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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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7월까지 계란 2112만개 수입 [세종=뉴스핌] 김기랑 기자 = 계란 가격 상승세가 이어지는 가운데 정부가 미국산·태국산 신선란 2112만개를 추가 공급하는 등 수급 안정 대책을 확대한다. 또 계란 가공품 할당관세 물량을 두 배로 늘리고 적용 기간도 연말까지 연장할 예정이다. 농림축산식품부는 계란 생산 감소에 따른 가격 상승으로 소비자 부담이 커지고 있는 상황을 고려해 신선란 공급을 확대한다고 19일 밝혔다. 농식품부는 7월까지 미국산과 태국산 신선란 약 2112만개를 시장에 공급할 계획이다. 매주 448만개 이상을 순차적으로 도입해 이마트와 롯데마트 등 대형 유통업체에 우선 공급하고, 중소 유통업체를 통해 동네 빵집과 슈퍼마켓 등에도 공급할 예정이다. 9일 서울시내 한 대형마트를 찾은 소비자가 계란을 고르고 있다. [사진=뉴스핌DB] 우선 이번 주말부터 미국산 신선란 112만개를 이마트와 롯데마트에서 순차적으로 판매한다. 정부는 계란 가공품 수입 확대를 위해 할당관세 적용 기간을 기존 6월에서 12월까지로 연장하고, 적용 물량도 4000톤(t)에서 8000t으로 늘릴 방침이다. 농식품부는 지난해 겨울 발생한 고병원성 조류인플루엔자(HPAI)로 인한 산란계 살처분과 사육밀도 개선 등의 영향으로 계란 생산량이 감소하면서 가격 상승세가 이어지고 있다고 설명했다. 실제 계란 산지가격은 6월 중순 기준 특란 30구당 6263원으로 평년보다 24.1%, 지난해보다 8.5% 각각 높다. 소비자가격도 7506원으로 평년 대비 9.3%, 전년 대비 7.1% 각각 상승한 상태다. 다만 수급 여건은 점차 개선될 것으로 전망된다. 6월 산란계 사육 마릿수는 7879만수로 평년보다 4.6%, 지난해보다 0.4% 각각 증가했다. 1~5월 병아리 입식도 전년보다 12.8% 늘어 7월 일일 계란 생산량은 4900만개 수준까지 회복될 것으로 예상된다. 농식품부는 생산 회복 효과가 실제 시장 공급과 가격 안정으로 이어지기까지 시간이 필요한 만큼 할인 지원 사업 확대와 농협 납품단가 인하를 병행하고, 여름철 폭염에 따른 수급 불안에 대비해 신선란 수입 물량 추가 확대도 검토하고 있다. 이재식 농식품부 축산정책관은 "국내 산란계 마릿수는 꾸준히 증가하고 있으며 계란 생산도 점차 회복되고 있다"며 "국내 생산 기반 확충과 농가 경영 안정을 지원하는 한편, 소비자 물가 안정을 위해 수급 상황을 면밀히 점검하고 필요한 조치를 신속히 추진하겠다"고 강조했다. rang@newspim.com  2026-06-19 11:00
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'군기누설' 김용현 1심 징역 3년 [서울=뉴스핌] 박민경 기자 = 12·3 비상계엄 당시 노상원 전 국군정보사령관에게 정보사 명단을 전달한 혐의로 기소된 김용현 전 국방부 장관이 1심에서 징역 3년을 선고받았다. 서울중앙지법 형사합의21부(재판장 조순표)는 19일 김 전 장관의 군형법상 군기누설 및 개인정보보호법 위반 혐의 사건의 1심 선고기일을 열었다. 서울중앙지법 형사합의21부(재판장 조순표)는 19일 12·3 비상계엄 당시 노상원 전 국군정보사령관에게 정보사 명단을 전달한 혐의로 기소된 김용현 전 국방부 장관의 1심에서 징역 3년을 선고했다. 사진은 김 전 장관. [사진=뉴스핌 DB] 재판부는 양형이유에 대해 "피고인은 국방부 장관으로서 군사기밀과 군인의 개인정보를 보호할 책임이 있는 위치에 있었고, 누구보다 군사기밀과 특수임무 수행 인력의 신상정보 보호 필요성을 잘 알고 있었다"며 "그럼에도 민간인인 노상원이 관련 인적사항에 접근할 수 있도록 하는 데 결정적인 역할을 했다"고 지적했다. 그러면서 "이 사건 군기누설 범행에 대해 피고인에게 가장 엄중한 책임을 묻지 않을 수 없다"며 "나아가 아무런 실체적 요건을 갖추지 못한 계엄이 선포 단계에 이르는 동력 중 하나가 됐고, 단순한 군기누설이나 개인정보보호법 위반을 넘어 위헌·위법한 계엄 선포라는 중대한 결과를 초래했다"고 판시했다.  pmk1459@newspim.com 2026-06-19 15:00
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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.
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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