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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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트럼프 "19일 서명·해협 개방 동시에" [워싱턴=뉴스핌] 박정우 특파원 = 도널드 트럼프 미국 대통령은 14일(현지시간) 이란과의 협정 체결을 계기로 호르무즈 해협이 재개방될 것이라고 밝히며, 중동 지역의 긴장 완화와 원유 수송 정상화에 대한 기대를 재차 강조했다. 트럼프 대통령은 이날 소셜미디어 트루스 소셜에 올린 게시글을 통해 "이번 위대한 합의는 중동 전역에 평화와 안보를 가져올 것"이라며 "금요일(19일) 협정 서명과 동시에 해협이 개방되고, 기뢰 제거 작업을 위해 일정 시간이 필요하다"고 밝혔다. 이어 "이를 통해 역내는 물론 전 세계를 향한 원유 흐름이 양방향으로 다시 정상화될 것"이라고 주장했다. 그는 또 "많은 미국 대통령들이 이란과의 평화를 시도했지만 모두 실패했다"며 "역내 지도자들은 처음으로 진정한 평화를 달성할 수 있도록 도울 대통령을 찾았다"고 자평했다. 이는 자신이 추진 중인 대이란 협상이 기존 외교적 시도, 특히 버락 오바마 전 대통령의 이란 핵협정(JCPOA)rhk 차별화된 성과를 낼 것이라는 점을 부각하려는 발언으로 풀이된다. 앞서 트럼프 대통령은 별도의 게시글을 통해 이란 항구에 대한 미 해군의 봉쇄 조치를 "즉각 해제하도록 승인했다"고 밝힌 바 있어, 이번 발언은 군사적 긴장 완화와 해상 교통 정상화를 병행하는 조치의 연장선으로 해석된다. 다음은 트럼프 대통령의 게시글 전문 번역이다. "이번 위대한 합의는 중동 전역에 평화와 안보를 가져올 것이다. 많은 대통령들이 이란과의 평화를 만들려고 시도했지만, 나 이전에는 모두 실패했다. 역내 지도자들은 처음으로 진정한 평화를 달성할 수 있도록 도울 수 있는 대통령을 찾았다. 금요일 협정 서명과 함께 해협이 개방되면, 기뢰 제거를 위한 목적에서 일정 시간이 소요되겠지만, 역내와 전 세계를 향한 원유가 양방향으로 다시 흐르게 될 것이다. 도널드 J. 트럼프 대통령" 도널드 트럼프 미국 대통령의 소셜미디어 트루스소셜 게시글. [사진=트루스 소셜] dczoomin@newspim.com 2026-06-15 08:19
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김명수 前합참의장 구속심사 출석 [서울=뉴스핌] 박민경 기자 = 12·3 비상계엄에 가담한 혐의를 받는 김명수 전 합동참모본부 의장이 15일 구속 전 피의자 심문(영장실질심사)을 받기 위해 법원에 출석했다. 서울중앙지법 부동식 내란영장전담 부장판사는 이날 오전 9시 30분부터 내란중요임무종사 혐의를 받는 김 전 의장에 대한 영장실질심사에 들어갔다.  12·3 비상계엄에 가담한 혐의를 받는 김명수 전 합동참모본부 의장이 15일 구속 전 피의자 심문(영장실질심사)을 받기 위해 법원에 출석했다. 사진은 서울 서초구 서울중앙지법 전경. [사진=뉴스핌DB] 이날 심문에 참석한 2차 종합특별검사팀의 김정민 특검보는 "계엄 당시 상황을 잘 설명드리고 당시 합참이 국민이 바라는 바를 전혀 이행하지 못했다는 점을 강조할 것"이라며 "조사 과정에서 계엄을 막고자 행동했던 사람들은 영장 청구 대상에서 제외했고, 현재 심사 대상이 된 사람들은 국민적 요구를 제대로 이행하지 못한 것이 가장 큰 잘못"이라고 말했다. 김 전 의장이 혐의를 부인하는 것과 관련해서는 "법의 세세한 규정을 가지고 의무가 있느냐 없느냐를 따지는 것은 형식 논리"라며 "현역 군인 군령권자 서열 1위인 합참의장이 이 사태에 대해 아무것도 하지 않았고, 이후 '아무것도 할 수 없었다'고 변명하는 것은 국민 상식에 반한다"고 지적했다. 이어 "이번 심사에서는 김 전 의장이 실제로 아무것도 할 수 없는 위치가 아니었다는 점을 정확히 지적할 것"이라고 덧붙였다. 김 특검보는 김 전 의장의 행위가 단순 부작위에 그치지 않았다고도 주장했다. 그는 "계엄 상황실 조성에 협조했고 계엄사 부사령관, 기조실장, 상황실 핵심 인력 대부분이 합참 요원이었다"며 "단편 명령 역시 적극적 지원 행위의 한 예"라고 설명했다. 이어 "참모들과 국가안보실장까지 국회에 투입된 병력 철수를 건의했지만 이를 묵살했다"며 "이는 단순한 도덕적 문제가 아니라 명확한 법적 의무 위반이라고 보고 있다"고 강조했다. 같은 혐의를 받는 이재식 전 합참 전비태세검열차장과 정진팔 전 합참 차장, 김흥준 전 육군본부 정책실장의 영장실질심사는 각각 15일 오전 11시, 오후 2시, 오후 3시 30분에 열린다. 이들은 모두 내란중요임무종사 혐의를 받고 있다. 2차 종합특검은 지난 9일 김 전 의장 등 4명에 대해 사전구속영장을 청구했다.  서울중앙지법 부동식 내란영장전담 부장판사는 15일 오전 9시 30분부터 내란중요임무종사 혐의를 받는 김명수 전 의장에 대한 영장실질심사를 진행한다. 사진은 김명수 전 합참의장이 지난 5월 27일 2차 종합특별검사팀에 출석하는 모습. 2026.05.27 yek105@newspim.com 특검은 김 전 의장이 비상계엄 당시 합참 지휘통제실에서 국회 등에 군 병력이 투입되는 상황을 인지하고도 계엄사령부 구성에 참여하고, 특전사와 수방사에 '계엄 사무를 우선하라'는 취지의 지시를 내린 것으로 보고 있다. 특검은 또 김 전 의장이 계엄 선포 절차의 위법성 문제와 국회 투입 병력 철수 필요성에 대한 보고를 받았음에도 별다른 조치를 하지 않았다는 진술과 관련 자료를 확보한 것으로 알려졌다. 반면 김 전 의장은 특검 조사 과정에서 윤석열 전 대통령의 비상계엄 계획을 사전에 알지 못했으며, 당시 군은 안보 공백 방지와 우발적 충돌 예방을 위한 임무를 수행했을 뿐이라는 입장을 밝혔다. 김 전 의장 등의 비상계엄 가담 의혹은 종합특검의 첫 인지 사건으로, 이번 영장실질심사 결과는 향후 특검 수사의 향방을 가를 첫 분수령이 될 것으로 보인다. pmk1459@newspim.com 2026-06-15 10:17
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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.
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