국내에 ‘초강력 레이저 빛공장’ 들어선다

극초단 광양자빔 특수연구동 완공, 3일 준공식 개최

광과학기술 선진국 ‘도약’ 발판 마련

 

‘찰나의 과학’이라 불리는 차세대 펨토과학기술 연구에 있어 일대 전기를 마련할 특수연구시설이 지스트(GIST, 광주과학기술원)에 완공된다. 이에 따라, 우리나라는 포항가속기, 차세대 핵융합연구장치인 KSTAR 등에 이어 또 하나의 세계적인 연구시설을 보유하게 된다.  

지스트는(원장 선우중호) 3일 펨토과학기술연구센터에서 ‘극초단광양자빔 특수연구동’ 준공식을 개최한다고 밝혔다. 이번에 완공될 특수연구동은 지난 해 2월에 기공식을 가진 지 약 1년 9개월 만에 그 웅장한 자태를 드러낼 예정이다. 

‘극초단 광양자빔 연구시설’사업(사업책임자, 이종민 석좌연구교수)은 2003년에 착수하여 오는 2013년까지 총 649억이 투입되는 대형 국가연구개발 사업이다. 펨토과학기술 연구의 핵심시설인 초고출력 레이저 연구시설을 설치하고, 이를 활용한 다양한 응용기술을 개발하는 것을 목표로 추진되어 왔다.  

선우중호 원장은 “펨토과학기술에 대한 관심이 높아지는 가운데, 이번 ‘특수연구동’ 완공은 한국 과학기술연구의 새로운 도약하는 알리는 청신호가 될 것”이라고 소감을 밝혔다.  

‘펨토과학기술’은 기존의 과학기술로 관찰할 수 없었던 ‘찰나의 순간’을 포착하는, 이른바 시간의 극한을 연구하는 학문이다. 이를 위해서는, 육상경기에서 셔터 스피드가 빠른 초고속 카메라가 필요하듯이, 아주 짧은 시간동안 순간적으로 강력한 레이저 빛을 만들어내는 기술이 중요하다.  

지스트는 이미 2005년 100조 와트, 2007에는 300조 와트 출력의 레이저 연구 시설을 완성하는데 성공했다. 이번에 완공될 ‘특수연구동’은 낮은 출력은 물론이고, 순간출력이 1000조 와트에 이르는 초강력 레이저를 이용한 실험도 수행할 수 있다. 또한, 대형국가공용시설로서 국내외 이용자들이 연구에 활용할 수 있으며, 이로 인해 국제공동연구 역시 더욱 활성화 될 전망이다.

이러한 전용연구동은 미국, 영국, 프랑스, 일본 등 레이저 과학 선진국들만 보유하고 있는 기초 및 응용 연구용 핵심 시설로 알려져 있다. 이번 ‘특수연구동’ 완공으로 인해 우리나라에서도 초고출력 레이저를 이용한 다양한 연구가 한층 탄력을 받을 것으로 기대를 모으고 있다.  

초고출력 레이저 기술을 이용하면, 미시세계에서 일어나는 물리, 화학, 생물학적 초고속 현상의 신비를 벗길 수 있다. 쉽게 말해, 식물의 광합성 과정이나, 전자가 원자 주변을 도는 움직임 등을 동영상처럼 관찰하는 것도 가능하다. 또한 IT, BT, NT 다양한 첨단기술에도 응용이 가능해, 새로운 융합기술들을 창출할 수 있을 것으로 기대된다.  

최근 가장 주목받는 것 중의 하나는 바로 초강력레이저를 이용한 소형 가속기 개발 분야이다.  

전자가속기는 물질의 미세구조를 밝히는 물리 분야에서 필수적이다. 하지만, 높은 에너지를 갖는 전자를 가속하기 위해서는 보통 가속 길이가 수백 미터에서 심지어는 수천 미터가 되어야 한다. 그러나, 초고출력 레이저 기술을 이용하면, 이를 획기적으로 줄여 훨씬 작은 규모의 가속기를 만들 수 있을 것으로 예상되고 있다. 

실제로, 펨토과학기술연구센터는 실험실 규모의 시설을 이용하여, 2007년 1 GeV(기가전자볼트 : 1억 전자볼트)의 높은 에너지를 갖는 전자를 가속하는데 성공했으며, 이는 지난 9월 세계적 과학저널인 ‘Nature Photonics’에 게재되었다.  

이뿐 아니라, 암치료에 효과적인 양성자나, 기존의 X선보다 훨씬 선명한 영상을 얻을 수 있는 X선 레이저 역시 고출력 레이저 기술을 이용하여 발생이 가능하다. 

2003년부터 사업의 성공적 수행을 진두지휘하고 있는 이종민 석좌연구교수는 “초고출력 레이저 연구분야에서 우리나라는 아시아 뿐 아니라 세계적으로 선두그룹을 형성하고 있다. 하지만, 선진국과의 경쟁에서 살아남기 위해서는 지금부터가 중요하다”면서 “‘특수연구동’ 준공을 새로운 도약의 계기로 삼아 명실상부한 펨토과학기술 강국으로 발돋움 하는데 기여하겠다”고 포부를 밝혔다.  

이번 준공식과 병행하여, 아시아 11개국 약 150여명이 참가하는 대형 국제학술행사인 ‘제4회 아시아고강도레이저 심포지엄’이 지스트에서 개최될 계획이다. 이번 행사에는 현 세계 고출력 레이저 위원회 의장인 제라드 무로우(Gerard Mourou) 프랑스 광응용연구소 소장을 비롯해, 미국 콜로라도 대학의 로카(J. J. Rocca)교수, 전 아시아고강도레이저 위원회 의장인 가토(Y. Kato)교수 등 이 분야 세계적인 석학들이 참석할 예정이다. 

지스트는 세계적인 연구시설을 구축하는 한편 오는 2010년부터 과학영재들을 대상으로 한 선도적인 학사과정을 운영하게 됨에 따라 세계적인 연구중심 대학으로 성장할 수 있는 발판을 마련하게 됐다. <홍보협력팀, 2008.10.17>

<10월 20일자 언론보도 현황>
-중앙일보, 전자신문, 파이낸셜뉴스, 디지털타임스, 한국경제, KBS, 서울신문, 연합뉴스
-광주MBC, 광주일보, 광주매일, 전남매일, 전남일보 

<11월4일자 언론보도 현황>
-전자신문, 조선일보
-광주일보, 전남일보, 무등일보, 광주매일신문, 전남매일, 남도일보, 광남일보, 연합뉴스
-광주KBC, 광주MBC 

□ 용어설명 

ㅇ 펨토과학 (Femto Science)

- 펨토초(10-15초, 1000조분의 1초)영역의 극히 짧은 시간동안만 발진하는 레이저 펄스를 이용하여 펨토초 영역에서 발생하는 자연현상을 이해하고, 이를 기반으로 분석, 제어 및 가공하는 기술을 통칭. 나노기술이 ‘공간의 극한’을 다루는 기술이라면, 펨토기술은 ‘시간의 극한’을 다루는 기술임.  

ㅇ 극초단(極超短) 극미세(極微細) 자연현상

- 눈으로 관찰할 수 없을 정도의 미세한 공간에서 아주 짧은 시간 동안 순간적으로 일어나는 자연현상. 예를 들면, 눈에 보이지 않는 원자 내부에서 전자가 핵 주위를 회전하는 운동. 

ㅇ 입자가속기 (Particle Accelerator)

- 입자 가속기는 전자나 양성자와 같이 전하를 띠고 있는 입자를 강력한 전기장이나 자기장 속에서 가속시켜 큰 운동에너지를 발생시키는 장치로 주로 물질의 미세구조를 밝히는 물리 분야에 필수적인 실험장치로 이용되고 있다.