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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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인텔, "애플과 미국서 반도체 생산" [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 반도체 회사 인텔 주가가 18일(현지시간) 급등해 장중 사상 최고치를 경신했다. 도널드 트럼프 미국 대통령이 인텔이 애플과 협력해 미국 내에서 반도체를 설계·생산할 것이라고 밝히면서 주가는 강세를 보이고 있다. 미국 동부 시간 오후 2시20분 인텔 주가는 전장보다 11.02% 오른 134.45달러를 기록했다. 장중 주가는 135.48달러까지 오르며 사상 최고치를 경신했다. 트럼프 대통령은 소셜미디어 트루스소셜 게시물에서 엔비디아와 일론 머스크의 반도체 제조 사업 '테라팹' 구상을 추켜세운 뒤 인텔과 애플의 협업을 언급했다. 그는 "우리가 바로 여기 미국에서 칩을 설계하고 만들어야 하기에 인텔을 돕기로 결정했다"며 "애플이 미국에서 칩을 설계하고 만들기 위해 인텔과 협력하기로 합의했다"고 적었다. 앞서 블룸버그통신은 아이폰 제조사인 애플이 자사 기기의 주요 프로세서를 미국에서 생산하기 위해 인텔과 삼성전자를 활용하는 방안을 두고 탐색적 논의를 해왔다고 보도한 바 있다. 인텔과 애플 로고.[사진=로이터 뉴스핌] 2026.06.19 mj72284@newspim.com 이번 협력은 인텔에 상당한 의미가 있다. 칩 생산을 위한 외부 고객을 확보하는 것은 립부 탄 최고경영자(CEO) 체제에서 인텔 부활 계획의 핵심 축이기 때문이다. 칩 생산을 대만 TSMC에 크게 의존해온 애플로서는 이번 협력으로 공급처를 다변화하는 효과를 누릴 수 있는 기회가 된다. 이는 부품과 기기 가격을 끌어올리는 공급 부족을 완화하는 데 도움이 될 수 있다. 다만 전문가들은 양사의 협력이 초기 점진적으로 이뤄질 것으로 본다. 인텔은 아직 자사 공장이 첨단 제조에서 대만 TSMC 시설의 생산 능력에 맞먹을 수 있음을 입증하지 못했다. 번스타인의 스테이시 라스곤 애널리스트는 노트에서 "인텔은 더 실질적인 수주를 따내기 전에 당연히 실력을 증명해야 할 것이나 첫걸음이 늘 가장 어려운 만큼 적어도 그 걸음을 떼는 것으로 보인다"며 "초기의 어떤 파운드리 관계든 소량의, 덜 중요한 부품일 가능성이 크다"고 말했다. 인텔은 지난해 트럼프 행정부와 이례적인 거래를 맺어 미국 정부를 인텔의 최대 투자자 중 하나로 만들었다. 이 합의에 따라 인텔은 정부 지원의 대가로 약 10%에 달하는 지분을 정부에 매각했다. mj72284@newspim.com 2026-06-19 03:25
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'군기누설' 김용현 오늘 1심 선고 [서울=뉴스핌] 박민경 기자 = 12·3 비상계엄 당시 노상원 전 국군정보사령관에게 정보사 명단을 전달한 혐의로 기소된 김용현 전 국방부 장관의 1심 결과가 19일 열린다. 서울중앙지법 형사합의21부(재판장 조순표)는 이날 김 전 장관의 군형법상 군기누설 및 개인정보보호법 위반 혐의 사건의 1심 선고기일을 연다. 12·3 비상계엄 당시 노상원 전 국군정보사령관에게 정보사 명단을 전달한 혐의로 기소된 김용현 전 국방부 장관의 1심 결과가 19일 열린다. 사진은 김 전 장관. [사진=뉴스핌 DB] 조은석 내란특별검사팀(특검팀)은 지난달 12일 결심공판에서 징역 5년을 구형했다. 특검팀은 "이 사건 범행은 위헌·위법한 비상계엄 선포 후 민주주의의 근간인 선거제도를 부정하고 영장주의를 위배하여 중앙선거관리위원회를 점거해 그 직원들을 불법적으로 체포·구금하려는 등 헌정질서를 유린하려 한 반헌법적 중대 범행"이라고 짚었다. 그러면서 "이와 같은 범죄의 중대성과 이 사건 범행으로 극도의 국가적 혼란과 군기 문란이 초래된 점, 피고인의 범행 가담 정도, 수사 및 재판에 임하는 태도 등 정상을 종합적으로 고려하여, 피고인에게 징역 5년을 구형했다"며 구형 이유를 밝혔다. 김 전 장관은 2024년 10월~11월 문상호 전 정보사령관, 김봉규 전 정보사 중앙신문단장, 정성욱 전 정보사 100여단 2사업단장 등과 공모해 특수임무대(HID) 요원을 비롯한 정보사 요원 40여명의 이름 등 인적 사항을 노 전 사령관에게 누설한 혐의로 재판에 넘겨졌다. 정보사 요원의 개인정보는 3급 군사기밀로, 2019년 3월 군에서 제적돼 민간인이었던 노 전 사령관에게 군사기밀을 누설했다는 것이다. 특검팀은 김 전 장관 등이 중앙선거관리위원회 관련 부정선거 의혹을 수사할 '제2수사단'을 구성하기 위해 정보사 요원 명단을 전달한 것으로 보고 있다. 한편 김 전 장관은 내란 중요임무 종사 혐의로 1심에서 징역 30년을 선고받았으며 일반이적, 직권남용 권리행사방해 혐의로도 1심에서 징역 30년을 선고받은 바 있다. pmk1459@newspim.com 2026-06-19 06:05
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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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