[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. [현장취재]2026년 저출생 대응 대전지역연대 정기회의
  2. 8월 16일, 내 결혼식을 미리 본다
  3. 대한공업교육학회, '2026년 상반기 학술대회'
  4. 위기 임산부 가정 위해 두번째 백일 파티
  5. 대전시새마을회, '2026 시·구회장단 워크숍 및 남도문화 탐방'
  1. 어린이회관, 초등1학년 학생들에게 꿈돌이 호신용 경보기 보급
  2. 백석문화대, 2026 충남 해커TOON 캠프 개최
  3. 천안문화재단, '찾아가는 예술무대'와 함께하는 따뜻한 동행
  4. 천안시, 도솔아카데미서 아동학대 예방 캠페인…인식 개선 앞장
  5. 천안시, 석오이동녕기념관서 여름방학 맞이 어린이 체험교실 운영

헤드라인 뉴스


`대한민국 대도약 3대 프로젝트 29일 공개… 충청권 초미 관심

'대한민국 대도약 3대 프로젝트 29일 공개… 충청권 초미 관심

이재명 정부가 주도하는 국가균형성장의 브랜드 될 '대한민국 대도약 3대 메가 프로젝트'가 29일 공개된다. 호남권은 물론 충청권과 영남권까지 아우르는 초대형 프로젝트라는 점에서 투자 규모와 분야 등 세부적인 계획에 관심이 쏠린다. 이 대통령은 이날 오후 청와대에서 주재하는 대한민국 대도약 3대 메가 프로젝트 국민 보고회에서는 국가균형성장과 국토 공간 재편, 미래 첨단핵심산업 등을 담은 대규모 프로젝트로, 이재용 삼성전자 회장과 최태원 SK그룹 회장 등도 참석한다. 보고회는 이 대통령의 모두 말씀에 이어 산업통상자원부를 필두로 과학기..

민선 9기 대전시 `우리 모두의 대전, 온통 행복한 시민`
민선 9기 대전시 '우리 모두의 대전, 온통 행복한 시민'

민선 9기 대전시 허태정 호(號)의 슬로건이 '우리 모두의 대전, 온통 행복한 시민'으로 28일 선정됐다. 대전시장직 인수위원회는 이번 슬로건은 시민들의 다양한 의견을 수렴하고 허 당선인의 시정 철학과 민선 9기 시정의 방향성을 담아냈다. '우리 모두의 대전'은 시민주권시대를 맞아 시민이 주인이라는 점을 천명한 것으로 '시민을 시정의 중심에 두겠다'는 허 당선인의 약속을 담아냈다. '온통 행복한 시민'은 시민의 행복을 위해 일하는 시정을 펼치겠다는 허 당선인의 의지와 대표 공약인 온통대전2.0 추진 의지가 함께 반영된 결과라는 설명..

5대 시중은행 마통 잔액 3년 8개월만에 최대치... 빚내 투자하자 `빚투` 증가
5대 시중은행 마통 잔액 3년 8개월만에 최대치... 빚내 투자하자 '빚투' 증가

국내 5대 시중은행 마이너스통장 사용액이 3년 8개월 만에 최대치를 기록하면서 빚내서 투자하는 '빚투'가 계속되고 있다. 28일 금융권에 따르면 5대 시중은행인 KB국민·신한·하나·우리·NH농협은행의 개인 마이너스통장 잔액은 25일 기준 43조 3363억원으로 집계됐다. 역대 월말 잔액과 비교하면 2022년 10월 말(43조 6609억원) 이후 3년 8개월 만에 최대 규모다. 5대 시중은행의 마통 잔액은 5월부터 두 달 연속 조 단위로 불어나고 있다. 4월 말 39조 6675억원에서 5월 말 41조 5324억원으로 1조 8650억원..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 무더위 날리는 음악분수 무더위 날리는 음악분수

  • 석유 최고가격제 첫 인하…저렴한 주유소로 몰리는 차량들 석유 최고가격제 첫 인하…저렴한 주유소로 몰리는 차량들

  • 갈고닦은 기술의 향연 갈고닦은 기술의 향연

  • 대한민국 패배에 실망하는 축구팬…32강 진출 불투명 대한민국 패배에 실망하는 축구팬…32강 진출 불투명