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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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이정후, 또 4안타 12G 연속 안타 [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = '바람의 손자'가 또 불방망이를 휘둘렀다. 이정후(28·샌프란시스코 자이언츠)가 시즌 네 번째 4안타 경기를 작성하며 메이저리그 데뷔 이후 개인 최장 연속 안타 신기록을 작성했다. 시즌 타율은 0.310에서 0.322까지 치솟았다. 내셔널리그 타격 부문 단독 4위다. 타율 0.336로 1위인 오토 로페즈(마이애미)와 큰 차이가 아니다. 이정후는 5일(한국시간) 미국 위스콘신주 밀워키 아메리칸 패밀리 필드에서 열린 2026 메이저리그(MLB) 밀워키 브루어스와의 원정 경기에 우익수, 5번 타자로 선발 출전해 4안타 1타점 3득점으로 폭발하며 팀의 12-9 대승을 이끌었다. 첫 타석부터 불방망이를 휘둘렀다. 1회초 2사 1루 상황에서 밀워키 선발 콜맨 크로우와 맞섰다. 이정후는 0볼-2스트라이크의 불리한 카운트에서 4구째 바깥쪽 92.2마일(약 148km) 포심 패스트볼을 받아쳐 좌전 안타를 만들었다. 지난달 15일 LA 다저스전부터 시작된 12경기 연속 안타 행진이다. 빅리그 데뷔 첫해였던 2024년 4월에 기록한 11경기 연속 안타를 넘어선 개인 신기록이다. 출루에 성공한 이정후는 후속 타선의 적시타 때 홈을 밟아 팀의 세 번째 득점을 올렸다. [밀워키 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자= 이정후가 5일(한국시간) MLB 밀워키 브루어스와의 원정 경기 3회 2루타를 치고 타구의 방향을 살피고 있다. 2026.6.5 psoq1337@newspim.com 팀이 3-1로 앞선 3회초 무사 2루 찬스에서 맞은 두 번째 타석에서는 크로우의 2구째 몸쪽 낮게 들어온 87.3마일(약 140km) 커터를 공략해 우익수 방면 1타점 2루타를 터뜨렸다. 시즌 13호 2루타이자 2경기 연속 멀티히트다. 이어 맷 채프먼의 중전 안타가 터지면서 이정후는 이날 경기 두 번째 득점을 기록했다. 4회초 세 번째 타석에서 2루수 땅볼로 물러난 이정후는 7회초 빅이닝의 서막을 여는 선두타자 안타였다. 밀워키 구원 그랜트 앤더슨의 2구째 86.6마일(약 140km) 체인지업을 기술적으로 밀어쳐 좌전 안타를 날렸다. 이후 에릭 하스의 만루홈런이 터지면서 이정후는 세 번째 득점에 성공했다. 샌프란시스코의 타선이 폭발하며 7회초에만 두 번째 타석이 찾아왔다. 12-3으로 크게 앞선 2사 1루 상황이었다. 이정후는 바뀐 투수 제이크 우드포드의 4구째 93.4마일(약 150km) 싱커를 결대로 밀어쳐 2루수 키를 넘기는 우전 안타를 뽑아냈다. 지난 1일 콜로라도 로키스전 이후 4경기 만에 터진 시즌 네 번째 4안타 경기다. 메이저리그 3년 차인 이정후는 빅리그 데뷔 이후 최고의 타격감을 과시하며 내셔널리그 최고의 교타자 입지를 굳혀가고 있다. 이날 송성문은 4일 이어 2경기 연속 벤치를 지켰고 샌디에이고는 필라델피아에 4-6으로 패해 5연패 수렁에 빠졌다. psoq1337@newspim.com 2026-06-05 06:47
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교육감 4년 만에 '진보 우위' 재편 [서울=뉴스핌] 황혜영 기자 = 6·3 전국 시·도 교육감 선거에서 진보 성향 후보들이 16개 지역 중 11곳을 차지했다. 2022년 선거에서 '진보 9 대 보수 8'로 균형을 이뤘던 구도는 4년 만에 다시 진보 중심으로 재편됐다. 4일 중앙선거관리위원회에 따르면 이날 낮 12시 34분 기준 진보 성향 후보는 서울(정근식), 경기(안민석), 인천(도성훈) 등 수도권을 포함해 부산(김석준), 울산(조용식), 경남(송영기), 전남·광주(김대중), 전북(천호성), 충남(이병도), 강원(강삼영), 제주(고의숙) 등 11개 시도에서 득표율 1위를 기록했다. 6·3 전국동시지방선거 정근식 서울시교육감 당선인 부부가 4일 새벽 서울 종로구 소재 선거사무소에서 기념촬영을 하고 있다. [사진=정근식 캠프] 보수 진영은 대구(강은희), 경북(임종식), 충북(윤건영), 대전(오석진), 세종(강미애) 등 5곳에 그쳤다. 이번 선거의 최대 특징은 현직 보수 교육감을 누르고 진보 교육감이 당선된 점이다. 경기, 강원, 제주에서 진보 후보가 현직 보수 교육감을 꺾으며 판세를 뒤집었다. 경기에서는 안민석 후보(52.81%)가 현직 교육감인 임태희 후보(47.18%)을 5%p 이상 차이로 누르며 당선됐고 강원에서는 강삼영 후보가 신경호 교육감을 제쳤다. 제주에서도 고의숙 후보(48.08%)가 현직인 김광수 후보(37.99%)를 꺾고 승리했다. 수도권에서는 진보 강세가 이어졌다. 서울에서는 현직 정근식 교육감이 30.35% 득표로 재선에 성공했고 인천에서도 도성훈 교육감이 접전 끝에 36.35%를 득표하며 3선 고지에 올랐다. 이로써 수도권 모두 진보 교육감 체제가 됐다. 부산에서는 현직 교육감인 김석준 후보(50.63%)가 과반 득표로 전국 최초 4선 교육감에 올랐다. 울산 역시 진보 성향 조용식 후보가 39.22%로 36.47%를 차지한 김주홍 후보를 제치고 승리했다. 반면 대구와 경북에서는 현직 교육감이 각각 수성에 성공했다. 강은희(52.40%), 임종식(43.49%) 후보가 당선되며 보수 강세를 이어갔다. 경남에서는 보수 성향 권순기 후보(38.54%)가 근소한 차이로 승리했다. 충청권은 지역에 따라 엇갈렸다. 충남은 진보 성향 이병도 후보(30.59%)가 승리한 반면 세종은 강미애 후보(36.25%)가 당선되며 보수 진영이 차지했다. 대전은 설동호 교육감의 3선 연임 제한으로 총 5명의 후보가 출마했고 보수 성향의 오석진 후보(27.48%)가 막판 역전에 성공하며 당선됐다. 호남권은 기존 진보 지형이 유지됐다. 전남·광주에서는 현직인 김대중 후보(42.52%)가, 전북에서는 천호성 후보(56.63%)가 각각 당선됐다. 안민석 경기도교육감 후보. [사진= 안민석 경기도교육감 후보 선거캠프] 이번 선거에서는 10개 시도에 출마한 현직 교육감 11명 가운데 7명이 당선됐다. 2018년 전원 당선, 2022년 13명 중 9명 당선에 이어 현직 강세가 이어진 것으로 해석된다. 이번 선거에서 진보 교육감이 다수를 차지하면서 학생인권조례, 민주시민교육, 혁신학교 정책 등이 확대될 가능성이 높아졌다. 동시에 학령인구 감소에 따른 학교 통폐합, 교권 회복, AI 시대에 대응한 평가체제 개편 등 구조적 과제 해결이 주요 시험대가 될 전망이다. hyeng0@newspim.com 2026-06-04 13:50
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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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