상상이 된다. 모두 오래 전에 펨토초 과학과 공학을 경험해 보았기 때문이다. 이러한 경험이 상상력의 원천이 되고, 이로부터 다가오는 4차 산업혁명 시대를 위한 영감을 얻는다. 

엄청난 빅데이터 속도(Big data/s)에 대한 두려움이 없다.

빅데이터(Big data)도 중요하지만 빅데이터를 얼마나 빨리 주고 받을 수가 (Big data/s) 있는가에 대한 중요성을 보여주는 개념도. [출처: KAIST]

 

joungho@kaist.ac.kr     

      

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]  

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한국 야구, 일본 3-1 제압 금메달 [서울=뉴스핌] 유다연 기자=한국 야구대표팀이 2026 아이치·나고야 아시안게임 결승전에서 일본을 꺾었다. 아시안게임 5연패를 달성했다. 한국은 27일 일본 아이치현 도요하시 시민구장에서 열린 대회 야구 결승전에서 일본에 3-1로 승리했다. [서울=뉴스핌] 한국 야구대표팀이 27일 일본 아이치현 도요하시 시민구장에서 열린 대회 야구 결승전에서 일본에 3-1로 승리했다. [사진=KBO] 2026.09.27 willowdy@newspim.com 앞서 한국은 지난 25일 일본과 슈퍼라운드 1차전에서 타선이 침묵해 0-5로 패했지만, 이날 결승전에서 승리해 완패를 설욕했다. 이날 승리의 주역은 단연 선발로 나선 곽빈이다. 곽빈은 6.1이닝 동안 111개의 공을 던지며 4피안타 2사사구 9탈삼진 1실점(1자책점)을 기록했다. [서울=뉴스핌] 곽빈이 지난 17일 아시안게임 대표팀 소집 후 연습에서 몸을 풀고 있다. [사진=두산 베어스] 2026.09.27 willowdy@newspim.com 곽빈은 6회까지 이미 92개의 공을 던졌지만 7회에도 마운드에 올라가 투구를 이어갔다. 하지만 7회 1사 1, 2루 상황에서 3루수 사토 유키에게 적시타를 맞았다. 한국 벤치는 곽빈을 내리고 조병현을 대신 올렸다. 곽빈은 아쉬움을 감추지 못하며 마운드를 내려갔다. 곽빈은 지난 21일 처음 치른 대만과 조별리그 경기에서 6이닝 무피안타 2사사구 10탈삼진 무실점을 기록하며 승리를 챙겼다. 한국 야구 국가대표 류지현 감독은 가장 중요한 일전에 곽빈을 선발로 내세웠다. 곽빈은 100개가 넘는 혼신의 역투를 펼쳤지만, 이날 승리를 챙기지는 못했다. 이날 한국 타선은 초반부터 여러 차례 득점 기회를 맞았지만 이를 살리지 못했다. 2회 먼저 1점을 냈지만 7회까지 추가득점에 실패했다. 그 사이 7회 일본에 1-1 동점을 허용했다.  [서울=뉴스핌] 한국 야구대표팀이 27일 일본 아이치현 도요하시 시민구장에서 열린 대회 야구 결승전에서 일본에 3-1로 승리했다. [사진=대한체육회] 2026.09.27 willowdy@newspim.com 8회초 타선이 다시 집중력을 발휘했다. 김지찬의 2루타, 조형우의 희생번트, 김주원의 볼넷으로 만들어진 1사 1, 3루 상황에서 이번 대회 내내 부진했던 김도영이 내야 안타를 쳤고, 3루 주자가 역전 득점을 기록했다. 이어 문보경(LG)이 적시타를 날려 2루 주자 정준재를 홈으로 불러들여 3-1까지 달아났다. 8회말 김지찬 실책 속에 1사 2루 위기에 놓인 한국은 박영현을 기용했다. 박영현은 8회말 위기를 실점 없이 막아냈다. 9회에도 마운드에 올라 2사 이후 볼넷에 안타로 1,2루 실점위기에 놓였지만, 시바사키 마사토를 삼진으로 잡으며 경기를 끝냈다. 아시안게임 통산 7번째 금메달을 따낸 한국은 2010 광저우, 2014 인천, 2018 자카르타·팔렘방, 2022 항저우에 이어 5연속 아시아 정상에 올랐다. LG 김영우, 한화 문현빈, SSG 조형우 정준재, 삼성 배찬승 이재현, KT 소형준 오원석, 롯데 최준용 김진욱, KIA 김도영 성영탁 박재현, 두산 최민석 박준순, 키움 김건희까지 이번 우승으로 병역 혜택을 받게 됐다. willowdy@newspim.com 2026-09-27 23:18
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女 핸드볼, 일본 꺾고 8년 만의 금메달 [서울=뉴스핌] 한지용 기자 = 한국 여자 핸드볼이 일본을 꺾고 8년 만에 아시안게임 정상에 복귀했다. 이계청 감독이 이끄는 한국은 27일 일본 아이치현 이나자와 엔트리오에서 열린 2026 아이치·나고야 아시안게임 여자 핸드볼 풀리그 최종전에서 일본을 27-23으로 제압했다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 여자핸드볼 국가대표. [사진=대한체육회] 2026.09.19 psoq1337@newspim.com 한국은 6전 전승, 승점 12로 금메달을 확정했다. 일본은 5승 1패(승점 10)로 은메달, 중국은 4승 2패(승점 8)로 동메달을 차지했다. 이번 대회 여자 핸드볼은 7개 팀이 한 차례씩 맞붙는 풀리그 방식으로 진행됐다. 한국과 일본은 나란히 5연승을 거두며 최종전에서 사실상의 금메달 결정전을 치렀다. 한국은 초반부터 주도권을 잡았다. 경기 시작 2분 만에 페널티 스로우로 먼저 실점했지만 류은희와 권한나의 연속 득점으로 곧바로 역전했다. 전반 9분에는 전지연이 수비에서 공을 빼앗은 뒤 김보은의 속공 득점으로 연결하며 6-3까지 달아났다. 일본이 골키퍼를 빼고 필드 선수를 추가하는 파워 플레이로 반격했지만, 한국은 굳건했다. 수비 성공 후 골키퍼 박새영이 빈 골문을 향해 직접 득점하며 9-7을 만들었다. '원포인트 골키퍼' 정진희도 교체 투입된 뒤 7m 스로우를 막아내며 힘을 보탰고, 한국은 전반을 16-12로 앞선 채 마쳤다. 후반 일본의 추격이 거셌다. 한국은 한미슬이 2분 퇴장을 세 차례 받아 코트를 떠나는 악재 속에서 24-22까지 쫓겼다. 그러나 승부처에서 다시 집중력을 발휘했다. 일본이 류은희를 중심으로 한 공격을 견제하자, 전지연과 강은혜가 득점을 보탰다. 박새영은 일본의 속공을 연달아 막아냈다. 류은희도 결정적인 득점을 추가하며 승기를 굳혔다. 이후 한국은 끝까지 리드를 지켜 27-23으로 경기를 마무리했다.  박새영은 전반에 7개와 후반 5개를 합쳐 12번이나 골을 막아 방어율 41%로 금메달 획득에 혁혁한 공을 세웠다. 베테랑 류은희도 이날 6골을 넣으며 힘을 보탰다.  이로써 한국은 2022 항저우 아시안게임 결승에서 일본에 19-29로 패했던 아픔도 씻어냈다. 한국 여자 핸드볼이 아시안게임 금메달을 차지한 것은 2018 자카르타·팔렘방 대회 이후 8년 만이다. 여자 핸드볼이 정식 종목으로 채택된 1990 베이징 대회 이후 한국은 이번 대회까지 통산 8번째 금메달을 수확했다. football1229@newspim.com 2026-09-27 20:04
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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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