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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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[단독] 위례선 트램, 법 공방에 개통 '제동' [서울=뉴스핌] 조수민 기자 = 서울시가 위례선 노면전차(트램)를 둘러싼 법령 해석 논란과 관련해 서울경찰청을 상대로 행정심판을 청구했다. 트램 전용로에 도로교통법 적용 여부를 두고 양 기관의 해석이 엇갈리면서 교통안전심의 절차가 사실상 중단된 상태다. 이번 행정심판 결과에 따라 올해 12월로 예정된 위례선 트램 개통 일정에도 영향을 미칠 가능성이 제기된다. 1일 업계에 따르면 지난 4월 서울시는 서울경찰청을 상대로 국민권익위원회 소속 중앙행정심판위원회에 행정심판을 청구했다. 위례선 트램 전용로가 교통안전심의 대상이 아니라고 판단한 서울경찰청의 결정을 바로잡겠다는 취지다. 아직 양측에 심리기일이 통보되지 않은 상태다. 재결기간으로 지정된 7월 20일 전에 심리가 진행될 것으로 전망된다. 트램이란 도로 위에 레일을 깔고 달리는 전기 철도차량이다. 서울시가 조성 중인 위례선 트램은 마천역(5호선)을 출발해 복정역(수인분당선·8호선)과 남위례역(8호선)을 잇는 총연장 5.4㎞, 12개 정거장의 노면전차 노선이다. 2021년 착공에 돌입한 후 현재 공정률 96.1%다. 개통 목표는 올해 12월이다. 서울시는 트램 전용로 관련 횡단구간에 대한 신호기, 횡단보도 및 신호등 등 교통안전시설을 마련했다. '교통안전시설 등 설치·관리에 관한 규칙'에 따라 도로 교통사고 방지 및 교통소통 확보 목적으로 교통안전시설을 설치할 경우 각 관할 경찰청 교통안전시설 심의위원회의 심의를 거쳐야 한다. 교통안전시설의 종류와 설치 기준 등은 도로교통법과 시행규칙을 따른다. 다만 서울시와 서울경찰청은 위례선 트램이 도로교통법 내 어떤 조항에 해당하는지를 두고 이견을 보이고 있다. 서울시는 도로교통법 제2조7의2를 위례선 트램에 적용해야 한다고 주장한다. 해당 조항은 트램 전용로를 '도로에서 궤도를 설치하고 안전표지 또는 인공구조물로 경계를 표시하여 설치한 도로 또는 차로'로 규정한다. 시는 법이 이미 트램 전용로를 도로의 한 형태로 인정하고 있다는 점을 근거로, 경찰청이 위례선 트램 전용로 전 구간에 대한 교통안전심의를 진행해야 한다고 보고 있다. 반면 서울경찰청은 도로교통법 제2조1를 근거로 내세운다. 해당 조항에서 정의한 도로(도로법에 따른 도로, 유료도로법에 따른 유료도로, 농어촌도로 정비법에 따른 농어촌도로, 불특정 다수의 사람 등이 통행할 수 있도록 공개된 곳으로 안전하고 원활한 교통을 확보할 필요가 있는 장소)에 위례선 트램 전용로가 해당하지 않는다는 것이다. 위례선 트램 전용로는 경찰청 교통안전심의 대상이 아니라는 입장이다. 이에 트램 전용로 관련 교통안전시설에 대한 교통안전심의가 이뤄지지 않고 있다. 서울시는 트램이 도로와 맞닿아 있는 만큼, 도로교통법과 철도안전법을 중복 적용해야 한다고 주장한다. 도로교통법상 절차를 거치지 않고 철도안전법만 충족하는 상태에서 교통안전시설을 설치·운영한다면, 향후 적법성을 두고 문제가 발생할 수 있다고 우려한다. 반면 서울경찰청은 트램이 철도시설이며, 철도안전법에 따른 절차를 밟아야 한다는 시각이다. 철도안전법 관할 부처인 국토교통부 소관 사항이라는 것이다. 결국 중앙행정심판위원회의 판단이 중요할 전망이다. 위원회 재결에 불복하는 기관은 행정소송을 제기할 수 있다. 소송이 시작될 경우 위례선 트램의 개통 일정이 밀릴 가능성이 크다. 서울시 관계자는 "행정심판 결과에 따라 향후 대응을 내부적으로 검토할 예정"이라며 "국토교통부 대도시광역교통위원회에 갈등 조정을 요청한 상황"이라고 말했다. 서울경찰청 관계자는 "트램은 52톤에 달하는 중량 철도차량으로 제동거리가 일반 차량에 비해 3배 이상 길고 궤도 운행으로 회피 기동이 불가능하다"며 "철도 지식이 없는 경찰이 심의할 경우 시민 안전을 담보할 수 없어 전문기관의 안전 심의가 필수적"이라고 했다. blue99@newspim.com 2026-07-01 10:51
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강훈식, 靑 뉴미디어풀단과 특별인터뷰 [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 강훈식 대통령 비서실장이 1일 오후 3시 뉴스핌을 비롯한 청와대 뉴미디어풀단 9개 매체와 공동인터뷰를 한다. 청와대 춘추관 오픈스튜디오 개설을 기념해 마련한 '청와대 라이브' 특별인터뷰에 강 실장이 첫 게스트로 출연한다. 특별인터뷰는 뉴스핌 유튜브 채널 뉴스핌TV 등 뉴미디어풀단의 유튜브 채널에서 실시간으로 중계된다.  [서울=뉴스핌] 류기찬 기자 = 강훈식 대통령비서실장이 지난 4월 22일 오후 서울 종로구 국무총리공관에서 열린 제8차 고위당정협의회에서 발언을 하고 있다. 2026.04.22 ryuchan0925@newspim.com 뉴미디어풀단은 청와대가 변화하는 언론 환경에 발맞춰 청와대 출입과 취재 기회를 확대하고자 신설한 청와대 출입기자단이다.  현재 뉴스핌을 비롯해 고발뉴스, 굿모닝충청, 김어준의 겸손은 힘들다 뉴스공장, 뉴스토마토, 삼프로TV, 시민언론 민들레, 시사인(IN), 장윤선의 취재편의점 9개 매체가 소속돼 있다.  뉴미디어풀단은 강 실장과 함께 이재명 정부 출범 1년 성과와 향후 과제, 외교와 사회·문화, 경제 분야에 대한 심도 있는 인터뷰와 진단을 한다.  이재명 대통령이 지난달 29일 직접 공개한 3대 메가 프로젝트를 비롯해 중동전쟁 상황에서 급박하게 진행된 원유 수급 전략 뒷이야기와 저출산 극복 대책 등 국정 현안에 대한 질의응답을 한다.  뉴스핌은 청와대 뉴미디어풀단으로서 유튜브 뉴스핌TV 채널에서 국정 현안과 정책 이슈에 대한 이슈파이터, 정국진단 라이브를 통해 차별화되고 경쟁력 있는 방송을 하고 있다. 청와대 영상 콘텐츠도 1주 평균 30개 이상 제작 중이다. 이강혁 뉴스핌 편집국장은 "대통령의 국내외 일정부터 타운홀 미팅과 부처 업무보고, 청와대 정책과 현안 브리핑을 실시간 생중계와 쇼츠, 하이라이트의 다양한 편집본으로 만들고 있다"고 말했다. 이 국장은 "뉴스핌은 현장 라이브와 오픈스튜디오 촬영, 24시간 방송이 가능한 전문성과 인력을 갖추고 있다"며 "간판 콘텐츠인 '이슈터미네이터' '긴급진단' 프로그램을 통해 담론을 형성하고 실질적인 정책·입법으로 이어지는 공익 언론의 뉴미디어 기능을 지속 강화해 나갈 계획"이라고 말했다. the13ook@newspim.com 2026-07-01 08:52
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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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