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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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UAE "바라카 원전, 드론 피격" [서울=뉴스핌] 오상용 기자 = 아랍에미리티(UAE)의 아부다비 당국은 17일 "알다프라 지역에 위치한 바라카 원자력 발전소에서 드론 공격에 의한 화재가 발생했다"고 밝혔다. 로이터에 따르면 아부다비 공보국은 "원전 내부 경계선 바깥에 위치한 발전기가 드론 공격을 당했다"며 "당국이 화재 발생에 대응하고 있다"고 알렸다. 이어 "인명 피해는 보고되지 않았고 방사선 안전 수준에도 영향이 없다"며 "연방 원자력 당국은 발전소의 주요 시스템이 정상적으로 작동하고 있음을 확인했다"고 전했다. 해당 드론이 어디서 발사됐는지에 대해서는 아직 알려진 게 없다.  앞서 이란 최고지도자의 수석 고문인 모하마드 모흐베르는 자신의 X 계정에 "이란은 수년간 걸프 국가(이웃 아랍 국가)들을 친구이자 형제로 여겼지만, 그들은 독립성을 버리고 팔레스타인과 이란의 적들에게 자신들 조국의 운명을 맡겼다"고 비난했다. 그는 "이란은 미 중부사령부의 임대 전초 기지(중동 역내 미군 기지)들에 대해 전면적 대응을 하지 않았지만 이런 자제가 영원하지는 않을 것"이라고 했다. 모흐베르 고문은 해당 게시글에 #쿠웨이트와 #아랍에미리트(UAE)라는 해시태그를 붙여 자신의 비난이 쿠웨이트와 UAE에 맞춰져 있음을 시사했다. 지난 13일 쿠웨이트 당국은 부비얀섬에 침투하려던 이란 이슬람혁명수비대 대원 4명을 체포했다고 발표, 이란과 긴장 수위를 높였다. 이번 전쟁에서 UAE는 중동 내 가장 두드러진 반(反)이란 노선을 취하고 있다. 지난달 이스라엘과 공조해 이란 본토 공격을 감행한 것으로 알려져 있다. UAE 당국은 공식적으로는 부인했지만, 주요 외신들을 통해서는 베냐민 네타냐후 이스라엘 총리가 전쟁 중 UAE를 은밀히 방문했다는 보도도 나온 바 있다. 지난 1일(현지시간) 아랍에미리트(UAE) 두바이 제벨알리 항만 인근에서 연기가 솟고 있는 모습. [사진=로이터 뉴스핌] osy75@newspim.com 2026-05-17 19:52
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北 내고향축구단, 19일 기자회견 [서울=뉴스핌] 남정훈 기자 = 수원FC 위민과의 남북 맞대결을 앞둔 북한 여자축구 클럽팀 내고향여자축구단이 17일 오후 인천국제공항을 통해 한국 땅을 밟았다. 내고향여자축구단은 2025-2026 아시아축구연맹(AFC) 여자 챔피언스리그(AWCL) 4강전 참가를 위해 방한했다. 통일부는 지난 14일 내고향여자축구단의 남한 방문을 승인했고, 대한축구협회가 통보한 선수단 및 관계자 총 39명이 이날 입국했다. [영종도=뉴스핌] 이형석 기자 = 북한 내고향축구단이 17일 오후 인천공항을 통해 방남하고 있다. 2026.05.17 leehs@newspim.com 북한 여자 축구 클럽팀이 한국을 찾은 것은 이번이 처음이다. 북한 축구팀의 방한 자체도 2018년 강원도 춘천·인제에서 열린 아리스포츠컵 국제축구대회 참가 이후 8년 만이며, 성인 여자 축구팀 기준으로는 2014 인천 아시안게임 이후 12년 만이다. 당시 북한 여자대표팀은 금메달을 차지했고, 남자대표팀은 은메달을 획득한 바 있다. 내고향여자축구단은 지난 13일부터 16일까지 중국 베이징에서 경유지 캠프를 차리며 현지 훈련을 진행했고, 이날 한국에 입성했다. 입국 직후에는 숙소로 이동했으며, 이후 훈련 일정은 비공개로 진행될 예정이다. 아시아축구연맹(AFC) 규정상 공식 훈련 이전 비공개 훈련은 문제 없다. 북한 평양을 연고로 한 내고향여자축구단은 2012년 창단된 기업형 구단이다. 소비재 기업 '내고향'의 후원을 받고 있으며, 북한 여자축구 1부 리그에서 여러 차례 우승한 강호로 평가받는다. 이번 대회에서도 강력한 우승 후보로 꼽힌다. [영종도=뉴스핌] 이형석 기자 = 북한 내고향축구단이 17일 오후 인천공항을 통해 방남하고 있다. 2026.05.17 leehs@newspim.com 실제 내고향여자축구단은 예선리그를 3전 전승으로 통과했고, 이 대회 조별리그 C조에서는 2승 1패로 8강 토너먼트에 진출했다. 특히 조별리그에서 성사된 수원FC 위민과의 첫 남북 클럽 맞대결에서는 3-0 완승을 거두며 강한 인상을 남겼다. 이어 8강에서는 베트남 호찌민을 3-0으로 완파하고 준결승 무대까지 올랐다. 수원FC 위민에는 한국 여자 축구의 전설 지소연을 비롯해 김혜리, 최유리 등 전·현직 한국 국가대표가 포진해 있다. 지난 3월 대회 8강전에서는 디펜딩 챔피언 우한 장다(중국)를 4-0으로 완파하며 준결승에 올랐다. 남북 클럽팀의 맞대결은 오는 20일 오후 7시 수원종합운동장에서 열린다. 승리 팀은 23일 오후 2시 같은 장소에서 멜버른 시티(호주)와 도쿄 베르디 벨레자(일본) 경기 승자와 결승전을 치른다. 이번 대회는 여자축구 클럽 차원의 남북 대결이라는 점에서 큰 관심을 받고 있다. 대한축구협회에 따르면 4강전 티켓은 예매 시작 약 12시간 만에 일반 판매분 7087장 모두 매진됐다. [영종도=뉴스핌] 이형석 기자 = 방남한 북한 내고향축구단이 17일 오후 인천공항에서 버스에 탑승하고 있다. 2026.05.17 leehs@newspim.com 내고향여자축구단은 오는 19일 수원종합운동장에서 공식 훈련과 기자회견을 진행하며 한국 팬들에게 처음 공개된다. 다만 대회 규정상 공식 기자회견은 팀별로 따로 열려 수원FC 위민 선수단과 직접 만나는 장면은 경기 당일까지 미뤄질 예정이다. 20일 경기 종료 후에는 공동취재구역(믹스트존)이 운영된다. 내고향여자축구단 선수단도 규정에 따라 해당 구역을 지나가야 하지만, 인터뷰 요청에 응하지 않을 가능성도 있다. 한편 통일부는 이번 준결승전 현장 응원이 남북 상호 이해 증진에 도움이 된다고 판단해 남북협력기금 3억원 지원을 결정했다. 지원금에는 경기 티켓과 응원도구 제작, 남북교류협력지원협회의 행정 비용 등이 포함된 것으로 알려졌다.  wcn05002@newspim.com 2026-05-17 15:48
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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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