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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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"음악 들으며 쉬어가요"…한강 달군 청년버스킹 [서울=뉴스핌] 정태이 기자 = 한강에서 가을 정취를 느끼며 음악을 즐길 수 있는 청년 버스킹 축제가 열렸다.  푸른 하늘과 선선한 바람이 부는 한강에 청년 음악가들의 선율이 흘러나왔다. 돗자리를 펴고 앉은 시민들은 음악에 맞춰 박수를 치고 몸을 흔들며 도심 속에서 잠시 휴식을 즐겼다. [서울=뉴스핌] 김예원 기자 = '비트박서' 잭브라이언이 17일 오후 서울 여의도 한강공원 녹음수광장에서 감엔터테인먼트 주최로 열린 '2026 한강 청년 버스킹 축제'에서 라이브 공연을 선보이고 있다. 2026.10.17 yeawon2@newspim.com 17일 오후 1시 서울 여의도한강공원 녹음수광장에서 감엔터테인먼트가 주최하고 서울특별시가 후원한 '2026 한강 청년 버스킹 축제 : DAY OFF SEOUL'이 막을 올렸다. 이날 축제에는 제4회 싱어송라이터 오디션 '히든스테이지'에 참여한 청년 뮤지션들을 비롯해 재즈밴드와 비트박서 등 다양한 장르의 음악가들이 무대에 올랐다. 선선한 바람이 불었지만, 한낮의 햇볕은 강했다. 그럼에도 한강에 특별히 마련된 공연장에 시민들의 발길이 이어졌다. 야외 공연장 주변에는 돗자리를 펴고 자리를 잡은 시민들이 하나둘 늘어났다. 반려견과 함께 나온 시민부터 아이를 업고 공연을 찾은 가족까지, 다양한 관객들이 한강의 가을 정취와 음악을 함께 즐겼다. 축제의 문은 김루꾸밴드가 열었다. 뉴올리언스 사운드를 기반으로 한 재즈 선율과 자작곡 '적당히 좀 예뻐' 등을 선보이자 시민들은 박수를 치고 멜로디를 흥얼거리며 호응했다. 공연이 끝날 무렵 앙코르 요청이 나오자 '유 아 마이 선샤인(You Are My Sunshine)'으로 화답했다. [서울=뉴스핌] 김예원 기자 = '히든스테이지 시즌4' 참가자 도이주가 17일 오후 서울 여의도 한강공원 녹음수광장에서 감엔터테인먼트 주최로 열린 '2026 한강 청년 버스킹 축제'에서 라이브 공연을 선보이고 있다. 2026.10.17 yeawon2@newspim.com 이어 도이주는 피아노 한 대와 목소리만으로 재즈와 인디 감성을 오가는 음악을 들려줬다. 어린 시절 가족과 함께했던 기억을 담은 미발매 자작곡도 선보이며 차분하게 무대를 채웠다. 비트박서 잭브라이언(Jackbryan)의 무대에서는 분위기가 한층 달아올랐다. 그는 입과 호흡만으로 여러 악기에서 나는 듯한 소리를 구현하며 '도파민'을 선보였고, 객석에서는 "잘한다"는 감탄과 박수가 잇따랐다. 무대를 지켜보던 시민들도 야외에서 음악을 즐기는 매력에 만족감을 나타냈다. 금천구에서 온 60대 김모 씨는 평소 남편과 한강을 자주 찾는다며 "날씨도 좋고 음악까지 들으니 평소보다 더 흥겹고 행복하게 느껴졌다"고 말했다. 이어 "실내 공연보다 이렇게 야외에서 즐기는 공연을 더 좋아한다"며 "향수 체험 같은 프로그램도 함께할 수 있어 좋았고, 다음에도 이런 행사가 열리면 다시 오고 싶다"고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 김예원 기자 = '2026 한강 청년 버스킹 축제'이 열린 17일 오후 서울 여의도한강공원 녹음수 광장에서 시민들이 현장 체험 부스에서 기념사진을 촬영하고 있다2026.10.17 yeawon2@newspim.com 경기도 성남에서 어머니와 함께 온 40대 정모 씨는 지인을 통해 한강에서 축제가 열린다는 소식을 듣고 현장을 찾았다. 그는 "지금까지 본 공연 중에서는 비트박스 무대가 가장 인상 깊었다"며 "실내보다 날씨 좋은 날 야외에서 음악을 듣는 게 더 좋은 것 같다"고 말했다. 다만 "조금만 멀어져도 공연 소리가 잘 들리지 않아 아쉬웠다"며 "이런 행사가 더 많이 알려졌으면 좋겠다"고 음향과 홍보에 대한 의견도 전했다. 시민들의 호응 속에 무대는 계속됐다. 무대 중후반에는 '히든스테이지' 대상 수상자인 심각한 개구리가 무대에 올랐다. 그는 "날씨와 어울리는 노래도 준비했으니 끝까지 잘 즐겨주셨으면 좋겠다"고 관객들에게 인사를 건넸다. [서울=뉴스핌] 김예원 기자 = '히든스테이지 시즌4' 대상 수상자 심각한 개구리가 17일 오후 서울 여의도 한강공원 녹음수광장에서 감엔터테인먼트 주최로 열린 '2026 한강 청년 버스킹 축제'에서 라이브 공연을 선보이고 있다. 2026.10.17 yeawon2@newspim.com 최근 '히든스테이지'에서 대상을 받은 곡 '추락한 개구리'를 발매했다는 소식도 전했다. 심각한 개구리는 "공부를 하거나 취업을 준비하는 등 자신이 원하는 무언가를 이루기 위해 열심히 노력해도 원하는 결과가 나오지 않을 때가 있고, 살다 보면 예상하지 못한 일들이 벌어지기도 한다"며 "그런 순간들을 잘 이겨내고 서로 손을 잡으며 함께 살아가자는 마음을 담았다"고 곡에 담긴 의미를 설명했다. 이어 마지막 순서에는 '히든스테이지' 최우수상 수상자 윤태경이 무대에 올라 축제의 대미를 장식했다. 윤태경은 "10년 전 '슈퍼스타K5'를 통해 데뷔한 뒤 한강공원에서 버스킹을 하며 목청껏 노래하다 종종 민원 때문에 쫓겨나기도 했다"며 "이렇게 멋진 무대에서 마지막 순서의 주인공처럼 노래할 수 있어 기분이 좋다. 호응을 잘해주시는 분들께 맛있는 선물도 드릴 테니 공연을 재미있게 즐겨달라"고 웃으며 말했다. [서울=뉴스핌] 김예원 기자 = '히든스테이지 시즌4' 최우수상 수상자 윤태경이 17일 오후 서울 여의도 한강공원 녹음수광장에서 감엔터테인먼트 주최로 열린 '2026 한강 청년 버스킹 축제'에서 라이브 공연을 선보이고 있다. 2026.10.17 yeawon2@newspim.com 공연장 한쪽에는 시민들이 직접 참여할 수 있는 체험 공간도 마련됐다. '서울의 향을 찾아서 2.0'에서는 초량·후암·연희·성수·삼청·도화·낙원 등 서울의 지역을 모티브로 한 향을 직접 시향할 수 있었다. 시민들은 여러 향을 맡아본 뒤 원하는 향을 선택해 받을 수 있다. 친구들과 시험을 마친 뒤 기분 전환을 위해 용인에서 왔다는 17세 이모씨도 공연과 체험을 함께 즐겼다. 이들은 "멀리 있다가 음악 소리가 들려서 와봤는데 노래를 다 잘하시는 것 같다"며 "향수 체험도 해보려고 한다. 연희와 낙원 향이 마음에 든다"고 말했다. [서울=뉴스핌] 김예원 기자 = '2026 한강 청년 버스킹 축제'이 열린 17일 오후 서울 여의도한강공원 녹음수 광장에서 시민들이 현장 체험 부스(서울의 향을 찾아서, 한강로 사진관)를 둘러보고 있다2026.10.17 yeawon2@newspim.com 이어 "다음에도 이런 행사가 열린다면 친구들과 또 오고 싶다"며 "공연뿐 아니라 다양한 체험을 함께 할 수 있어서 좋은 것 같다"고 덧붙였다. 음악과 한강의 풍경, 청춘에게 전하고 싶은 문장을 엽서에 적어 남기는 '한강 사운드 엽서'도 운영됐다. 축제 현장의 순간을 사진으로 남길 수 있는 '한강 포토 스테이션'도 마련됐다. 시민들은 공연을 감상하는 데 그치지 않고 향과 사진, 엽서 등 다양한 체험을 즐기며 가을 한강에서의 시간을 이어갔다. taeyi427@newspim.com 2026-10-17 17:14
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이형일 "반도체 호황에 올해 성장률 3% 중반" [방콕(태국)=뉴스핌] 오종원 기자 = 반도체 호황에 힘입은 수출·설비투자 확대가 올해 한국 경제의 성장률을 3% 중반까지 끌어올릴 수 있다는 이형일 부총리 겸 재정경제부 장관의 진단이 나왔다. 이 부총리는 설비투자 확대가 생산성 향상으로 이어지면서 잠재성장률도 하락 추세에서 벗어나 반등할 시점이 가까워졌다고 봤다. 19일 재경부에 따르면 이 부총리는 지난 16일(현지시간) 국제통화기금(IMF)·세계은행(WB) 연차총회 참석차 찾은 태국 방콕 퀸시리낏 컨벤션센터(QSNCC)에서 한국 동행기자단 간담회를 열고 이 같은 견해를 밝혔다. ◆ 수출·설비투자 호조..."잠재성장률 반등 임박" 이 부총리는 3분기 국내총생산(GDP) 공식 통계 발표를 앞두고 수출과 설비투자가 양호한 흐름을 보이고 있다는 점에 주목했다. 상반기에 이어 3분기에도 성장세가 뒷받침되면 연간 성장률이 예상보다 높아질 수 있다는 판단이다. 이 부총리는 지난 16일(현지시간) 국제통화기금(IMF)·세계은행(WB) 연차총회 참석차 찾은 태국 방콕 퀸시리낏 컨벤션센터(QSNCC)에서 한국 동행기자단 간담회를 진행하고 있다. [사진=재정경제부] 2026.10.19 jongwon3454@newspim.com 그는 올해 성장률이 IMF 전망치인 3.3%를 웃돌 것으로 예상하면서 "남은 기간 대외적인 새로운 이벤트가 발생해 큰 영향을 주는 게 아니라면 3% 중반도 가능할 수 있겠다"고 말했다. '3% 중반'의 구체적인 범위를 묻는 추가 질문에는 3.4~3.6%를 의미한다고 설명했다. 정부는 앞서 지난 7월 발표한 '하반기 경제성장전략'에서 올해 성장률 전망치를 2.0%에서 3.0%로 상향 조정한 바 있다. 잠재성장률에 대해서도 반등 가능성을 제시했다. 반도체 수요에 비해 공급이 부족해 격차를 메우기 위한 투자가 이어지고 있으며, 이 같은 설비투자 호조가 내년에도 지속될 수 있다는 설명이다. 이 부총리는 "최근 성장세나 성장 구성을 보면 잠재성장률이 계속 하락하는 추세를 벗어나 반등할 수 있다고 생각한다"며 "그 시기가 다가오고 있고, 어찌 보면 임박했다고도 생각한다"고 밝혔다. 설비투자 확대가 시차를 두고 생산성을 높여 경제의 기초적인 성장 능력을 끌어올릴 수 있다는 취지다. 다만 구체적인 잠재성장률 수준은 외부 기관의 추계 결과를 지켜봐야 한다고 덧붙였다. 16일(현지시간) 태국 방콕 QSNCC에서 한국 동행기자단 간담회가 진행되는 모습. [사진=재정경제부] 2026.10.19 jongwon3454@newspim.com ◆ 경제전망 연 3회 검토...하반기 성장전략도 변화 예고 정부의 경제전망 발표 방식도 손질할 뜻을 밝혔다. 현재 연말과 이듬해 6월 말~7월 초에 전망을 발표하는 방식을 바꿔, 내년부터 전망 횟수를 늘리는 방안을 검토하고 있다. 이 부총리는 경제 여건이 빠르게 변하는 상황에서 연 2회 전망이 적절한지 고민하고 있다며 "내년부터는 전망을 좀 더 자주 해야겠다는 생각"이라고 말했다. 구체적으로는 연말에 다음 해 경제전망을 발표한 뒤 해당 연도에 두 차례 수정·보완해 총 세 번 제시하는 방안을 거론했다. 분기별 발표를 뜻하는 것은 아니며, 추가 전망을 언제 내놓을지는 더 검토해야 한다고 설명했다. 이에 따라 하반기 경제성장전략의 구성과 발표 방식도 달라질 수 있다. 연말에는 경제 운용 방향과 주요 정책과제를 종합적으로 제시하되, 중간 전망에서는 달라진 여건에 맞춰 보완이 필요한 분야의 대책을 마련하겠다는 구상이다. 이 부총리는 "대규모 작업을 한 번 더 하기보다는 경제전망을 좀 더 정확하게 하고, 추가적인 보완이 필요한 부분에 대응방안을 내는 쪽이 바뀐 현실에 맞는 것 같다"고 설명했다. 이어 "지금 생각이 연말까지 그대로 가면 '하반기'라는 이름의 경제성장전략은 내년에는 보기 어렵지 않을까 생각한다"고 덧붙였다. jongwon3454@newspim.com 2026-10-19 10:00
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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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