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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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뉴스핌 4월 9일 '서울이코노믹포럼' [서울=뉴스핌] 김범주 기자 = 종합뉴스통신사 뉴스핌이 오는 4월 9일 서울 여의도 페어몬트호텔 그랜드볼룸에서 '제14회 서울이코노믹포럼'을 개최한다. 이번 포럼은 '이재명 정부, AI 시대 신성장 동력 빌드업을 위한 제언'을 주제로, AI(인공지능), 정치 정쟁 해소, 주거복지, 지방경제 등 각 분야에서 전문가로 인정받는 여야 정치인들이 참여해 한국 경제의 새로운 성장 전략을 논의한다. 행사는 오전 9시 개회식을 시작으로 총 5개 세션 토론과 강연으로 진행된다. 포럼에서는 인공지능(AI) 시대의 국가 전략과 정치·사회 구조 개혁 방향을 폭넓게 논의될 예정이다. 첫 번째 세션에서는 'AI 혁명 도래, 교육과 사회는 뭘 준비해야 하나'를 주제로 토론이 열린다. 이준석 개혁신당 대표와 차지호 더불어민주당 의원이 토론자로 참여하며 윤동열 건국대 경영학과 교수가 사회를 맡는다. AI 기술 확산이 노동시장과 교육 시스템에 미치는 영향을 진단하고 인재 양성 전략과 사회 제도 개편 방향을 모색할 예정이다. 두 번째 세션에서는 '정치 정쟁에서 실용으로 대전환'을 주제로 여야 정치권 인사들이 토론에 나선다. 한병도 더불어민주당 원내대표, 송언석 국민의힘 원내대표, 서왕진 조국혁신당 원내대표, 천하람 개혁신당 원내대표가 참여한다. 윤종빈 한국정치학회장이 사회자로 나선다.  해당 세션에서는 정치 양극화와 정쟁 중심 정치 구조를 넘어 경제 성장과 민생 문제 해결을 위한 정치 시스템의 전환 방향이 논의될 전망이다. 세 번째 세션에서는 '주거 복지는 저출산 극복의 필수품…여야 합의로 중장기 플랜 만든다'를 주제로 토론이 진행된다. 염태영 더불어민주당 의원과 송석준 국민의힘 의원이 참여하며 이창무 한양대 도시공학과 교수가 사회를 맡는다. 주거 안정 정책이 출산율과 인구 구조에 미치는 영향을 중심으로 장기적인 주거 정책 방향과 정치권 합의 가능성이 논의될 예정이다. 네 번째 세션에서는 '지방경제 살려 한국의 잠재성장률을 키우자' 주제로 지역균형 발전과 산업 전략을 다룬다. 복기왕 더불어민주당 의원과 이종배 국민의힘 의원이 토론에 참여하며 채지민 성신여대 지리학과 교수가 사회와 주제 발표를 맡는다. 해당 세션에서는 신내생적 산업 전략과 창업 생태계 구축을 중심으로 지방경제의 새로운 성장 모델을 제시할 예정이다. 마지막 다섯 번째 세션에서는 '100년 만에 다시 엄습하는 파시즘'을 주제로 홍성국 더불어민주당 국가경제자문회의 의장이 강연을 진행한다. 홍 의장은 글로벌 정치경제 질서 변화와 민주주의 위기, 극단주의 정치 확산이 경제와 사회 구조에 미치는 영향을 진단할 예정이다. 포럼은 뉴스핌TV 유튜브 채널을 통해 생중계될 예정이다. 뉴스핌은 포럼 참가자에게 소정의 기념품을 제공한다. wideopen@newspim.com 2026-03-23 11:02
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李지지율 TK서 4.8%p나 올라 [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 이재명 대통령의 지지율이 3주 연속 상승하며 62.2%를 기록했다는 여론조사 결과가 23일 나왔다. 리얼미터가 이날 공개한 3월3주차 주간집계 결과를 보면 이 대통령의 국정 수행 긍정평가는 지난주보다 1.9%포인트(p) 오른 62.2%로 조사됐다. 중동 상황 여파로 인한 국가적 위기 상황에서 이 대통령의 발 빠른 대응이 지지율을 견인한 것으로 해석된다. 3월 3주차 대통령 국정 수행 평가 [그래프=리얼미터] 부정 평가는 32.5%로 2.5%p 하락했다. '잘 모르겠다'는 응답은 5.3%였다. 리얼미터는 "중동 사태에 대한 전쟁 추경(추가경정예산) 편성, 석유 최고가격제, 차량 5부제 검토 등 선제적 민생 대응이 위기 관리 능력으로 긍정 평가를 받은 결과로 보인다"고 분석했다. 권역별로 보면 대구·경북이 46.6%로 4.8%p 상승하며 가장 큰 폭으로 올랐다. 이어 광주·전라가 88.6%로 4.5%p 상승했고, 대전·세종·충청 68.8%로 4.3%p 올랐다. 반면 서울은 55.1%로 4.7%p 내렸다.  3월 3주차 정당 지지도 [그래프=리얼미터] 정당 지지도 조사에서는 더불어민주당이 53.0%로 2주째 50%대를 유지했다. 상승세는 3주째 이어지고 있다. 반면 국민의힘은 3주 연속 하락하며 28.1%로 집계됐다. 국민의힘 지지율이 20%대로 내려앉은 것은 지난해 7월 5주차(27.2%) 이후 7개월 만이다. 이어 개혁신당이 1.2%p 오른 4.0%, 조국혁신당은 0.4%p 오른 3.0%, 진보당은 0.6%p 내린 0.8%였다. 무당층은 0.1%p 증가한 9.1%다. 리얼미터는 이 대통령의 지지율 상승 영향으로 민주당이 동반 상승했다고 진단했다. 이와 함께 국민의힘의 공천 갈등으로 인한 반사이익 효과도 있다고 짚었다.  여론조사는 에너지경제신문 의뢰로 진행됐으며, 대통령 국정 수행 평가는 16~20일 동안 전국 18세 이상 유권자 2513명을 대상으로 실시했다. 응답률은 5.9%, 표본오차는 95% 신뢰수준에서 ±2%p다. 정당 지지도 조사는 19~20일 동안 유권자 1005명을 대상으로 했다. 응답률 5.3%, 표본오차는 95% 신뢰수준에서 ±3.1%p다. 두 조사 모두 무선(100%) 자동응답 방식으로 진행됐다.  자세한 내용은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다. the13ook@newspim.com 2026-03-23 08:45
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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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