[사이언스칼럼] 특별한 빛, 레이저

  • 오피니언
  • 사이언스칼럼

[사이언스칼럼] 특별한 빛, 레이저

이강희 한국표준과학연구원 광도측정그룹 책임연구원

  • 승인 2025-01-23 17:02
  • 신문게재 2025-01-24 18면
  • 임효인 기자임효인 기자
clip20250123094255
이강희 한국표준과학연구원 광도측정그룹 책임연구원
전구, 형광등, LED 등 다양한 광원들이 우리 생활 속에서 중요한 역할을 하지만, 그중 레이저는 다른 광원들과 비교할 때 훨씬 더 다양한 분야에서 활발히 활용된다. 예를 들어 슈퍼마켓에서 활용하는 레이저 바코드 스캐너는 물체의 정보를 빠르게 인식할 때 사용되며, 레이저 포인터는 발표 시 내용을 지시하는 데 활용된다. 이 외에도 레이저는 금속을 자르거나 용접하는 정밀 가공 분야, 라식수술이나 피부치료와 같은 의료 분야에서도 사용된다. 최근에는 레이저를 활용한 무기도 개발하고 있으며, 미사일보다 빠르고 정확하게 소형 비행체를 요격할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

다른 광원들과는 다르게 레이저가 특별히 더 많은 곳에 활용되는 이유는 레이저가 가진 몇 가지 독특한 특징 때문이다. 우선 대부분의 레이저 빛은 잘 퍼지지 않고 직진하며, 일반적인 태양광이나 형광등 빛과는 달리 특정한 한 가지의 선명한 색상을 가진다. 또한 다소 생소한 개념일 수 있으나, 레이저 빛은 높은 결맞음(coherence)을 가져 여러 상황에서 물결무늬와 같이 나타나는 간섭 현상을 관측할 수 있다. 이 높은 결맞음 성질 덕분에 레이저 빛은 매우 작은 지점에 모으기도 쉽다.

이러한 레이저의 독특한 특징을 이해하기 위해서는 유도방출복사(Stimulated Emission of Radiation)라는 현상을 알아야 한다. 사실, 레이저(Laser)는 'Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation'의 약자이며 그 이름 안에 이미 유도방출복사란 말이 들어가 있다. 여담이지만, 유도방출복사를 처음 이론적으로 예측한 사람은 상대성 이론으로 유명한 알베르트 아인슈타인이다. 남들이 1개도 이루기 어려운 업적을 무수히 많이 이룬 것을 보면 천재는 다르긴 다른 모양이다.

유도방출복사란 어떤 물체에 빛이 들어오면 그 빛에 의해 유도되어 추가로 빛이 방출되는 현상이다. 이때 방출된 빛은 들어오는 빛과 동일한 성질을 갖는데, 이를 유도방출복사의 자체 일관성(self consistency)이라고 부른다. 레이저 내부에서 똑같은 성질을 가진 유도방출된 빛이 거울 2개로 이루어진 반복 반사 구조를 통해 반복적으로 더해져 증폭(Light Amplification)되며, 이것이 레이저가 다른 광원과 다르게 특별해지는 이유이다. 처음 발생했던 빛이 똑같은 성질을 가진 채 계속 증폭되기 때문에 보통의 레이저에서 나오는 빛은 방향, 파장, 위상, 편광 등 빛이 가질 수 있는 모든 물리적 특성이 단일화된다.

이 단일성 덕분에 첨단 과학기술 분야에서 레이저는 없어서는 안 될 아주 중요한 도구이다. 최첨단 초미세 반도체 공정에 활용하는 극자외선을 생성시키기 위해 레이저를 사용하며, 최근에 큰 주목을 받는 양자 컴퓨터를 만들 때도 사용한다. 특히, 단일성은 측정의 기준점이 되기 때문에 측정표준과 관련된 과학기술을 연구하는 한국표준과학연구원(KRISS)에서 그 활용 비중이 높다. KRISS에서는 레이저 빛의 일정한 주파수를 원자시계가 내는 신호와 동기화하여 정확한 시간을 구현하거나, 선명한 간섭 현상을 측정하여 길이를 정밀하게 측정한다. 또한, 빛의 세기의 기본 단위인 cd(칸델라)를 정확히 정의하는 데에도 레이저 빛을 활용하며, 초정밀 압력측정 및 미세 화학 물질 분석에도 레이저를 사용하고 있다.

레이저는 과학 혁신을 이끄는 핵심 도구로 자리매김하면서 수많은 노벨상 수상자를 배출하기도 했다. 기초 이론 및 초기 개발에 대한 공로로 1964년 노벨 물리학상을 받은 찰스 타운스, 니콜라이 바소프, 알렉산드르 프로호로프를 시작으로 최근에는 아토초 레이저 기술의 발전에 대한 공로로 피에르 아고스티니, 페렌츠 크라우스, 앤 륄리에에게 2023년 노벨 물리학상이 돌아갔다. 독자분들도 다음번에 레이저 포인터를 사용할 때, 단순히 발표 도구로서만 생각하기보다 레이저가 첨단 과학기술 분야에서 활약하는 초특급 에이스라는 사실을 떠올려보시면 좋을 듯하다. 그리고 앞으로도 계속해서 과학자들이 레이저 기술을 활용해 새로운 혁신을 일으킬 수 있도록 응원해 주시기를 바란다. 이강희 한국표준과학연구원 광도측정그룹 책임연구원

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 천안시, 광덕면 물놀이 관리지역 현장 안전점검 실시
  2. 천안시, 여름 휴가철 하천·계곡 불법행위 특별단속
  3. 천안시, 고액·상습 체납자 가택수색…승용차 압류·공매 착수
  4. '위안부' 기림절, 세종서 만난다… 역사의 아픔 치유, '평화의 장'
  5. 대전 트램 또 지연되나…8개월째 호남선 비개착공사 시공사 선정 난항
  1. 대전시 충남도 공공기관 2차이전 정주여건 확보 시급
  2. 천안시, 2026 을지연습 전시종합상황실 근무자 사전교육
  3. 천안시청소년상담복지센터, '스마트폰 가족치유캠프' 운영
  4. [주말사건사고] 폭염 속 대전·충남서 아파트 화재·정전 잇따라…주민 대피·불편
  5. 국가재정범죄 수사 대전중수청으로… 관세·국세 수사 전문인력 주목

헤드라인 뉴스


대전 트램 또 지연되나…8개월째 호남선 비개착공사 시공사 선정 난항

대전 트램 또 지연되나…8개월째 호남선 비개착공사 시공사 선정 난항

2028년에서 2030년으로 개통이 미뤄진 대전 도시철도 2호선 트램 사업이 또 지연될 위기에 놓였다. 서대전 지하차도 구간 가운데 호남선 직하부 비개착공사에 대한 시공사 선정이 8개월째 난항을 겪고 있기 때문이다. 공사 난이도는 높은데 사업비 단가는 낮게 책정된 탓에 입찰 과정에서 업체 사업 포기와 유찰이 반복된 것이다. 일각에선 트램 사업 주체인 대전시가 국가철도공단에 위탁만 해놓고 손 놓고 있던 것이 아니냐는 지적도 나온다. 9일 중도일보 취재결과, 대전 도시철도 2호선 트램 12공구 일대 서대전 지하차도 구간(699m) 중..

홈플러스 충청권 5곳 영업 재개…상품 채우기 ‘속도전’
홈플러스 충청권 5곳 영업 재개…상품 채우기 ‘속도전’

기업회생 절차에 들어간 홈플러스가 긴급운영자금 2000억 원을 확보하면서 충청권에서도 영업을 다시 시작했다. 장기간 문을 닫았던 점포가 재개장하면서 소비자들의 발길이 이어지고 있지만, 아직 상품 입고가 충분하지 않은 곳도 있어 매장 정상화까지는 시간이 걸릴 전망이다. 9일 유통업계에 따르면 홈플러스는 지난 7일부터 영업을 중단했던 전국 67개 점포를 대상으로 가오픈을 진행하고 있다. 충청권에서는 대전 유성점과 가오점, 세종점, 충남 논산점과 보령점 등 5개 점포가 영업 재개 대상에 포함됐다. 이번 영업 재개는 지난달 13일 임시 휴..

중고차 `숨은 수수료` 없앤다지만… 소비자 부담은 그대로?
중고차 '숨은 수수료' 없앤다지만… 소비자 부담은 그대로?

정부가 중고차 거래 과정에서 발생하는 각종 비용을 차량 판매가격에 포함하는 '총액 표시제'를 도입한다. 소비자가 온라인에서 확인한 차량 가격과 실제 구매가격이 달라지는 원인인 '숨은 수수료'를 없애겠다는 취지다. 국토교통부는 6일 이 같은 내용의 '중고차 소비자 보호 대책'을 발표했다. 중고차 판매업자가 인터넷 플랫폼 등에 차량을 광고할 때 차량 가격뿐만 아니라 매도비, 알선수수료, 성능보증보험료 등 소비자가 부담하고 있는 각종 수수료를 판매가 총액에 표시하도록 의무화하는 게 골자다. 현재 소비자가 중고차 시장에서 차량을 구매할 경..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 쓰레기와 악취에 몸살 앓는 으능정이거리 쓰레기와 악취에 몸살 앓는 으능정이거리

  • 도심 속 시원한 물놀이 도심 속 시원한 물놀이

  • ‘안전모를 착용합시다’ ‘안전모를 착용합시다’

  • 극한 폭염 속 안전한 열차 운행을 위한 선로관리 극한 폭염 속 안전한 열차 운행을 위한 선로관리