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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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삼성전자, 2분기에만 작년 2배 벌어 [서울=뉴스핌] 김정인 기자 = 삼성전자가 올해 2분기 또 한 번 사상 최대 실적을 새로 썼다. 인공지능(AI) 데이터센터 투자 확대가 고대역폭메모리(HBM)를 넘어 서버용 D램과 범용 메모리 수요까지 끌어올리면서 반도체 사업이 전사 실적을 사실상 견인했다. 특히 2분기 영업이익은 지난해 연간 영업이익의 2배를 넘어섰다. 한 분기 만에 지난해 1년 치 이익을 훌쩍 웃도는 수익을 거둔 셈이다. 메모리 가격 상승과 공급 부족이 맞물리면서 실적 체력이 과거 메모리 슈퍼사이클 때와는 다른 수준으로 올라섰다는 평가가 나온다. [AI 인포그래픽=김정인 기자] ◆ 매출·영업익 모두 최대치 경신 삼성전자는 7일 연결 기준 올해 2분기 잠정실적으로 매출 171조원, 영업이익 89조4000억원을 기록했다고 밝혔다. 전 분기 대비 매출은 27.7%, 영업이익은 56.2% 증가했다. 지난해 같은 기간과 비교하면 매출은 129.3%, 영업이익은 1810.3% 급증했다. 이번 영업이익은 지난해 연간 영업이익 43조6011억원의 약 2배 수준이다. 직전 분기인 올해 1분기 영업이익 57조2328억원도 크게 웃돌았다. 매출 역시 1분기 133조8734억원을 넘어 분기 기준 최대치를 다시 경신했다. ◆ AI 투자 확대에 메모리 전방위 수혜 실적 개선의 중심에는 반도체 사업이 있다. 삼성전자는 이날 잠정실적 발표에서 사업부문별 실적을 공개하지 않았지만, 증권가에서는 디바이스솔루션(DS) 부문이 전사 영업이익의 대부분을 차지했을 것으로 보고 있다. 이는 글로벌 빅테크 기업들이 AI 데이터센터 투자를 공격적으로 늘리면서 메모리 수급이 빠르게 개선된 영향이다. 엔비디아 등 주요 AI 반도체 기업을 중심으로 HBM 수요가 늘어난 데 이어, 서버용 D램과 범용 D램, 낸드까지 수요 회복세가 확산됐다. 공급이 수요를 따라가지 못하는 상황도 가격 상승을 부추겼다. 시장조사업체 디램익스체인지에 따르면 지난달 PC용 범용 D램 평균 고정거래가격은 전월 대비 5% 상승하며 조사 시작 이후 최고 수준을 기록했다. 서버용 D램과 HBM도 AI 서버 투자 확대에 힘입어 높은 가격과 수익성을 유지하고 있는 것으로 파악된다. 업계에서는 세계 최대 메모리 생산능력을 갖춘 삼성전자가 이번 사이클의 수혜를 크게 누린 것으로 본다. HBM처럼 고부가 제품 수요가 늘어나는 동시에 범용 메모리 가격도 오르면서 메모리 사업 전반의 이익률이 개선됐다는 분석이다. 서울 서초구 삼성전자 사옥 전경 [사진=뉴스핌DB] ◆ 충당금 반영하고도 90조 육박 이번 실적에서 또 하나의 변수는 반도체 사업부 특별성과급 충당금이다. 증권가는 삼성전자가 2분기 실적에 DS부문 특별성과급 지급을 위한 충당금을 반영했을 것으로 보고 있다. 앞서 삼성전자와 노사는 DS부문 특별성과급 지급에 합의했다. 증권업계에서는 관련 충당금 규모를 10조원 후반대로 추산한다. 이를 감안하면 회계상 비용을 제외한 기준의 2분기 영업이익은 100조원을 넘어섰을 가능성도 거론된다. 충당금 부담을 반영하고도 영업이익이 90조원에 근접했다는 점은 메모리 업황의 강도를 보여주는 대목이다. 단순한 가격 반등이 아니라 AI 인프라 투자 확대가 장기 공급계약과 고부가 제품 판매 확대로 이어지면서 수익 구조 자체가 개선되고 있다는 해석이 가능하다. ◆ 반도체 쏠림 커진 실적 구조 반면 완제품 사업은 반도체와 온도차를 보인 것으로 추정된다. 디바이스경험(DX) 부문은 스마트폰 사업의 계절적 비수기와 부품 가격 상승에 따른 원가 부담으로 수익성이 둔화했을 가능성이 크다. 증권가에서는 스마트폰을 담당하는 모바일경험(MX)·네트워크 사업부의 2분기 영업이익을 5000억~1조원 수준으로 보고 있다. 1분기 신제품 출시 효과가 약해진 데다 주요 부품 가격 상승이 수익성을 압박한 것으로 풀이된다. TV와 생활가전도 수요 회복이 더디면서 실적 개선 폭이 제한적이었을 것으로 분석된다. 증권가에서는 영상디스플레이(VD)·생활가전(DA) 사업부 영업이익을 1000억원 미만으로 추정하고 있다. 삼성디스플레이는 전년 동기와 비슷한 5000억원 안팎, 전장 자회사 하만은 2000억~3000억원 수준의 영업이익을 기록한 것으로 추산된다. kji01@newspim.com 2026-07-07 08:14
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호날두 '눈물의 라스트 댄스' [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 크리스티아누 호날두의 마지막 월드컵이 16강에서 막을 내렸다. 포르투갈은 축구계에서 가장 뜨거운 라이벌 매치 중 하나인 '이베리아 더비(Iberian Derby)'에서 스페인의 벽을 넘지 못하고 고개를 숙였다. 스페인(FIFA 랭킹 2위)은 7일 오전 4시(한국시간) 미국 텍사스주 댈러스 스타디움에서 열린 2026 FIFA 북중미 월드컵 16강전에서 포르투갈(7위)을 1-0으로 제압했다. 스페인은 12년 만에 월드컵 8강 무대를 밟았다. 반면 자신의 6번째 월드컵이자 마지막 무대임을 선언했던 호날두는 눈물을 보이며 씁쓸하게 그라운드를 떠났다. [댈러스 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=포르투갈의 호날두가 7일(한국시간) 북중미 월드컵 스페인과의 16강전을 마치고 눈물을 흘리고 있다. 2026.7.7 psoq1337@newspim.com 양 팀은 4-2-3-1 포메이션으로 맞불을 놨다. 스페인은 미켈 오야르사발을 최전방에 뒀고 다니 올모, 라민 야말 등이 지원했다. 포르투갈은 호날두를 필두로 주앙 펠릭스, 브루노 페르난데스가 공격을 이끌었다. 경기 초반은 스페인이 주도했다. 전반 8분 올모의 찔러주기를 받은 오야르사발이 골키퍼와 독대했으나 슈팅은 골대를 벗어났다. 전반 16분 야말과 알렉스 바에나의 연속 슈팅도 디오구 코스타 골키퍼의 선방에 막혔다. 포르투갈도 반격했다. 전반 37분 호날두의 슈팅이 우나이 시몬 골키퍼에게 막혔고 전반 41분 누누 멘데스의 강력한 슈팅은 수비 맞고 크로스바를 강타했다. 후반전에도 팽팽한 흐름은 이어졌다. 포르투갈은 후반 9분 핵심 수비수 멘데스가 부상으로 쓰러지는 악재를 맞았다. 이후 양 팀은 교체 카드를 던지며 총력전에 나섰다. [댈러스 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=스페인의 특급 조커 미켈 메리노가 7일(한국시간) 북중미 월드컵 포르투갈과의 16강전에서 결승골을 넣고 기뻐하고 있다. 2026.7.7 psoq1337@newspim.com 승부는 용병술에서 갈렸다. 루이스 데 라 푸엔테 스페인 감독의 선택이 적중했다. 후반 45분 프리킥 상황에서 빠르게 공이 전개됐다. 교체 투입된 페란 토레스의 패스를 역시 교체로 들어온 미켈 메리노가 왼발 슈팅으로 연결해 포르투갈의 골망을 흔들었다. 포르투갈은 후반 추가시간 베르나르두 실바의 헤더가 윗그물을 때리며 마지막 기회를 날렸다. 결국 경기는 스페인의 1-0 승리로 종료됐다. 이번 대회에서 토너먼트 잔혹사를 끊고 최고령 득점 기록을 세웠던 호날두는 스페인의 견고한 수비에 묶여 '슬픈 라스트 댄스'를 마쳤다. 대회를 마친 스페인은 개최국 미국과 벨기에의 경기 승자와 8강에서 격돌한다. psoq1337@newspim.com 2026-07-07 06:27
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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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