전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 재계·경영

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 올해 노벨물리학상 제라르 무루 교수와의 추억

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

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]  

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
추석 연휴 내내 흐리고 비 소식 [서울=뉴스핌] 유재선 기자 = 올해 추석 연휴에는 흐린 날씨와 비 소식으로 밤에 보름달을 보기 어려울 전망이다.  기상청은 22일 정례 예보브리핑에서 연휴 첫날인 24일을 맑다가 추석 당일인 25일에는 흐린 날씨 속에서 일부 지역에 비가 내리겠다고 예보했다. 이번 추석에는 흐린 날씨가 계속되며 밤하늘이 두꺼운 구름에 가려 보름달을 보기 어려울 전망이다. [사진 = 뉴스핌DB] 현재 우리나라는 북쪽 고기압 영향으로 맑은 가운데 아침과 저녁에는 선선하고 낮에는 기온이 오르는 가을 날씨를 보이고 있다. 오는 24일부터 고기압 가장자리에 들면서 구름이 많은 날씨로 접어들겠다. 오는 25일 새벽부터 오전 사이에는 강원 동해안과 산지, 경북 북부 동해안에 비가 내리는 곳이 있겠다. 늦은 밤에는 중부지방부터 비가 시작되겠다. 기상청은 "구름 양이 점차 증가하고 다층운이 겹치면서 구름이 두꺼워진다"며 "중부지방에는 비가 시작되고 26일로 넘어가면서 남부지방에도 비가 내리기 때문에 이번 추석에는 보름달을 보기 어려울 것"이라고 설명했다. 오는 26일에는 중부지방과 남부지방이 모두 흐리겠다. 전날 밤부터 중부지방에서 내리던 비는 새벽까지 이어진 뒤 그치겠다. 다만 남쪽에서 저기압이 접근하면서 남부지방과 제주도를 중심으로 비가 내리겠다. 오는 27일에는 비를 몰던 저기압이 동쪽으로 빠져나가면서 제주도에만 오전까지 비가 내리겠다. 중부지방은 북쪽에서 다시 확장하는 고기압의 영향을 받아 구름이 많겠다. 흐린 날씨와 비 영향으로 연휴 기간 기온은 점차 낮아지겠다. 다음 주인 오는 29일 이후에는 우리나라 주변 기압골과 열대요란의 발달 위치 및 강도에 따라 비가 내릴 가능성이 있다. jason14@newspim.com 2026-09-22 14:53
사진
대미투자 1호 '텍사스 발전소' 국회 보고 [서울=뉴스핌] 송기욱 기자 = 정부가 대미 전략적 투자 1호 사업으로 검토 중인 미국 텍사스 복합화력발전소 사업에 대해 상업적 합리성이 있다고 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회에 보고했다. 야당인 국민의힘은 사업이 아직 개발 단계인 만큼 수익성과 향후 변수에 대한 보다 면밀한 검토가 필요하다는 입장을 전달했다. 국민의힘 소속인 김성원 국회 산업통상자원중소벤처기업위원장은 22일 정부의 대미 투자 관련 비공개 보고를 받은 뒤 기자들과 만나 "오늘 주된 안건은 텍사스 복합화력발전소 관련 보고였다"며 "그 외 원전 프레임워크와 알래스카 개발 관련 진행 상황에 대해서도 설명을 들었다"고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 장동규 기자 = 김성원 위원장이 12일 서울 여의도 국회에서 열린 제438회 국회(임시회) 제01차 산업통상자원중소벤처기업위원회 전체회의에서 의사봉을 두드리고 있다. 2026.08.12 jk31@newspim.com ◆"국회 동의까지는 특별법상 거론되지 않은 상황" 산자위 야당 간사를 맡고 있는 구자근 국민의힘 의원은 "정부에서는 텍사스 복합화력발전소와 관련해 20년간 상환 계획을 놓고 투자금 이상을 회수할 수 있어 상업적 합리성이 있다고 판단했다"고 설명했다. 구 의원은 "아직 개발 단계이기 때문에 이 과정에서 다른 어떤 변수가 있을지 우려 사항이 제기됐다"며 "상업적 합리성 부분에 있어서 신중을 기해야 한다고 전달했다"고 말했다. 김 위원장도 "정부에서는 상업적 합리성이 담보됐다고 하지만 그 점에 대해서 상당한 우려를 표했다"며 "앞으로 대미 협상 과정에서 좀 더 국익에 맞는 협상을 하기를 당부했다"고 말했다. 대미 투자 사업에 대한 국회 동의 필요성과 관련해 김 위원장은 "상업적 합리성이 담보됐다고 보고됐기 때문에 국회 동의까지는 특별법상 거론되지 않은 상황"이라고 설명했다. 대미 투자 관련 양해각서(MOU) 체결 시점은 아직 정해지지 않았다. 김 위원장은 "대미 협상 후 결정하기로 돼 있기 때문에 조만간 되리라고 생각하지만 아직 날짜가 정해진 것은 아니다"라고 말했다. 이날 구체적인 사업성 보고는 텍사스 발전소 사업을 중심으로 이뤄졌다. 원전과 알래스카 개발 사업에 대해서는 향후 별도 절차가 진행될 예정이다. 김 위원장은 추가 검증 필요성에 대해 "1호 사업에 대해서만 한 것"이라며 나머지 사업에 대해서는 "절차를 또 밟아야 한다"고 밝혔다. oneway@newspim.com 2026-09-22 12:20
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

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.
안다쇼핑
Top으로 이동