[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. 선화동 대전중수청 신청사, 옆 노후청사까지 복합개발 할까
  2. 컨텍, 광통신 위성데이터 수신 상용화 나선다…전략적 협력 확대
  3. [월요논단] 국립대 등록금 무료정책, 지방시대의 서막(序幕)
  4. 고속도로 터널 사고 10건 중 4건 ‘다중추돌’…경고체계 강화 시급
  5. 지역 국립대 수시 경쟁률 상승…‘등록금 전액 지원’ 기대감 영향”
  1. [2027 수시로 간다-대학의 색, 미래의 선택] 대전과기대 'Good To Great' 86년 전통위에 미래를 더하다
  2. 충남대·공주대 통합신청서 ‘부결’…통합 논의는 계속된다
  3. "당신이 남긴 생명, 오늘도 살아갑니다" 충청권 지난 4년 장기이식 119명
  4. 중증외상 골든타임 '대전권역외상센터' 10주년 심포지엄
  5. 공수 뒤바뀐 대전 여야… "본격적인 경쟁은 지금부터"

헤드라인 뉴스


갤러리아 타임월드 매각된다?…지역 유통업계 `술렁`

갤러리아 타임월드 매각된다?…지역 유통업계 '술렁'

대전 지역 백화점 터줏대감인 한화갤러리아 타임월드 '매각설'이 확산하면서 지역 유통업계가 술렁이고 있다. 최근 유성구 도룡동 한화갤러리아 타임월드 VIP 고객 전용 공간인 '메종 갤러리아 대전'이 운영을 종료한 데 이어 타임월드마저 매각설이 나오자 일각에선 한화갤러리아가 지역에서 손을 떼는 게 아니냐는 관측도 나온다. 14일 유통업계 등에 따르면 한화갤러리아 타임월드 지분 매각설이 거론되고 있다. 지분 매각은 타임월드 소유 부동산과 경영권 등을 모두 포함한 매각을 말한다. 타임월드는 천안과 진주 등 한화갤러리아 백화점 점포 중 유일..

은행권 마통 70조원 육박... 투자 열풍 불던 2021년보다 늘었다
은행권 마통 70조원 육박... 투자 열풍 불던 2021년보다 늘었다

은행권 마이너스통장 대출 잔액이 올해 들어 7월 말까지 6조 원 넘게 늘어 70조 원에 육박한 것으로 나타났다. 코로나19 확산 이후 저금리에 투자 열풍이 불었던 2021년 말 수준으로 대출 잔액이 늘어난 가운데 금리는 당시보다 크게 높아져 차주들의 이자 부담도 무거워진 상황이다. 14일 국회 정무위원회 소속 국민의힘 박성훈 의원이 금융감독원에서 제출받은 자료에 따르면, 국내 은행의 7월 말 마이너스통장 대출잔액은 69조 7283억 원으로 집계됐다. 2025년 말 63조 6409억 원보다 6조 874억 원(9.6%) 증가했다. 이는..

"대전엔 국립미술관 언제?"…국립현대미술관 대전관, 2027년 예산 ‘0원’
"대전엔 국립미술관 언제?"…국립현대미술관 대전관, 2027년 예산 ‘0원’

2025년 완공을 목표로 추진되던 국립현대미술관 대전관 건립사업이 타당성 재조사에 발목이 잡히면서 속도를 내지 못하고 있다. 타당성 재조사 장기화로 총사업비가 확정되지 않으면서 내년 본예산에도 사업비가 반영되지 않았고, 당초 계획했던 준공 일정 역시 불투명해진 상황이다. 연내 타당성 재조사가 마무리될 예정이지만 이후 사업 추진을 위한 예산 확보까지 상당한 시간이 걸릴 수 있어 조속한 대응이 필요하다는 지적이다. 14일 취재에 따르면 2027년 정부 예산안에 국립현대미술관 대전관(국립미술품수장보존센터) 관련 예산이 담기지 않은 것으로..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘대한민국의 情을 보냅니다’ ‘대한민국의 情을 보냅니다’

  • 경영악화로 폐업하는 대전서남부터미널 경영악화로 폐업하는 대전서남부터미널

  • 육아하는 아빠의 모습 ‘최고’ 육아하는 아빠의 모습 ‘최고’

  • 추석맞이 대청소…‘거리를 깨끗하게’ 추석맞이 대청소…‘거리를 깨끗하게’