전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 재계·경영

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 올해 노벨물리학상 제라르 무루 교수와의 추억

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

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]

사진
국정원 "로저스 대표 위증 고발 요청" [서울=뉴스핌] 조민교 기자 = 국가정보원(이하 국정원)이 해럴드 로저스 쿠팡 대표를 위증 혐의로 고발한다는 의견을 밝혔다.  30일 국회 과학기술정보방송통신위원회 위원장인 최민희 더불어민주당 의원은 청문회 도중 "국정원이 오늘 청문회를 모니터링하던 중, 청문회를 지켜보던 국정원장이 로저스 대표를 위증죄로 고발해 달라고 과방위에 요청할 계획이라는 입장을 전달해 왔다"며 "구체적인 위증 내용도 함께 전달받았다"고 말했다. 이어 "해당 사안은 간사에게 전달해 내일 청문회 종료 시점에 처리하겠다"고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 윤창빈 기자 = 해롤드 로저스 쿠팡 임시 대표가 30일 서울 여의도 국회 과학기술정보방송통신위원회 전체회의에서 열린쿠팡 침해사고 및 개인정보 유출, 불공정 거래, 노동환경 실태 파악과 재발방지 대책 마련을 위한 청문회에서 의원 질문에 답변하고 있다. 2025.12.30 pangbin@newspim.com 로저스 대표는 이날 청문회에서 쿠팡이 정부 및 수사기관을 거치지 않고 정보 유출자를 접촉했다는 의혹과 관련해 "저희는 피의자와 연락하는 것을 원치 않았지만 여러 차례에 걸쳐 그 기관(국가정보원)에서 피의자와 연락하라는 요청을 받았다"고 말했다. 이어 '명확한 지시나 명령이 있었느냐'는 추가 질의에는 "명령이었다. 지시 명령"이라고 주장했다. '국정원 누구와 소통했느냐'는 질문에 대해서는 "현재 이름은 없지만 해당 이름을 전달하겠다"고 답했다. 로저스 대표는 해킹에 사용된 장비의 포렌식과 관련해서도 "정보기관이 복사본을 보유하고 있고, 원본은 경찰에 전달했다"며 "그 기관이 별도의 카피를 만들어 우리가 보관하는 것도 허락했다"고 말했다. 또 '셀프 면죄부 조사 아니냐'는 지적에는 "정부 지시에 따라 한 조사"라며 "이사회도 한국 법에 따라 협력해야 한다고 판단했다"고 밝혔다. 그러나 정부 측은 로저스 대표의 주장과 선을 긋고 있다. 배경훈 부총리 겸 과학기술정보통신부 장관은 이날 청문회에서 "포렌식 검사와 로그 분석의 주체는 과기정통부가 주관하는 민관합동조사단과 개인정보보호위원회, 경찰청"이라며 "국정원이 지시하거나 조사를 주도한 사실은 없다"고 밝혔다. 배 부총리는 "국정원은 증거물을 국내로 반입하는 과정에서 훼손이나 분실을 방지하기 위한 기술적 지원을 한 것으로 안다"며 "이를 조사 지시나 개입으로 볼 수는 없다"고 설명했다. 국정원도 별도의 입장을 내고 로저스 대표의 발언을 부인했다. 국정원은 지난 26일 공지를 통해 "쿠팡 사태와 관련해 국정원은 쿠팡 측에 어떠한 지시를 할 위치에 있지 않으며, 어떠한 지시를 한 바도 없다"고 밝혔다. 다만 "외국인에 의한 대규모 정보 유출 사태를 국가안보 위협 상황으로 인식해, 관련 정보 수집·분석을 위한 업무 협의를 진행한 바는 있다"고 설명했다. mkyo@newspim.com 2025-12-30 18:00
사진
이혜훈 "내란은 민주주의 파괴" [서울=뉴스핌] 양윤모 기자 = 초대 기획예산처 장관 후보자로 지명된 이혜훈 전 국민의힘 의원이 30일 오전 서울 중구 예금보험공사에 마련된 인사청문회 준비 사무실로 출근하며 "내란은 민주주의 파괴하는 일이며 실체파악 잘 못했다"라며 사과문을 발표하고 있다. 2025.12.30 yym58@newspim.com   2025-12-30 10:27
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

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.
안다쇼핑
Top으로 이동