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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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'한덕수 재판 위증' 尹 오늘 선고 [서울=뉴스핌] 박민경 기자 = 한덕수 전 국무총리의 내란 재판에 증인으로 출석해 허위 증언한 혐의로 추가 기소된 윤석열 전 대통령의 1심 선고기일이 28일 열린다. 서울중앙지법 형사합의32부(재판장 류경진)는 이날 오전 10시 윤 전 대통령의 위증 혐의 1심 선고기일을 진행한다. 내란 특검팀(특별검사 조은석)은 지난 결심 공판에서 윤 전 대통령에게 징역 2년의 실형을 구형했다. 이에 윤 전 대통령 측은 위증죄가 성립하지 않아 무죄가 선고되어야 한다고 맞섰다. 한덕수 전 국무총리의 내란 재판에 증인으로 출석해 허위 증언한 혐의로 추가 기소된 윤석열 전 대통령의 1심 선고기일이 28일 열린다. 사진은 윤 전 대통령. [사진=뉴스핌DB] 윤 전 대통령은 지난해 11월 한 전 총리의 내란 중요임무 종사 등 혐의 재판에 증인으로 출석해 한 전 총리의 건의 전부터 국무회의를 계획한 것처럼 허위로 증언한 혐의로 기소됐다. 당시 재판에서 한 전 총리가 12·3 비상계엄의 합법적 외관을 갖추기 위해 국무회의 소집을 건의했느냐는 특검 측 질문에 '처음부터 국무회의 심의를 거쳐 선포할 계획이었다'는 취지로 답변했다. 특검팀은 윤 전 대통령이 계엄 선포 당일 국무회의 개최 의사가 없었으나, 한 전 총리 건의에 뒤늦게 국무위원들을 소집했다고 보고 있다. 이와 함께 강의구 전 대통령실 부속실장의 허위 공문서 작성, 공용물 손상, 대통령기록물에 관한 법률 위반 등 혐의 1심 선고기일도 이날 열린다. 같은 법원 형사합의30부(재판장 박옥희)는 이날 오후 2시 강 전 실장에 허위 공문서 작성, 공용물 손상, 대통령기록물에 관한 법률 위반 등 혐의 1심 선고기일을 진행한다. 특검팀은 지난 4월 29일 강 전 실장의 결심 공판에서 징역 5년을 선고해달라고 요청했다. 특검은 강 전 실장이 윤 전 대통령, 한 전 총리, 김용현 전 국방부 장관과 공모해 12·3 비상계엄 선포가 헌법에 따른 국무총리와 관계 국무위원의 부서가 있는 문서에 의해 이루어진 것처럼 보이게 하고, 이를 탄핵 심판 절차와 수사기관에 행사할 목적으로 계엄 선포문을 허위로 작성한 것으로 조사했다. 또 특검은 이후 강 전 실장이 해당 문서를 부속실에 보관하다 손상한 것으로 판단해 강 전 실장을 지난해 12월 4일 허위 공문서 작성 등 혐의로 불구속 기소했다. 강의구 전 대통령실 부속실장의 허위 공문서 작성, 공용물 손상, 대통령기록물에 관한 법률 위반 등 혐의 1심 선고기일이 28일 열린다. 사진은 12·3 비상계엄 당시 사후 계엄선포문을 작성한 혐의를 받는 강 전 실장이 지난 4월 8일 오후 서울 서초구 서울중앙지방법원에서 열린 공판에 출석하고 있는 모습. [사진=뉴스핌DB] pmk1459@newspim.com 2026-05-28 05:02
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서울 정원오 48.8% 오세훈 41.4% [서울=뉴스핌] 박서영 기자 = 6·3 지방선거가 1주일 앞으로 다가온 가운데 서울시장 선거에 출마한 정원오 더불어민주당 후보와 오세훈 국민의힘 후보 지지도 차이가 7.4%포인트(p)인 것으로 27일 조사됐다. 종합뉴스통신사 뉴스핌이 리얼미터에 의뢰해 지난 24~25일 서울 18살 이상 803명을 대상으로 실시한 후보 지지도 조사 결과, 정 후보 48.8%, 오 후보 41.4%다. 두 사람의 격차는 근소하게 오차범위 밖이다. ◆"정원오, 과반 가까운 지지율 확보"…"오세훈, 여전히 경쟁력 유지"  김정철 개혁신당 후보는 1.9%, 기타 후보 2.2%, '없음' 2.4%, '잘 모름' 3.4%였다. 리얼미터는 "정 후보가 과반인 50%에 가까운 지지율을 확보하며 우위를 점한 가운데, 최근 서울 민심의 변화 흐름과 정권 안정론이 일정 부분 반영된 결과"라며 "오 후보도 40%대 초반의 지지율을 보이며 여전히 경쟁력을 유지한 것으로 조사됐다"고 분석했다.  지역별로는 ▲동북권(강북구, 광진구, 노원구, 도봉구, 동대문구, 성동구, 성북구, 중랑구) 정 후보 54.8%, 오 후보 35.5% ▲서북권(마포구, 서대문구, 용산구, 은평구, 종로구, 중구) 정 후보 49.9%, 오 후보 39.0% ▲서남권(강서구, 관악구, 구로구, 금천구, 동작구, 양천구, 영등포구) 정 후보 49.9%, 오 후보 41.4% ▲동남권(강남구, 강동구, 서초구, 송파구) 정 후보 38.0%, 오 후보 51.6%였다. 강남구와 강동구, 서초구, 송파구의 서울 동남권을 제외한 모든 지역서 정 후보가 크게 앞서는 흐름이다.  연령별로는 ▲18~29살 정 후보 36.5%, 오 후보 43.8% ▲30대 정 후보 35.6%, 오 후보 55.1% ▲40대 정 후보 56.0%, 오 후보 32.8% ▲50대 정 후보 69.1%, 오 후보 24.6% ▲60대 정 후보 53.7%, 오 후보 40.8% ▲70세 이상 정 후보 41.7%, 오 후보 52.4%다. 20대와 30대, 70살 이상에서는 오 후보, 40대와 50대, 60대에서는 정 후보가 많이 앞섰다.  ◆'적극 투표층' 정 후보 53.6%, 오 후보 40.6%…격차 더 벌어져  성별로는 ▲남성 정 후보 46.7%, 오 후보 43.5% ▲여성 정 후보 50.8%, 오 후보 39.5%다.  정 후보는 여성 유권자에서 크게 앞섰다.  지지 정당별로는 민주당 지지층의 91.8%가 정 후보, 국민의힘 지지층 89.9%가 오 후보를 지지했다. 조국혁신당 지지층은 정 후보 70.9%, 오 후보 22.5%, 진보당 지지층은 정 후보 56.2%, 오 후보 8.0%다. 개혁신당 지지층은 정 후보 19.3%, 오 후보 61.9%, 김 후보 12.0%로 조사됐다. 투표 의향 별로는 '적극 투표층'에서 정 후보 53.6%, 오 후보 40.6%였다. 이번 조사는 무선 전화 가상번호(100%)를 활용한 자동응답(ARS) 방식으로 진행됐다. 표본오차는 95% 신뢰수준에서 ±3.5%p, 응답률은 6.7%다. 성별·연령대·권역별 인구 비례에 따른 가중치를 줬다. 2026년 4월 말 행정안전부 주민등록인구통계를 기준으로 했다. 자세한 내용은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다. seo00@newspim.com 2026-05-27 05:00
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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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