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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]  

[뉴스핌 베스트 기사]

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30대女, 철원 민통선 넘어 GOP 철책 끊었다고? [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자 = 강원도 철원에서 30대 여성이 민간인출입통제선(민통선)을 넘어 최전방 일반전초(GOP) 철책까지 접근해 광망(철조망 감지 센서)을 절단했다가 군에 붙잡혔다. 민통선 진입 이후 약 20시간 동안 군 감시망은 이 여성의 이동을 추가로 포착하지 못했다. 합동참모본부는 26일 "우리 군은 전날(25일) 강원도 철원군 GOP 이남 민통선 이북 지역에서 군 경계시설물에 무단 접근한 미상 인원의 신병을 확보해 관계기관과 정확한 경위를 조사 중"이라고 밝혔다. 성일종 국민의힘 의원(왼쪽)이 26일 국회에서 열린 국방위원회 국방부 등 종합감사에서 진영승 합동참모의장에게 철원 민통선 무단 진입 사건에 대해 질의하고 있다. [사진=국회방송 화면 캡처] 2026.10.26 gomsi@newspim.com 합참에 따르면, 이 여성은 24일 오후 철원 지역 민통선 이북으로 무단 진입했다. 이후 계속 북상해 25일 오전 GOP 철책에 접근, 광망을 절단했다. 군과 관계기관의 합동조사 결과 현재까지 대공 혐의점은 나오지 않았다. 이날 국회 국방위원회의 국방부 종합 국정감사에서도 이 사안이 도마에 올랐다. 국민의힘 성일종 의원은 "24일 키 158㎝밖에 안 되는 30대 여성에게 우리 GOP가 뚫린 걸 알고 있느냐"고 물었다. 강신철 국방부 장관이 "민통선을 통과해 들어온 것"이라고 답하자, 성 의원은 "그게 뚫린 것"이라고 질책했다. 강 장관은 "GOP 광망이 절단된 걸 아느냐"는 질의에 "보고받았다"고 했다. 성 의원은 24일 오후부터 25일 오전까지 20여 시간 동안 이 여성이 폐쇄회로(CC) TV에 식별되지 않은 이유도 따져 물었다. 진영승 합참의장은 "토요일(24일) 오후 민통선 지역에서 인원을 확인했고, 신병 확보 작전 중에는 추가로 CCTV에 탐지된 적이 없다"고 설명했다. gomsi@newspim.com 2026-10-26 11:53
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SK하이닉스, 추가 주주환원 28일 발표 [서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = SK하이닉스가 오는 28일 3분기 실적 발표와 함께 추가 주주환원 정책을 공개한다. 분기 영업이익이 77조원에 육박할 것으로 예상되는 가운데 주가가 고점 대비 절반 이상 하락하면서 대규모 이익을 주주에게 얼마나 돌려줄지 관심이 쏠리고 있다. 특히 일본 반도체 기업 키옥시아 투자 차익을 활용한 특별배당 가능성이 주목받고 있다. SK하이닉스는 26일 추가 주주환원 방안을 이사회 결의를 거쳐 오는 28일 3분기 실적 발표에서 공개할 예정이라고 공시했다. 이번 발표에서는 키옥시아 지분 매각으로 확보한 투자 차익의 활용 여부가 주요 관심사다. 앞서 SK하이닉스가 약 20조원으로 추산되는 키옥시아 투자 차익 가운데 16조원 가량을 특별배당으로 지급하는 방안을 추진하고 있는 것으로 알려졌다. 이에 대해 SK하이닉스는 "주주가치 제고를 위해 다양한 주주환원 방안을 검토하고 있으나 현재까지 확정된 사항은 없다"고 설명했다. 경기 이천시 SK하이닉스 본사의 모습. [사진 = 뉴스핌DB] 주주환원 확대에 대한 기대감은 역대 최대 실적 전망과 맞물려 있다. 금융정보업체 에프앤가이드에 따르면 SK하이닉스의 3분기 매출액과 영업이익 전망치는 각각 98조2257억원, 76조9640억원이다. 영업이익은 지난해 같은 기간보다 약 576% 증가한 수준이다. 인공지능(AI)용 고대역폭메모리(HBM) 수요 확대와 범용 메모리 가격 상승이 실적 개선을 이끈 것으로 분석된다. 반면 주가는 최근 가파른 조정을 받았다. 지난 23일 SK하이닉스 주가는 127만7000원에 거래를 마쳐 종가 기준 고점 대비 약 56% 하락했다. AI 투자 수익성에 대한 우려와 외국인 매도세 등이 주가에 부담으로 작용했다. SK하이닉스는 지난 21일 약 40조원 규모의 자사주 매입을 당초 계획보다 한 달가량 앞당겨 마쳤다. 취득한 주식은 전량 소각할 예정이다. 회사는 앞서 2025~2027년 누적 잉여현금흐름(FCF)의 50% 이상을 주주에게 환원하겠다는 방침도 제시했다. 주가 하락으로 주주들의 손실이 커지는 상황에서 임직원들에게는 역대급 성과급이 지급될 것으로 예상되면서 주주환원 확대에 대한 요구도 높아질 전망이다. SK하이닉스는 연간 영업이익의 10%를 성과급 재원으로 활용하는 제도를 운영하고 있다. 올해 사상 최대 실적이 예상되는 만큼 내년 직원 1인당 수억원대 성과급이 지급될 가능성이 거론된다. 반면 주가는 고점 대비 절반 이상 하락하면서 실적 개선의 성과를 주주들이 체감하기 어려운 상황이다. 이번 주주환원 정책이 임직원 보상과 주주 이익 사이의 간극을 좁힐 수 있을지도 관심사다. 대규모 설비투자와 주주환원을 병행하기 위한 재원 운용도 과제다. SK하이닉스는 최근 미국 낸드플래시 자회사 솔리다임의 기업공개(IPO) 검토를 중단했다. 외부 자본 유치 대신 자체 자금을 활용한 투자 부담이 커질 수 있는 만큼 이번 발표에서 향후 투자와 주주환원의 균형을 어떻게 맞출지도 관심이 모인다. syu@newspim.com 2026-10-26 10:38
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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.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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