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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]  

[뉴스핌 베스트 기사]

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삼성 페덱 vs KIA 네일, 1차전 선발 그대로 [서울=뉴스핌] 유다연 기자=삼성과 KIA가 오는 26일로 연기된 플레이오프(PO·5전 3선승제) 1차전에서 선발을 그대로 예고했다.  [서울=뉴스핌] (좌측부터) 삼성 크리스 페덱과 KIA 제임스 네일이 오는 26일 플레이오프 1차전 선발로 나선다. [사진=삼성 라이온즈, KIA 타이거즈] 2026.10.25 willowdy@newspim.com KBO는 25일 "지난 23일부터 내린 비는 이날 오후 12시 10분 현재에도 계속 내리고 있다. 일기예보상에도 저녁까지 비 예보가 있고, 비가 그치더라도 그라운드 정비에 약 1시간 정도 소요된다. 방수포를 걷어낸 후 다시 비가 내릴 경우 다음 날 경기 개최에 영향을 끼칠 우려가 있다"고 말했다. 이어 "따라서, 금일 경기는 우천 및 그라운드 사정, 선수단 및 관중 보호 차원에서 취소하고, 26일 오후 6시 30분에 개최 예정"이라고 덧붙였다. 해당 공지에 따라 삼성과 KIA의 PO 1차전은 오는 26일 오후 6시 30분으로 연기됐다. 삼성과 KIA는 연기된 PO 1차전 선발로 크리스 페덱과 제임스 네일을 그대로 예고했다. [서울=뉴스핌] 삼성 크리스 패덱이 25일 KIA와 플레이오프(PO·5전 3선승제)를 위해 정장을 차려입고 왔다. [사진=삼성 라이온즈] 2026.10.25 willowdy@newspim.com 당초 삼성은 김지찬(중견수)-김성윤(우익수)-구자욱(지명타자)-르윈 디아즈(1루수)-강민호(포수)-박승규(좌익수)-김영웅(3루수)-이재현(유격수)-류지혁(2루수)의 라인업을 예고했다. KIA는 박정우(중견수)-박재현(좌익수)-김도영(3루수)-해럴드 카스트로(1루수)-나성범(우익수)-김선빈(2루수)-한준수(지명타자)-김태군(포수)-하주석(유격수)으로 선발 라인업을 꾸렸다. 이날 경기 취소 후 KIA 이범호 감독은 "타선은 지금 그대로 갈 생각이다. 상대성이 굉장히 중요한 것 같다"며 "내일(26일) 선수들의 컨디션을 확인해야겠지만, 아무래도 이 라인업이 가장 유리하지 않을까 싶다"고 밝혔다. 페덱은 시즌 중반 영입된 삼성 외국인 선수로, 올 시즌 13경기 7승 3패, 평균자책점 2.95를 기록했다. 올 시즌까지 미국 메이저리그(MLB) 마운드에서 공을 던졌던 페덱은 MLB 통산 132경기(119경기 선발) 32승 43패, 1홀드, 3세이브, 평균자책점 4.83을 기록했다. MLB 출신인 만큼 큰 기대를 모았던 페덱은 유독 KIA에는 2경기 2패, 평균자책점 5.25로 부진했다. 특히 KIA 김태군 상대로 3타수 2피안타(1피홈런) 6타점에 가장 약한 모습을 보였다. 이번 준플레이오프(준PO·5전 3선승제)에서 3경기 3안타(3홈런) 8타점 4득점을 기록한 김도영은 페덱 상대 타율 0.167, 6타수 1안타(1홈런) 2삼진 1타점 1득점을 냈다.  [서울=뉴스핌] KIA 제임스 네일이 오는 26일로 연기된 삼성과 2026 KBO리그 플레이오프(PO·5전 3선승제)에서 선발로 나선다. [사진=KIA 타이거즈] 2026.10.25 willowdy@newspim.com 네일은 KIA의 1선발 외국인으로 지난 2024시즌부터 마운드에서 굳건한 모습을 보여줬다. 네일은 올 시즌 31경기 13승 7패, 평균자책점 3.49를 기록했다. 삼성을 상대로는 4경기 2승, 평균자책점 3.24를 기록했다. 삼성 테이블세터를 이룬 김성윤이 네일 상대 타율 0.800, 10타수 8안타 2타점 2득점으로 극강의 모습을 보였다. 포수, 5번 타자로 예고된 강민호는 상대 타율 0.500, 4안타(1홈런) 1타점 1득점을 기록했다. 삼성과 KIA는 지난 2024년 10월 21일 광주 KIA챔피언스필드에서 열린 한국시리즈(KS·7전 4선승제) 1차전에서 삼성이 1-0으로 앞선 6회 무사 1, 2루 상황에서 우천으로 인한 서스펜디드가 선언됐다. 포스트시즌 사상 첫 서스펜디드 경기였다. 당시 삼성 원태인은 5이닝 무실점 투구를 보여줬고, 김헌곤의 선제 솔로포로 삼성이 리드를 잡았다. 하지만 이튿날은 날씨와 그라운드 사정으로 경기가 진행되지 못했다. 결국 23일 재개된 경기에서 삼성은 무사 1, 2루 기회를 살리지 못했고, KIA에 1-5로 역전패를 당했다. [서울=뉴스핌] 플레이오프 1차전이 열리기로 예정된 대구 삼성라이온즈파크 그라운드가 비로 젖었다. [사진=삼성 라이온즈] 2026.10.25 willowdy@newspim.com 바로 이어 열린 2차전에서 분위기를 가져간 KIA는 8-3으로 승리를 챙겼다. 삼성은 3차전에서야 첫 승을 챙기긴 했지만, 이미 분위기를 내준 상태로 1승 4패로 KS를 마무리했다. 10년 만의 우승을 코앞에서 놓쳤다. 이번엔 가을 태풍이 삼성과 KIA의 PO 1차전 25일 경기를 허락하지 않았다. 이번 비가 양 팀에 어떻게 작용할지도 눈길을 끈다.  willowdy@newspim.com 2026-10-25 14:44
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李대통령 취임 1주년 연설문집 발간 [서울=뉴스핌] 이영종 통일북한전문기자 = 청와대가 이재명 대통령 취임 이후 1년간의 연설과 주요 메시지를 종합한 '이재명 대통령 연설문집' 제1권을 발간했다고 25일 밝혔다. 총 386쪽 분량의 이번 연설문집에는 이 대통령의 국정 운영 철학과 주요 정책 기조가 담긴 각종 공식 행사 연설문은 물론, 국민과 소통해 온 SNS 메시지까지 폭넓게 수록됐다. 이재명 대통령 [사진=청와대] 구체적으로는 지난해 6월 4일 열린 대통령 취임 선서문부터 올해 5월 30일 지방선거 참여를 독려하는 SNS 메시지에 이르기까지 지난 1년 동안 발신된 주요 메시지가 망라됐다. 책의 권두에는 국정 운영의 결정적 순간들을 담은 화보 사진이 함께 실렸다. 연설문집은 온·오프라인을 통해 국민 누구나 접할 수 있도록 무료로 배포된다. 실물 책자는 입법·사법·행정부 및 지방자치단체, 공공기관, 주요 국공립·대학 도서관 등에 배포될 예정이다. 온라인 전자책(e-Book)은 청와대 홈페이지를 비롯해 정부 정책브리핑, 정책주간지 'K-공감' 웹사이트, 그리고 시중 주요 온라인 서점(교보문고·예스24·알라딘·구글북스·애플i북스·리디북스·밀리의 서재 등)에서 무료로 다운로드할 수 있다. 특히 이번 전자책에는 디지털 편의성을 강화해 연설 당시의 생중계 영상 링크를 바로 연결해 볼 수 있도록 구성했다. 아울러 노인과 장애인 등 정보 취약계층을 배려해 음성 변환용 코드를 탑재하는 등 접근성을 대폭 높였다. yjlee@newspim.com 2026-10-25 16:11
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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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