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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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KT, 롯데 꺾고 5년 만에 정규시즌 우승 *AI를 활용해 정리한 경기 내용입니다. 상단의 'AI MY 뉴스' 로그인을 통해 뉴스핌의 차세대 AI 콘텐츠 서비스를 활용해보기 바랍니다. [서울=뉴스핌] 한지용 기자 = 프로야구 KT 위즈가 로건 앨런의 8이닝 무실점 역투와 장준원의 멀티홈런에 힘입어 롯데 자이언츠를 완파하고 5년 만에 정규시즌 정상에 올랐다. KT는 5일 수원 KT위즈파크에서 열린 2026 신한 SOL KBO리그 정규시즌 롯데와의 홈경기에서 9-0으로 승리했다. [서울=뉴스핌] KT의 좌완 외국인 선발 투수 로건 앨런. [사진=KT 위즈] 6연승을 달린 KT는 시즌 86승 5무 49패를 기록했다. 같은 날 2위 삼성 라이온즈가 두산 베어스에 패하면서 KT는 남은 경기 결과와 관계없이 정규시즌 1위를 확정했다. KT가 정규시즌 우승을 차지한 것은 통합우승을 달성했던 2021년 이후 5년 만이자 구단 통산 두 번째다. 한국시리즈 직행 티켓도 손에 넣으면서 두 번째 통합우승에 도전하게 됐다. KT는 1회말부터 롯데 마운드를 거세게 몰아붙였다. 1사 후 최원준이 좌전 2루타를 날렸고, 김현수가 우전 안타로 출루해 1, 3루를 만들었다. 이어 샘 힐리어드가 우전 적시 2루타를 터뜨려 선취점을 뽑았다. 장성우가 볼넷을 골라 만루가 된 뒤 김상수가 좌전 2타점 2루타를 날렸다. KT는 단숨에 3-0으로 앞섰다. 공격은 계속됐다. 허경민의 땅볼로 2사 2, 3루가 된 뒤 한승택이 3루수 방면 적시 내야안타를 기록해 한 점을 더 보탰다. 이어 장준원이 롯데 선발 김진욱을 상대로 왼쪽 담장을 넘기는 3점 홈런을 터뜨렸다. 장준원의 시즌 6호포였다. KT는 1회에만 대거 7점을 뽑아 일찌감치 승기를 잡았다. KT는 6회말 다시 장준원의 한 방으로 점수를 보탰다. 1사 주자 없는 상황에서 장준원이 다시 왼쪽 담장을 넘기는 솔로 홈런을 터뜨렸다. 시즌 7호포이자 이날 두 번째 홈런이었다. KT는 8-0까지 달아났다. 7회말에는 안현민이 선두타자로 나서 가운데 담장을 넘기는 솔로 홈런을 쏘아 올렸다. 안현민의 시즌 14호포로 KT는 9-0을 만들었다. 마운드에서는 로건이 롯데 타선을 압도했다. 로건은 8이닝 동안 110개의 공을 던지며 7피안타 무사사구 14탈삼진 무실점으로 롯데 타선을 봉쇄했다. 여러 차례 주자를 내보냈지만 위기마다 삼진을 잡아내며 단 한 점도 허용하지 않았다. KT는 초반 대량 득점과 로건을 앞세워 끝까지 리드를 지켰고, 9-0 승리와 함께 정규시즌 우승을 확정했다.  [서울=뉴스핌] KT 내야수 장준원. [사진=KT 위즈] KT 선발 로건은 시즌 7승(5패)째를 거뒀다. 타선에서는 장준원이 3타수 2안타(2홈런) 4타점으로 승리를 이끌었다. 1회 3점 홈런으로 대량 득점을 완성했고 6회에는 솔로 홈런을 추가했다. 안현민은 시즌 14호 홈런을 포함해 2안타 1타점을 기록했고 김상수는 2타점, 힐리어드도 선제 적시타로 힘을 보탰다. 롯데 선발 김진욱은 4이닝 동안 86개의 공을 던지며 9피안타(1피홈런) 1사사구 1탈삼진 7실점으로 시즌 9패(6승)째를 떠안았다. 롯데 타선도 7안타를 기록했지만 로건을 상대로 득점하지 못했다. 2015년 KBO리그 10번째 구단으로 출발한 KT는 2021년에 이어 다시 한국시리즈에 직행했다. 5년 전 창단 첫 통합우승을 달성했던 KT는 이제 구단 통산 두 번째 한국시리즈 우승을 노린다. *위 내용은 생성형 AI로 작성한 경기 상보 [명령어 : 10월 5일 수원 KT-롯데 경기 내용을 정리해줘=CHAT GPT] football1229@newspim.com 2026-10-05 17:14
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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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