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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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美 반도체 쇼크에 코스피 8%대 폭락 [서울=뉴스핌] 이나영 기자= 6일 코스피가 장 초반 8% 넘게 급락하면서 서킷브레이커 1단계가 발동됐다. 간밤 미국 반도체주 폭락 여파로 삼성전자와 SK하이닉스가 10% 안팎의 하락세를 보인 가운데 코스닥에서도 매도 사이드카가 발동되는 등 국내 증시 전반으로 매도세가 확산하고 있다. 한국거래소에 따르면 이날 오전 9시 22분 기준 코스피는 전 거래일 대비 460.33포인트(8.55%) 내린 4923.47을 기록하고 있다. 개인과 기관이 각각 426억원, 865억원 순매수하고 있으며 외국인은 1337억원 순매도하고 있다. 이날 오전 9시 3분 33초 유가증권시장에 서킷브레이커 1단계가 발동됐다. 이에 따라 코스피 현물과 선물 거래가 20분간 중단됐다. 코스피 시가총액 상위 종목은 일제히 하락했다. 삼성전자는 전 거래일 대비 9.98% 내린 18만1400원을 기록했으며 SK하이닉스는 11.71% 하락한 111만6000원으로 집계됐다. 삼성전자우(-8.60%), SK스퀘어(-13.47%), LG에너지솔루션(-3.47%), 삼성바이오로직스(-1.71%), 삼성전기(-14.30%), 현대차(-6.81%), KB금융(-4.90%), 셀트리온(-3.95%) 등도 약세다. 한국거래소에서 6일 오전 9시 12분 기준 코스피는 전 거래일 대비 460.33포인트(8.55%) 내린 4923.47에 거래되고 있다. [사진=설희기자]2026.11.06 nylee54@newspim.com ◆ 美 반도체지수 12% 폭락…데이터센터 규제 우려에 기술주 급락 국내 증시 급락은 간밤 미국 반도체주를 중심으로 나타난 대규모 매도세의 영향으로 분석된다. 미국 중간선거에서 민주당이 상·하원을 모두 장악한 이후 데이터센터 건설 규제가 강화될 수 있다는 우려가 이어지는 가운데 반도체 기업들의 실적 전망과 AI 투자 지속성에 대한 불안까지 겹쳤다. 5일(현지시간) 뉴욕증시에서 다우존스30산업평균지수는 3.44%, 스탠더드앤드푸어스(S&P)500지수는 4.36%, 나스닥종합지수는 5.52% 하락했다. 필라델피아 반도체지수는 12.25% 급락했다. 개별 종목별로는 마이크론이 17.46%, AMD가 17.26% 떨어졌다. 엔비디아(-9.26%), 브로드컴(-10.43%), 어플라이드머티어리얼즈(-13.60%) 등도 큰 폭으로 하락했다. 마이크론의 대만 공장 건설 중단 소식과 퀄컴의 부진한 실적 전망 등도 반도체 업종 전반에 부담으로 작용했다. 임정은 KB증권 연구원은 "민주당 의회 장악에 따른 AI 규제 강화 우려에 기술주 투매 집중"이라며 "데이터센터 거점인 텍사스, 조지아주에서도 민주당 후보 승리. 데이터센터 건설 중단 등 규제 강화 공포 확산"이라고 분석했다. ◆ 코스닥도 매도 사이드카 발동…반도체 소부장주 동반 급락 같은 시각 코스닥은 전 거래일 대비 43.44포인트(6.40%) 내린 634.97을 기록하고 있다. 기관과 외국인이 각각 25억원, 823억원 순매수하고 있으며 개인은 845억원 순매도하고 있다. 코스닥 시장에서도 이날 오전 9시 6분 2초 매도 사이드카가 발동됐다. 이에 따라 프로그램 매도호가의 효력이 5분간 정지됐다. 코스닥 시가총액 상위 종목도 대부분 하락했다. 알테오젠은 전 거래일 대비 7.23% 내린 19만6200원을 기록했으며 에코프로(-5.49%), 에코프로비엠(-7.80%), 주성엔지니어링(-8.04%), 레인보우로보틱스(-9.27%), HLB(-4.94%), 삼천당제약(-7.30%), 리노공업(-6.56%), 심텍(-10.11%), 이오테크닉스(-7.80%) 등도 약세다. 한국거래소에서 6일 오전 9시 12분 기준 코스피는 전 거래일 대비 460.33포인트(8.55%) 내린 4923.47에 거래되고 있다. [사진=설희기자] 2026.11.06 nylee54@newspim.com ◆ 증권가 "AI 투자 축소 여부 확인 필요"…외국인 매도 부담 지속 전날 국내 증시에서 외국인의 대규모 매도가 이어졌다는 점도 부담이다. 지난 5일 코스피는 전 거래일 대비 5.28% 하락한 5383.80에 마감했다. 외국인은 유가증권시장에서 약 3조4000억원을 순매도했으며 이 가운데 약 2조7000억원이 반도체 업종에 집중됐다. 삼성전자와 SK하이닉스는 전날 각각 7.57%, 9.46% 하락했다. 키움증권에 따르면 당시 코스피 하락률 5.3% 가운데 반도체 업종의 하락 기여도가 약 4.6%포인트에 달했다. 증권가에서는 미국 데이터센터 규제 강화 우려가 단기적으로 국내 반도체주에 부담으로 작용할 것으로 보고 있다. 다만 규제 범위와 실제 프로젝트 지연 여부가 확정되지 않은 만큼 AI 투자 축소 가능성은 추가로 확인해야 한다는 분석이다. 한지영 키움증권 연구원은 "아직 구체적인 규제 범위, 실제 지연 여부, AI 수요 감소도 확인되지 않았다는 점을 감안 시, 전일 미국 증시에서의 AI주 폭락은 투매 성격이 짙다고 볼 수 있다"고 분석했다. 이어 "미국 대형 기술기업들의 설비투자 계획 변경 여부와 국내외 반도체 기업들의 2028년 실적 전망 조정 여부를 확인하면서 관망할 필요가 있다"고 설명했다. 한편 오전 9시 2분 기준 서울 외환시장에서 원·달러 환율은 전 거래일 대비 0.10원 오른 1341.10원을 기록했다. nylee54@newspim.com 2026-11-06 09:29
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청해부대 작전구역 오만 남방까지 넓힌다 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자 = 정부가 청해부대 작전구역을 소말리아 아덴만에서 오만 남방 해역까지 넓히고, P-8 해상초계기 1대와 폭발물처리반(EOD), 무인 소해전력을 추가 파견한다. 파견 인원은 75명 늘어 395명 이내가 된다. 파견 기한은 2027년 12월 31일까지다. 2009년 부대 창설 이후 고정익 항공기 편입은 처음이다. 국방부 관계자는 3일 백브리핑에서 "다음 주 차관회의와 국무회의를 거쳐 동의안을 국회에 제출하겠다"며 "올해 말까지는 통과돼야 한다"고 말했다. 현행 파견 임무는 12월 31일 끝난다. 임무에는 '항행의 회복 지원'이 새로 추가된다. 증원 내역은 EOD 30명, 초계기 45명이며 대부분 간부다. 무인 전력은 수상정과 잠수정 각 2세트로, 소해함은 보내지 않는다. 청해부대 왕건함(DDH-978)이 고속단정(RIB) 3척과 함께 해상 기동을 하고 있다. 정부는 청해부대 작전구역을 오만 남방 해역까지 넓히고 P-8 해상초계기 등을 추가 파견하는 동의안을 국회에 제출할 계획이다. [사진= 해군] 2026.11.05 gomsi@newspim.com 정부가 내세운 명분은 해적이다. 소말리아 해적 활동은 2025년 11건에서 올해 현재까지 36건으로 3배 넘게 늘었다. 연합 전력이 홍해와 호르무즈로 쏠린 공백을 파고들었다는 설명이다. 호르무즈 봉쇄로 홍해행 선박은 7~8배 늘었다. 후티와 사우디의 교전 탓에 청해부대 작전 구역은 600여마일에서 300여마일로 줄었다. 거점은 지부티가 유력하지만 확정되지 않았다. 국방부는 동의안 제출 뒤 지부티와 협상하고, 국회 동의와 지부티 협의가 끝나면 초계기를 사흘가량 준비해 보낸다는 계획이다. P-8의 작전 반경은 1200마일, 임무 시간은 4시간이다. 국방부는 "현재 능력으로는 이란 탐지가 불가능하다"고 했다. 쟁점은 호르무즈 연계가 될 것으로 보인다. 국방부는 '전쟁 불개입'을 첫 원칙으로 내걸고 "호르무즈와 전혀 관계없다"고 했다. 그러나 EOD와 무인 소해전력 파견에 대해서는 "허용적 환경이 될 때를 대비하지 않을 수 없다"며 "그 부분도 고려했지만 주는 아니다"라고 했다. '허용적 환경'은 미국·이란 종전이나 양측 양해각서(MOU) 체결로 항행의 자유 작전이 시작되는 경우로 정의했다. 실제 호르무즈에 투입할 때는 새 동의안을 받겠다고 했다. 현재 호르무즈 일대 기뢰 작전은 미국만 수행하고 있다고 국방부는 전했다. 지휘권은 합참의장이 갖는다. 국방부는 '독자 지휘체계'를 4대 원칙의 하나로 제시했다. 다만 청해부대가 연합 작전과 담을 쌓아온 것은 아니다. 연합해군사 대해적작전부대(CTF-151)는 연합해군사(CMF) 예하 부대이고, CMF 사령관은 미 해군 중부사령관과 5함대사령관을 겸하는 미 해군 중장이다. 청해부대 작전구역 확대 개념도. 정부는 소말리아 아덴만에서 오만 남방 해역까지 임무구역을 넓히고, P-8 해상초계기 1대를 추가 파견할 계획이다. 구역 경계는 대략적으로 표시했다. [이미지= AI 생성] 2026.11.05 gomsi@newspim.com 한국은 2010년 이범림 준장이 처음 CTF-151을 지휘했고, 2023년에는 고승범 준장이 지휘한 집중 작전에 청해부대 이순신함이 참가했다. 올해 8월 23일에는 윤현우 대령이 영국 해군으로부터 CTF-151 지휘권을 넘겨받았다. 그럼에도 이번 국방부 기자실 백브리핑에서는 P-8과 EOD의 CTF-151 편입 여부가 다뤄지지 않았다. 미군과의 감시·정찰 협력 수준을 묻는 질문에 국방부는 "추가 논의가 필요하다"고만 답했다. 다만, 정보 공유는 관련국과 수시로 해야 한다고 했다. 일본은 먼저 이 길을 갔다. 일본 해상자위대 P-3C는 CTF-151 사령부와 조율해 초계 구역을 정하고, 수집 정보를 관련 기관과 공유한다. '독자 지휘'에는 전례가 있다. 2020년 1월 정부는 청해부대 작전구역을 오만만과 아라비아만까지 넓히면서 미국 주도 호르무즈 호위연합인 국제해양안보구상(IMSC)의 통제 대신 한국군 단독 지휘를 택했다. 대신, 바레인에 있는 호위연합 본부에 연락장교 2명을 보냈다. 당시 이 결정은 미국의 요구에 응하면서도 이란과의 관계를 지키려는 절충으로 해석됐다. 일본도 같은 시기 원유 수급과 대미·대이란 관계를 함께 고려해 호위연합에 불참하고 독자 정보수집 활동을 택했다. 이번에도 국방부는 영국·프랑스 주도 이니셔티브에 연락장교를 파견했고, 이란에는 "우리를 비난하거나 공격 대상으로 삼지 않도록 충분히 설명하겠다"고 했다. 2024년 10월 1일 경기 성남시 서울공항에서 열린 건군 76주년 국군의 날 기념식에서 해군 P-8A 해상초계기가 전투기 호위를 받으며 비행하고 있다. 정부는 청해부대에 P-8 1대를 추가 파견할 계획이다. 청해부대에 고정익 항공기가 편입되는 것은 2009년 창설 이후 처음이다. [사진= 뉴스핌DB] 2026.11.05 gomsi@newspim.com 미국의 반응은 변수다. 국방부는 미측이 원하는 호르무즈 기여와 거리가 있다는 점을 인정하면서 "한미 소통은 아직 시작도 안 했다"고 했다. 교전규칙은 합참이 보완 중이며, 초계기에는 섬광탄 등 자체 보호 장비를 싣는다. 증액 예산은 예비비 등으로 충당한다. 이순신함 교체 때 증강하지 않은 이유를 묻자 "검토 안 했다고 말한 적 없다"고 답했다. 국회 통과도 순탄치 않을 전망이다. 김준형 조국혁신당 원내대표는 4일 기자회견에서 작전구역 확대를 "묘수가 아니라 꼼수"라고 규정했다. 그는 위성락 국가안보실장이 지난달 29일 국정감사에서 "결정된 것이 없다"고 답했다며, 한 번 넓힌 작전 범위가 추가 요구의 출발점이 될 수 있다고 주장했다. gomsi@newspim.com 2026-11-05 10:47
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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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