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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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사우디 공항 이틀 연속 피격 [시드니=뉴스핌] 권지언 특파원 = 사우디아라비아 수도 리야드의 킹칼리드 국제공항이 11일(현지시간) 또다시 공격을 받았다. 전날 공격에 따른 사망자는 13명으로 늘었다. 사우디 동부 담맘의 킹파드 국제공항도 11일 새벽 인근에 발사체가 떨어진 데 이어, 이날 밤 공격을 받았다. 예멘의 친이란 반군 후티는 잇단 공격의 배후를 자처하며 사우디 공항 이용 자제를 거듭 경고했다. 로이터통신에 따르면 사우디 주도 연합군은 이날 "미확인 발사체"가 킹칼리드 국제공항 제4터미널을 겨냥해 화재가 발생했다고 밝혔다. 사우디 민간항공청은 부상자가 발생했다면서도 정확한 인원은 공개하지 않았으며, 피해 규모를 파악 중이라고 설명했다. 연합군은 공항 인근에서 순항미사일을 요격했으며, 동부주에서도 드론 1기를 격추했다고 덧붙였다. 전날 공격의 사망자는 당초 12명에서 13명으로 늘었다. 주사우디 인도대사관은 이날 부상자 가운데 자국민 1명이 숨졌다고 밝혔다. 부상자는 300명이 넘는다. 블룸버그통신은 지난 2월 말 이란 전쟁이 시작된 이후 사우디에서 발생한 단일 사건 가운데 가장 많은 사망자를 낸 공격이라고 전했다. 리야드 공항은 이 공격 이후 폐쇄된 상태다. ◆ 담맘공항·아람코 시설도 공격…후티 "공항 이용 말라" 재경고 후티 반군의 야히아 사레아 군 대변인은 이날 TV 연설에서 10일 리야드 공항 공격이 자신들의 소행이라고 밝혔다. 담맘공항과 국영 석유회사 아람코의 시설 두 곳도 공격했다고 주장했다. 사우디 정부와 아람코는 로이터의 논평 요청에 응하지 않았다. 사우디 민간항공청은 이날 밤 늦게 담맘 킹파드 국제공항이 공격받은 사실을 확인했다. 민간항공청은 "공항 시설에 대한 피해 평가와 안전 점검이 진행 중"이라고 밝혔다. 당시 이동 중인 항공기에 타고 있던 한 목격자는 로이터에 현지시간 오후 8시30분(한국시간 12일 오전 2시30분)께 발사체가 계류 중인 항공기 옆 활주로에 떨어져 불이 났다고 전했다. 담맘공항은 사우디에서 세 번째로 큰 공항이다. 후티는 앞서 항공사와 공항 직원, 여행객에게 사우디 공항을 이용하지 말라고 다시 경고했다. 후티는 "경고를 심각하게 받아들이라"며 "요격 실패에 대한 책임은 전적으로 사우디에 있다"고 주장했다. 후티는 사우디가 지난 24시간 동안 수도 사나와 근거지 사다 등 예멘 전역에 124차례 공습을 가했다고 주장했다. ◆ 국제행사 예정대로 강행…금융지구 재택근무 전환 공격이 이어지는 가운데 리야드에서는 국제 에너지 행사가 예정대로 열렸다. 사우디 에너지부에 따르면 WPC 에너지(WPC Energy)가 주관하는 제25차 세계석유회의(WPC)가 이날 공항에서 약 10km 떨어진 컨벤션센터에서 개막했다. 회의는 15일까지 닷새간 이어진다. 국제에너지포럼(IEF) 장관회의도 이날 열렸으나 본회의는 비공개로 진행됐다. 다만 행사 참석과 참가자 이동에 차질이 빚어지고 있다. 블룸버그에 따르면 BP와 셸 경영진은 이번 행사 참석을 취소했다. 공동 주최국인 이탈리아의 질베르토 피케토 프라틴 에너지장관은 화상으로 참여하기로 했다. 독일 경제부는 현지에 머무는 카테리나 라이헤 장관의 귀국 항공편 확보에 어려움을 겪고 있다. 블룸버그에 따르면 리야드 금융 중심지는 추가 공지가 있을 때까지 재택근무로 전환했다. 사우디 당국은 리야드의 모든 학교 수업을 11일부터 15일까지 원격으로 진행하도록 했다. 오는 26일 개막하는 사우디 최대 투자행사 미래투자이니셔티브(FII)의 개최와 참석자 안전 확보에도 관심이 쏠린다. 이 행사에는 골드만삭스의 데이비드 솔로몬 최고경영자(CEO)와 블랙록의 래리 핑크 CEO 등이 참석할 예정이다. FII 주최 측은 "수천 명의 대표단을 맞을 준비를 하고 있다"며 예정대로 개최하겠다는 입장을 밝혔다. 한편 도널드 트럼프 미국 대통령은 전날 사우디의 후티 공습에 미국이 동참하는 방안을 검토하고 있다고 밝혔다. 사우디는 지난달 후티가 홍해 연안의 전략 요충지를 장악하자 공습을 강화하고 예멘 정부군의 반격을 지원해 왔다. 후티가 장악한 예멘 외무부는 사우디가 군사행동을 이어가면 상호주의 원칙에 따라 더 강하게 대응하겠다고 밝혔다. 외무부는 알마시라TV를 통해 "사우디가 침략과 내정 간섭을 멈추지 않는 한 더 나쁜 일이 닥칠 것"이라고 경고했다. 예멘의 친이란 후티 반군이 공항을 공격했다고 밝힌 가운데, 2026년 10월 8일 사우디아라비아 리야드의 킹칼리드 국제공항에서 연기와 불길이 치솟고 있다.[사진=로이터 뉴스핌] kwonjiun@newspim.com 2026-10-12 05:51
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李대통령 "기존 분양계약자, 당초 약정대로 대출" [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자 = 이재명 대통령은 11일 정부의 부동산 대출규제로 기존 분양계약자가 피해를 볼 수 있다는 지적에 "대출약정을 하고 이미 분양받은 경우에는 당초 약정대로 대출이 가능하도록 지시했었다"고 밝혔다. 현장에서 이 지시가 이행되지 않고 있다면 추가 조치에 나서겠다는 뜻도 밝혔다. 이 대통령은 이날 엑스(X·옛 트위터)에서 한 이용자가 "이재명 정부의 부동산 정책은 나라를 믿고 분양받은 돈 없는 서민의 대출을 제한하는 일이 없도록 해야 한다"고 지적하자 이같이 답했다. 이재명 대통령이 지난 6일 청와대 본관에서 열린 제43회 국무회의를 주재하고 있다. [사진= 청와대] 2026.10.11 gomsi@newspim.com 이 대통령은 "변경 사실을 모르고 하시는 말씀인지, 아니면 여전히 시정되지 않은 현장이 있다는 것인지 알려 주시기 바란다"며 "후자라면 대출이 가능하도록 조치하겠다"고 했다. 수도권 주택공급 부족에 대해서는 전(前) 정부 시기 인허가 감소를 원인으로 지목했다. 이 대통령은 "2022년 대선과 지방선거 이후 이해할 수 없는 이유로 급감했던 주택건설 인허가와 착공이 이제 본격적으로 회복되고 있다"며 "지난 3년간 서울·수도권 인허가 공백으로 주택공급에 일부 차질이 생겼지만 조만간 정상화된다"고 말했다. 주택 인허가와 착공은 실제 입주 물량에 앞서 움직이는 선행지표다. 2022년 이후 인허가·착공 감소가 시차를 두고 현재 공급 부족으로 이어졌고, 현 정부 들어 공급 여건이 개선되고 있다는 점을 부각한 것으로 풀이된다. 이 대통령은 집값과 대출규제만으로 시장을 판단해선 안 된다는 점도 강조했다. 그는 "누누이 말씀드리지만 금리, 경매 건수, 주택담보대출 연체율, 일시적 인허가 공백의 정상화, 주택·택지 공급 속도와 수량, 형평성을 위한 조세 정상화 등에도 관심을 가져 보시기 바란다"고 했다. gomsi@newspim.com 2026-10-11 15:26
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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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