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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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서울시 '기후동행패스' 15문 15답 [서울=뉴스핌] 이경화 기자 = 9월 1일 대중교통 이용 시 환급 혜택이 적용되는 '모두의카드(기후동행패스)' 출시를 앞두고 서울시가 기존 기후동행카드 이용자들의 교통비 지원 혜택에 차질이 없도록 사전 안내를 시작했다. 서울시는 '기후동행패스' 전환 과정에서 시민 불편과 지원 혜택의 공백을 최소화하기 위해 기존 카드 운영을 1개월 연장한다. 따라서 30일권은 8월 31일까지 충전 가능하며, 충전한 카드는 최대 9월 29일까지 사용할 수 있다. 만료된 이용자는 '모두의카드'로 전환해야 한다. 후불 기후동행카드는 9월 30일까지 이용할 수 있으나, 10월 1일부터는 일반 교통카드로 전환돼 대중교통비 지원이 중단된다. 후불 카드 이용자들도 혜택을 받기 위해서는 모두의카드로 전환이 필요하다. 기후동행패스 [이미지=서울시] 다음은 기후동행패스와 관련한 궁금한 사항을 문답형식으로 정리했다. -정책 전환 이유는 ▲2024년 1월 서울시가 국내 첫 대중교통 무제한 정기권 '기후동행카드'를 출시했다. 2026년 1월 정부에서 기존 정률 환급제에 기후동행카드의 무제한 정기권 개념과 내용을 포함한 '모두의카드'가 출시됨에 따라 전국 대중교통 이용, 환급 혜택 강화, 서울시의 특화 서비스를 결합하고 혜택을 강화해 정책의 일원화를 추진한다. -기후동행카드 운영 기간은 ▲선불 카드 30일권은 8월 31일까지 충전할 수 있으며, 사용은 9월 29일까지 가능하다. 별도 충전이 필요 없는 후불 카드는 10월 1일부터 대중 교통비 할인 혜택이 없는 일반 교통카드로 전환된다. 기후동행카드의 단기권인 1·2·3·5·7일권은 지속적으로 운영될 예정이다. -교통카드 정책이 너무 복잡한데 ▲기후동행카드는 서울시가 추진한 서울시 내 대중교통을 무제한으로 이용할 수 있도록 개발된 정기권이다. 모두의카드(K-패스)는 정부에서 추진하는 대중교통비 지원 사업으로, 전국에서 대중교통 이용 시 할인 혜택을 제공한다. 기후동행패스는 정부 사업인 모두의카드에 기후동행카드의 특화 서비스를 연계해 서울시민 대상으로 혜택을 강화한 정책이다. 기후동행패스 출시 전에 모두의카드, K-패스 등을 이용하는 서울시민은 9월 1일부터 혜택이 자동 적용된다. -카드 전환 시 혜택은 ▲모두의카드는 일반 기준 6만2000원 미만 이용 시 20% 환급, 6만2000원 이상 사용 시 차액분을 전액 환급해 주는 정책이다. 서울 대중교통 외 전국 대중교통을 이용할 수 있어 사용범위와 혜택이 강화된다. 모두의카드(기후동행패스) 카드 주요 사항 [자료=서울시] -반값 할인 혜택이 있다던데 ▲4~9월 모두의카드를 이용하는 경우 출퇴근 시차시간 이용 시 교통비 할인, 정액형 일반 기준 월 교통비가 3만원으로 적용되는 반값 할인 고유가 대책이 적용 중으로 추가적인 교통비 할인 혜택을 받을 수 있다. -기후동행패스 전환 시점은 ▲기존 발급된 모두의카드, K-패스 카드 등을 이용하는 서울시민은 9월 1일부터 자동으로 '기후동행패스'의 혜택이 적용되기 때문에 출시 전이라도 발급받아 이용하면 된다. 또 9월까지 모두의카드 이용 시 고유가 반값 할인이 적용돼 정액형 일반 기준 최대 약 3만원의 추가 교통비 할인 혜택을 받을 수 있어 빨리 전환할수록 좋다. -전환 시 청년 할인 혜택은 ▲9월 1일부터 만 35~39세 청년도 5만5000원 미만 사용 시 30% 환급, 5만5000원 이상 사용 시 정액 적용·환급 등이 적용된다. 9월까지 모두의카드 반값 할인 대책으로 최대 약 3만원의 대중교통비 할인 혜택을 적용받을 수 있다. -제대군인(~만 42세) 청년 할인, 따릉이 연계 할인, 문화시설 연계 할인 적용은 언제쯤 ▲제대군인 청년 할인 적용, 따릉이 연계 할인 등의 특화 서비스는 관계기관 협의와 시스템 개선이 필요하고, 문화시설 연계 할인은 조례 개정이 필요한 사항으로 관련 절차의 조속한 진행을 통해 연내 적용할 예정이다. -발급·사용법은 ▲모두의카드를 이용하고 있는 서울시민은 별도의 카드전환 없이 9월 1일부터 기후동행패스의 혜택이 적용된다. 신용·체크카드 형태의 모두의카드를 카드사를 통해 발급받은 경우, 수령 후 K패스 누리집에 카드를 등록하고 이용해야 익월부터 환급 혜택을 적용받는다. 편의점 등에서 구매한 선불형 모두의카드는 카드 발급기관 누리집이나 앱에 카드번호·환급계좌 등을 등록한 뒤 K패스 누리집에 등록해야 환급 혜택을 받을 수 있다. 모바일 앱으로 발급받은 선불 모두의카드도 발급기관 누리집이나 앱에 등록한 후 K패스 누리집에 등록해야 한다. 모두의카드(기후동행패스) 발급 방법(후불, 선불, 모바일) [자료=서울시] -무조건 매월 1일부터 이용해야 하는지 ▲아니다. 모두의카드(기후동행패스)가 매월 말일부터 쓴 대중교통비 기준으로 할인혜택을 적용하고 있으나, 아무 때나 K패스 누리집 등에 카드를 등록하고 사용한다면 해당 월에 사용한 금액 기준으로 환급 혜택을 적용받게 된다. 발급받거나 구매한 모두의카드 등을 필수로 K-패스 누리집에 개인정보·카드번호를 입력 후 사용해야 대중교통비 환급 지원을 받을 수 있다. -기존 실물 기후동행카드를 3000원 주고 구매했는데 환불이 가능한지 ▲9월부터 약 한 달 동안 서울시 내 주요 지하철역 12개소(서울역, 잠실, 사당, 선릉, 여의도, 성수, 가산디지털단지, 건대입구, 시청, 연신내, 노원, 홍대입구)에서 사용을 완료한 기존 기후동행카드를 반납할 경우 새로 출시된 기후동행패스 카드로 무상 교환해 주는 행사, 또 이미 카드를 전환한 시민들을 위해서는 커피 또는 편의점 쿠폰 교환 행사를 준비하고 있다. -기후동행패스도 김포, 고양, 과천, 구리, 성남, 하남, 남양주 등에서 이용 가능한지 ▲불가하다. 모두의카드(기후동행패스)는 거주지를 기반으로 하는 대중 교통비 환급 지원 사업으로 서울 시민만 적용 대상이 된다. 김포, 고양, 과천, 구리, 성남, 하남, 남양주 등의 시민들은 해당 지역의 모두의카드 서비스인 '더경기패스'로 전환이 필요하다. -단기권의 이용 범위는 ▲향후 단기권의 이용 범위는 서울 지역과 인천국제공항 하차가 적용되며, 기존의 김포, 고양, 과천, 구리, 성남, 하남, 남양주 등은 이용 가능 범위에서 제외된다. -기후동행카드 3만원 페이백 대책 신청은 언제까지 ▲지난 4~6월 고유가 대책의 일환으로 추진된 기후동행카드 30일권의 충전·만료 이용자 대상 3만원 페이백 신청은 오는 31일까지 티머니 카드&페이 누리집을 통해 신청 가능하다. -인터넷 사용이 어려운 고령자나 외국인이 페이백을 신청하려면 ▲65세 이상 어르신, 거주지 이전자, 외국인, 귀화·주민번호 변경자, 간편인증 수단 미소지자(만 14세 미만, 2G 휴대전화 이용자 등)를 대상으로는 우편·팩스·이메일을 통한 3만원 페이백 수기 신청도 받고 있다. 신청서 출력은 '티머니 카드&페이' 누리집 내 팝업 등을 통해 내려받을 수 있으며, 간단한 성명, 카드번호, 계좌번호, 거주지를 확인할 수 있는 초본(외국인의 경우 외국인사실증명서) 등을 첨부해 송부하면, 수기로 확인 후 페이백이 진행된다. kh99@newspim.com 2026-08-12 11:15
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李, 7대 첨단기술 직접 챙긴다 [서울=뉴스핌] 박찬제 기자 = 이재명 대통령은 12일 첨단산업 경쟁력과 과학 기술력이 국력의 제1 지표임을 강조하며 7대 첨단기술 육성을 위해 정부가 뒷받침하겠다고 약속했다. 이 대통령은 이날 오후 청와대 본관에서 열린 미래 성장 동력 '7대 시드(SEED)' 보고회를 주재했다. 이 대통령은 "인류 역사를 되돌아보면 언제나 한 발 앞서서 첨단 과학기술에 투자한 국가는 번영을 이뤘고 이를 소홀히 한 국가는 쇠퇴했다"고 다시 한 번 강조했다. 이날 보고회에서 논의한 7개 미래 성장동력 분야는 ▲소형모듈원전(SMR) ▲핵융합 ▲재생에너지 ▲양자 ▲우주·항공 ▲첨단바이오 ▲첨단 소재·부품 공급망이다.  [서울=뉴스핌] 이재명 대통령이 12일 청와대 본관에서 열린 '미래성장동력 7대 시드(SEED) 보고회'에서 발언하고 있다. [사진=KTV] 2026.08.12 ◆"반도체 절호의 기회 'AI시대', 다음 먹거리 준비"  이 대통령은 "글로벌 기술 경쟁의 파고 앞에서 첨단 산업 경쟁력과 과학 기술력이야말로 경제력이고 또 안보력"이라고 강조했다. 이 대통령은 "첨단기술의 공통적인 특징은 기술교체 주기가 무척 빠르다는 점, 개인과 국가 모두 변화를 놓치면 소외된다는 점"이라며 "얼마 전까지 위기론에 시달리던 반도체 산업이 구조적인 초호황을 맞이하고 있다"고 진단했다. 이 대통령은 "반도체 산업이 만들어 준 절호의 기회를 활용해 인공지능(AI) 시대, 그 다음 먹거리를 미리 준비해야 한다"고 강조했다. 이 대통령은 "오늘 함께 논의할 7가지 첨단 기술, '7대 시드 프로젝트'는 한국 경제의 차세대 성장 엔진인 동시에 국가의 핵심 전략자산이 될 것"이라며 "대한민국 대도약을 이끌어 낼 혁신 원동력이 될 것"이라고 역설했다. ◆"혁신 기업·과학 기술인, 정부가 확실히 뒷받침" 약속 특히 이 대통령은 "오늘 우리가 뿌린 첨단 기술의 씨앗들이 미래에는 거대한 나무로 자라나서 새로운 메가 프로젝트로 자라나게 될 것"이라며 "전 세계가 대한민국의 새로운 도전을 지켜보고 있다는 마음가짐으로 국가의 미래를 위해 총력을 다해 달라"고 당부했다.  이날 보고회에 참석한 과학인과 기술인, 기업인, 투자자들에게 이 대통령은 "대한민국이 반도체 강국을 넘어 첨단 과학 기술 강국이자 인재 강국으로 도약할 수 있도록 최선을 다해 달라"며 말했다. 이 대통령은 "혁신 기업들과 혁신 과학기술인들이 자유롭게 시장을 개척하고 담대하게 도전할 수 있도록 정부가 확실하게 뒷받침하겠다"고 거듭 약속했다. pcjay@newspim.com 2026-08-12 14:59
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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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