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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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얌체 체납차량 번호판 뗀다 [서울=뉴스핌] 이경화 기자 = 서울시는 9일 25개 자치구, 경찰청, 한국도로공사와 함께 자동차세·과태료, 고속도로 통행료를 상습적으로 납부하지 않으면서 고속도로를 이용하는 비양심 체납 차량에 대해 대대적인 단속을 실시한다. 합동 단속은 서울 진입로 톨게이트 고정 단속과 서울시 전역에서 이동 단속을 병행하며, 관계기관의 체납정보와 행정력을 결집하고 총 180여 명 인력과 차량 40대를 동원해 동시에 진행된다. 톨게이트 합동단속 [사진=서울시] 서울시에서는 38세금징수과 조사관뿐만 아니라 주차계획과 단속원, 자치구 영치 담당자가 참여한다. 번호판 판독기 탑재 차량 38대, 경찰 순찰차 1대, 견인차 1대 등이 투입된다. 단속대상은 2회 이상 자동차세 체납 차량, 속도·신호위반 과태료 30만원 이상인 차량, 고속도로 통행료 20회 이상 미납 등 상습적 체납 차량 등이다. 서울시에 등록된 자동차는 2026년 4월 말 기준 약 316만 대며, 이중 자동차세를 체납한 차량은 16만 대(5.1%), 체납액은 391억 원으로 확인됐다. 버스전용차로 위반 과태료 체납 차량은 체납액 30만원 이상, 60일 초과 기준 약 4300여 대고, 체납액은 34억 원에 이른다. 과속·신호 위반 등으로 발생한 서울경찰청 교통과태료 누적 체납액은 1925억 원(2025년 12월말 기준)에 달하고, 최근 5년간 고속도로 통행료 미수납액은 291억 원에 이른다. 상습 체납 차량에 대해서는 10배의 부가 통행료를 징수하고 있다. 단속 현장에서 체납 차량이 적발될 경우 시민들의 준법의식을 높이고 자발적인 납부문화를 확산하기 위해 우선 납부를 독려하고, 납부가 이루어지지 않으면 즉시 번호판을 영치하거나 차량을 견인할 예정이다. 서울시는 고액·상습 체납차량에 대해서는 지방세징수법 제56조·제71조에 따라 강제 견인 후 공매처분한다.  이번 단속에 참여한 관계자들은 "교통 법규 위반으로 부과된 과태료와 고속도로 이용에 따른 통행료는 반드시 납부해야 하는 금액"이라며 "과태료와 통행료를 제때 납부하는 것이 도로의 안전과 질서를 지키는 기본이라는 인식이 시민들에게 널리 자리잡기를 바란다"고 밝혔다.  박경환 서울시 재무국장은 "납세는 대한민국 국민이라면 누구나 지켜야 할 의무이자 사회적 책임이다. 성실하게 세금납부를 하는 시민이 상대적 박탈감을 느끼지 않도록 적극적인 체납징수활동을 펼치겠다"고 전했다.  kh99@newspim.com 2026-06-09 06:00
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카카오 노조, 10일 부분 파업 예고 [서울=뉴스핌] 정승원 기자 = 정부가 카카오 노동조합의 파업 예고에 대한 대비에 나섰다. 카카오 노조의 파업으로 카카오톡과 카카오맵 등 카카오 서비스가 멈춰 불편을 주는 것을 방지하겠다는 것이다. 과학기술정보통신부는 지난 8일 오후 세종청사에서 카카오 노조의 파업 예고에 대비한 카카오 측과의 점검 회의를 개최해 서비스 연속성 및 안정성 확보 방안을 점검했다. 국화학섬유식품산업노동조합 카카오지회는 지난달 20일 판교역 광장에서 투쟁결의대회를 개최하고 성과급제 개선을 촉구했다. [사진= 정승원 기자] 앞서 전국화학섬유식품산업노동조합 카카오지회(카카오 노조)는 오는 10일 부분 파업과 함께 판교역 집회를 예고한 바 있다. 회의에는 최우혁 과기정통부 정보 보호 네트워크정책실장과 카카오 서영훈 부사장이 참석했으며 카카오톡, 카카오맵 등 국민 생활과 밀접한 주요 디지털 서비스의 안정적 운영을 위한 대응 방안과 비상 대응체계 등을 논의했다. 양측은 서비스의 운영 상황을 지속해서 점검(모니터링)하고 장애 발생 시 신속한 상황 공유와 대응이 이뤄질 수 있도록 협력체계를 유지하기로 했다. 최우혁 과기정통부 정보보호네트워크정책실장은 "국민 다수가 이용하는 디지털 이음터(플랫폼) 서비스의 안정성은 매우 중요한 사안"이라며 "국민 불편이 발생하지 않도록 서비스 연속성과 안정성 확보에 최선을 다해 줄 것을 당부했다"고 밝혔다. 과기정통부는 앞으로도 주요 디지털 서비스의 운영 상황을 면밀히 점검하고 국민 생활에 영향을 미칠 수 있는 서비스 장애 예방 및 대응에 만전을 기할 계획이다. origin@newspim.com 2026-06-09 08:31
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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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