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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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인터넷은행 신용대출 빗장 [서울=뉴스핌] 전미옥 기자 = 인터넷전문은행 3사가 일제히 신용대출 조이기에 나섰다. 금융당국의 신용대출 관리 강화 주문에 따라 시중은행에 이어 인터넷은행까지 나선 모습이다. [이미지=뉴스핌DB] 16일 카카오뱅크는 오는 22일부터 마이너스 통장 대출 한도를 최대 1억원으로 축소한다고 밝혔다. 약정액 5000만원 이상인 마이너스 통장의 대출을 연장할 때도 최근 6개월간 한도 사용률이 20% 이하인 경우 그 한도를 최대 20%까지 감액키로 했다. 케이뱅크는 이날부터 다음달 31일까지 신규 마이너스 통장 개설을 일시 중단하기로 했다. 고액 연봉자에 대한 신규 신용대출 한도도 축소할 예정이다. 토스뱅크는 신용대출 최대 한도를 기존 3억원에서 1억원으로 낮추고 마이너스통장 한도를 5000만원으로 조정할 예정이다. 마이너스통장을 5000만원까지 이용 중인 고객은 추가 신용대출을 최대 5000만원까지만 받을 수 있게 된다. 적용시기는 조율 중이다. 한편 시중은행은 지난주 신용대출 규제 방안을 잇따라 내놓은 바 있다. KB국민은행은 이날부터 마이너스 통장 신규 개설 한도를 5000만원, 이를 포함한 신용대출 신규 한도는 1억원으로 제한한다. 하나은행은 지난 12일부터 고액 연봉자 대상 신규 신용대출 한도를 1억원까지로 축소했고 우리은행도 같은날 비대면 신용대출 갈아타기 상품 접수를 중단했다. 신한은행은 비대면 신용 대출 하루 한도를 정해서 운영하고 있다. romeok@newspim.com 2026-06-16 11:01
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김명수 前 합참의장 영장 기각 [서울=뉴스핌] 박민경 기자 = 12·3 비상계엄에 관여한 혐의를 받는 김명수 전 합동참모본부 의장에 대한 구속영장이 15일 기각됐다. 반면 함께 영장이 청구된 전직 합참 수뇌부 3명에 대해서는 구속영장이 발부됐다. 부동식 서울중앙지법 내란영장전담 부장판사는 이날 내란중요임무종사 등 혐의를 받는 김 전 의장에 구속 전 피의자 심문(영장실질심사)를 열고 구속영장을 기각했다. 12·3 비상계엄에 관여한 혐의를 받는 김명수 전 합동참모본부 의장에 대한 구속영장이 15일 기각됐다. 사진은 서울 서초구 서울중앙지법 전경. [사진=뉴스핌DB] 반면, 이재식 전 합참 전비태세검열차장, 정진팔 전 합참 차장, 김흥준 전 육군본부 정책실장에 대해서는 구속영장을 발부했다. 부동식 부장판사는 김 전 의장에 대해 "주된 범죄 혐의에 대해 다툼의 여지가 있어 방어권 보장의 필요가 있다"며 "도망·증거인멸 염려가 없다"고 설명했다. 나머지 피의자에 대해선 증거인멸의 염려가 있다고 판단했다. 종합특검팀(특별검사 권창영)은 지난 9일 12·3 비상계엄 당시 합참 지휘통제실에서 내란 상황을 파악하고도 제지하지 않고, 계엄사령부를 함께 구성해 내란에 가담한 혐의로 김 전 의장 등에 대한 구속영장을 청구했다. 이들은 모두 내란중요임무종사 혐의를 받고 있다. 김 전 의장은 비상계엄 선포 이후 군 작전 지휘권을 가진 합참의장으로서 국회 병력 투입 등을 제지하지 않고, 계엄 상황을 지원하는 데 관여한 혐의를 받는다. 종합특검은 김 전 의장이 계엄 선포 직후 특수전사령부와 수도방위사령부 등에 '계엄사무를 우선하라'는 취지의 단편명령을 내림으로써 계엄에 관여한 것으로 의심하고 있다. 단편명령은 부대 행동 지침 등을 담은 간략한 작전명령이다. 종합특검은 합참 참모들이 계엄의 절차적 문제와 국회 병력 투입의 위법 소지를 제기했음에도 김 전 의장 등이 이를 제지하거나 김용현 전 국방부 장관 등에게 병력 철수를 건의하지 않은 것으로 보고 있다. 김 전 의장 측은 혐의를 부인하는 입장이다. 김 전 의장 측 변호인단은 지난 1일 "국회로 출동한 병력은 김 전 의장의 상관인 국방부 장관의 지휘를 받고 있어 당시 김 전 의장은 작전지휘권을 행사할 수 없는 상태였다"고 밝힌 바 있다. pmk1459@newspim.com 2026-06-16 07:55
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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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