전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 재계·경영

속보

더보기

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

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

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]

사진
"한국 유조선 7척 호르무즈에 갇혀" [서울=뉴스핌] 배정원 기자 = 중동 전쟁 여파로 국내 정유업계 원유 수송선 7척이 호르무즈 해협에 묶여 있는 것으로 파악됐다. 국회 외교통일위원회 여당 간사인 김영배 더불어민주당 의원은 5일 국회의원회관에서 열린 '중동 현황 및 대미 관세 협상 관련 현안 간담회'를 마치고 기자들을 만나 이같이 밝혔다. [서울=뉴스핌] 윤창빈 기자 = 한정애 더불어민주당 정책위의장이 5일 오전 서울 여의도 국회 의원회관에서 열린 중동 현안 관련 더불어민주당-재계 긴급 간담회에서 모두발언을 하고 있다. 2026.03.05 pangbin@newspim.com 김 의원은 "우리 기업 배 7척이 현재 호르무즈 해협에 묶여 있다고 한다"며 "1대가 큰 규모로 보면 200만 배럴 정도 싣고 있는데 이는 대한민국 전체 석유 하루 소비량이다. 그게 많게는 7척까지 묶여 있는 상황이라 대책이 필요하다는 기업들의 요구가 있었다"고 말했다. 구체적으로 "HD현대오일뱅크 배 2척, GS칼텍스 배 1척 등이 묶여 있는 상황"이라며 "회사 입장에서는 정부 비축분을 활용할 수 있는 방안이 있는지와 상황에 대해 계속 긴밀하게 협의했으면 좋겠다는 요청이 있었다"고 밝혔다. 김 의원은 "정부에서는 208일치 비축분이 있다고 하지만 이것이 아주 구체적인 현장의 요구와 맞물려 시나리오가 작성될 필요가 있다는 요구가 있었다"고 "또 가스, LNG의 경우에는 보관이 잘 안 되는 특성이 있기 때문에 다변화가 점검될 필요가 있다는 제안도 있었다"고 말했다. 이어 "현재는 가스 수요가 피크인 겨울이 지나 봄으로 들어가는 시기여서 국내적으로는 민간 수요 부분이 어느 정도 적어질 것으로 생각이 돼서 그나마 다행이다"고 덧붙였다.  jeongwon1026@newspim.com 2026-03-05 09:55
사진
미 잠수함, 이란 구축함 격침 [워싱턴=뉴스핌] 박정우 특파원 = 피트 헤그세스 미국 국방장관은 4일(현지시간) 미 해군 잠수함이 인도양 스리랑카 인근 해역에서 이란 해군 구축함을 어뢰로 격침했다고 밝혔다. 승조원 180명 가운데 수십 명이 실종된 것으로 알려으며, 스리랑카 당국은 현재까지 30여 명을 구조했다고 전했다. 헤그세스 장관은 이날 워싱턴 국방부 청사에서 연 브리핑에서 "미 해군 잠수함이 인도양에서 이란 해군 군함을 어뢰로 공격해 침몰시켰다"며 "이번 작전은 대(對)이란 군사 작전 확대의 일환"이라고 말했다. 그는 "이란 군함은 국제 수역에 있어 안전할 것이라 생각했겠지만, 대신 어뢰에 맞아 침몰했다"며 "2차 세계대전 이후 어뢰로 적함을 침몰시킨 첫 사례"라고 말했다. 헤그세스 장관은 이어 "미국은 결정적이고 파괴적이며 자비 없이 승리하고 있다"고 주장했다. 뉴욕타임스(NYT)는 스리랑카 정부가 침몰한 선박이 이란 해군 구축함 아이리스 데나호(IRIS Dena)라고 밝혔다고 보도했다. 비지타 헤라트 스리랑카 외무장관은 국회 보고에서 "아이리스 데나호는 스리랑카 영해 밖 남부 갈레(Galle) 인근 인도양 해역을 항해하던 중, 현지시간 오전 5시 8분 조난 신호를 보냈다"고 밝혔다. 헤라트 장관은 스리랑카 해군과 공군이 조난 신호를 접수한 뒤 함정과 항공기를 급파해 구조 작업을 벌였다고 했다. 그는 "중상을 입은 승조원 32명을 구조해 남부 해안 도시 갈레의 카라피티야 병원으로 이송했다"고 덧붙였다. 스리랑카 해군 대변인 부디카 삼파트 대위는 기자회견에서 "선체는 아직 보지 못했지만, 사고 해역에서 기름띠와 구명정을 확인했고, 주변 해역에서 떠다니는 시신도 발견됐다"고 말했다. 그는 "나머지 승조원들을 찾기 위한 해상·항공 수색 작업을 계속하고 있다"고 덧붙였다. 이번 사건은 스리랑카 영해 밖 공해상에서 발생했지만, 헤라트 장관은 "스리랑카는 국제 해상 수색 및 구조 협약의 서명국으로서 인도적 책임을 다하기 위해 개입했다"고 설명했다. 아이리스 데나호는 이란 해군이 운용하는 주요 구축함 가운데 하나로, 현지 매체와 스리랑카 당국은 이 군함에 약 180명의 승조원이 승선해 있었다고 전했다. 이 선박은 지난달 인도에서 열린 국제 해군 합동훈련에 참가했던 것으로 알려졌다. 미국과 이스라엘은 지난 주말 이란의 군사·안보 기구를 겨냥한 공습과 미사일 공격을 시작한 이후, 이란의 해군 거점과 함정들을 잇따라 공격하고 있다. 인도양 스리랑카 인근 공해상에서까지 이란 해군 구축함이 격침되면서, 전쟁이 이란 주변 해역을 넘어 원양으로 확전되는 양상이라는 평가가 나온다. 미국 국방장관 피트 헤그세스가 2026년 3월 2일(현지시간) 워싱턴 D.C. 펜타곤에서 미국·이스라엘의 대 이란 간 군사작전과 관련해 브리핑을 하고 있다. [사진=로이터 뉴스핌] dczoomin@newspim.com 2026-03-05 00:04
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

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.
안다쇼핑
Top으로 이동