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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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임병택 시흥시장 무투표 당선 확정 [시흥=뉴스핌] 박승봉 기자 = 6·3 지방선거 경기 시흥시장 선거에서 더불어민주당 임병택 후보의 무투표 3선 당선이 사실상 확정됐다. 수도권 인구 50만 이상 대도시 기초단체장 선거에서 투표 없이 당선인이 결정되는 것은 지난 1995년 지방선거 도입 이후 처음 있는 일이다. 더불어민주당 시흥시장 임병택 예비후보 출근길 인사. [사진=임병택 시흥시장 예비후보 선거캠프] 15일 중앙선거관리위원회에 따르면 제9회 전국동시지방선거 후보 등록 마감 시한인 이날 오후 6시까지 시흥시장 선거에는 임병택 현 시장만이 단독으로 등록을 마쳤다. 경쟁 후보가 나타나지 않으면서 임 후보는 별도의 투표 절차 없이 선거일에 당선인 신분을 확정짓게 됐다. 이번 사태의 핵심은 제1야당인 국민의힘이 후보를 내지 못한 데 있다. 국민의힘 경기도당은 추가 공모를 세 차례나 연장하며 막판까지 '임병택 대항마'를 찾기 위해 총력을 기울였다. 공천관리위원회가 시흥시를 전략공천 지역으로 지정하고 함진규 전 한국도로공사 사장 등 중량감 있는 인물들에게 출마를 권유했으나 모두 고사한 것으로 알려졌다. 시흥은 과거 민선 4기 후반기 재·보궐 선거부터 현재까지 내리 민주당 계열 시장이 당선된 '보수 험지'로 분류된다. 특히 지난 21대 대선에서도 이재명 당시 후보가 경기도 내 최고 득표율(57.14%)을 기록했던 곳이라 국민의힘 입장에서는 후보 영입에 더욱 난항을 겪었다는 분석이다. 무투표 당선이 확실시된 임 후보는 이번 당선으로 '최연소 3선 시장'과 '수도권 첫 무투표 기초단체장 당선'이라는 전무후무한 타이틀을 얻게 됐다. 임 후보는 이날 자신의 SNS를 통해 "시흥시민들께서 만들어주신 역사다. 최선을 다하겠다"며 "재선 기간 물길을 바꿨다면, 이제는 그 물살을 타고 시흥을 정말 잘 사는 도시로 만들겠다"고 소감을 밝혔다. 그는 민선 9기 최우선 과제로 '국가 첨단 바이오 특화단지 완성'과 '배곧서울대병원 본공사 안착'을 꼽으며 시흥의 대전환을 완성하겠다는 포부를 피력했다. 공직선거법 제190조에 따라 단독 후보자가 된 임 후보는 공식 선거운동 기간 유세차나 확성기를 이용한 선거운동을 할 수 없다. 다만 후보자 신분은 유지하며 정책 설명 활동이나 자당 소속 시·도의원 후보들에 대한 지원은 가능하다. 지역 정가 관계자는 "거대 야당이 후보조차 내지 못한 것은 수도권 민심의 지형 변화와 인물난을 단적으로 보여주는 사건"이라며 "임 시장이 투표 없이 당선된 만큼, 향후 시정 운영에서 더욱 강력한 추진력을 얻게 될 것으로 보인다"고 전망했다. 1141world@newspim.com 2026-05-15 21:54
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李대통령 지지율 61%[한국갤럽] [서울=뉴스핌] 박찬제 기자 = 이재명 대통령 국정 지지율이 직전 조사보다 소폭 하락해 60%대 초반을 기록했다는 여론조사 결과가 15일 나왔다. 한국갤럽이 지난 12∼14일 전국 만 18세 이상 유권자 1011명을 대상으로 이 대통령의 직무수행에 관한 의견을 물은 결과 '잘하고 있다'는 응답은 61%로 집계됐다. 2주 전 조사 대비 3%포인트(p) 하락했다. 이재명 대통령이 14일 청와대 여민관에서 33차 수석보좌관회의를 주재하며 모두발언을 하고 있다. [사진=청와대] 반면 '잘못하고 있다'는 응답은 28%로 직전 조사 대비 2%p 올랐다. '의견 유보'는 11%로 집계됐다. 직무수행 긍정 평가 이유로는 '경제·민생'(26%)이 가장 높았다. 뒤이어 '외교'(10%), '전반적으로 잘한다'(7%) 순이었다. 부정평가 이유는 '과도한 복지·민생지원금', '도덕성 문제·본인 재판 회피'가 각각 10%로 가장 높았다. 뒤이어 '경제·민생·고환율'(9%), '전반적으로 잘못한다'(8%) 순이었다. 한국갤럽은 "2주 전과 비교하면 부정 평가 이유에서 도덕성 관련 지적이 늘었다"며 "이는 여당이 추진하는 윤석열 정권 조작 수사·기소 특검에 공소 취소 권한 부여 공방 영향으로 보인다"고 분석했다. 정당 지지도 조사에서는 더불어민주당이 45%, 국민의힘이 23%를 기록했다. 민주당은 직전 조사 대비 1%p 떨어진 반면 국민의힘은 2%p 올랐다. 조국혁신당은 2%, 개혁신당은 4%, 진보당은 1%의 지지도를 기록했다. 무당층 응답자는 24%로 집계됐다. 특히 민주당이 추진 중인 이른바 '조작기소 특검법'에 이 대통령 재판을 무효화할 수 있는 공소 취소 권한을 부여하는 것과 관련해서는 반대 의견이 더 많았다. '공소 취소 권한을 부여해야 한다'는 응답은 27%, '부여해선 안 된다'는 응답은 44%로 집계됐다. 의견 유보는 28%였다. 이번 조사는 무작위 추출된 무선전화 가상번호에 전화 조사원 인터뷰 방식으로 진행됐다. 자세한 내용은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다. pcjay@newspim.com 2026-05-15 11:06
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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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