첨단 핵심기술 레이저 연구 큰 성과레이저의 활용도는 계속 넓어지고 있다. 최근 각광을 받고 있는 NT,BT,IT 등도 모두 레이저 기술을 기반으로 하고 있다. 이에 미국, 유럽, 일본 등 선진국들은 레이저 기술개발에 총력을 기울이고 있다.
이달의 과학기술자상 5월 수상자(62회)로 선정된 남창희 한국과학기술원 교수는 척박한 국내 레이저 연구분야에서 독보적인 위치를 차지하고 있다.
국내에서는 남 교수 이외에 포항공대와 원자력연구소에서 연구를 하고 있으나 아직은 낮설은 분야다.
남 교수는 극히 짧은 시간에 엄청난 출력을 내는 레이저를 개발하고 그 것을 이용해서 X선을 발생시키는데 성공했다.
남 교수는 국내 레이저 관련 연구수준이 뒤떨어진 상태에서 세계적 수준의 연구결과를 발표했다는 점에서 의의가 크다.
남 교수는 전세계 총 전기출력에 해당하는 3테라와트(1조와트)에 해당하는 레이저광을 원자에 접속해서 레이저 특성을 갖는 X선을 발생시키는데 성공했다.
남 교수는 20펨토초(1,000조 분의 1초)동안 3테라와트의 출력을 내는 티타늄사파이어 레이저 장치를 지난 98년 4년 연구를 통해 개발했으며 이 레이저를 아르곤, 네온, 헬륨 등의 기체원자에 집속(빛을 조그마한 점에 모음)시켜 연X선 영역에서 레이저특성을 갖는 결맞는 X선을 발생시켰다.
남 교수는 "레이저 부문은 발전가능성이 무한한 신개척분야"라며 "레이저 기술이 발전되지 않으면 NT,BT,IT 기술은 더 이상 발전하기 어렵다"고 설명했다.
펨토초 테라와트 레이저는 매우 값이 비싼 장치이기 때문에 선진국에서나 활용하던 장비였으나 남 교수는 수년간의 각고 끝에 '장파장 주입법'이라는 고유기술을 이용해서 시스템을 자체 개발하는데 성공했다.
기존의 테라와트 레이저 시스템에 비해 펨토초 테라와트 레이저는 그 규모가 훨씬 작아서 제작비용을 크게 줄일수 있었다.
펨토초 테라와트 레이저 시설의 건설비용이 낮아졌다고 하지만 상용제품을 구입하는 경우 적어도 50만~100만달러이상 소요돼야 했다.
그러나 남 교수는 일부 장비만 수입하고 대부분 시설을 자체 제작함으로써 건설비용을 20만달러 정도로 줄일수 있었다. 이는 고가의 연구장비를 수입에 의존하는 선진국 의존형 연구에서 탈피한 좋은 예라고 볼수 있다.
연구과정의 어려움에 대해 남 교수는 "이 분야는 특성상 연구비가 엄청나게 들어간다"며 "연구비가 부족해서 고가의 실험장비를 구입하기 어려웠다"고 털어놨다.
그는 또 결맞는 X선 발생분야에서 세계적 수준의 연구결과를 일궈냈다. 강한 펨토초 레이저를 가스상태의 원자에 집속시킬 때 발생하는 고차조화파 X선의 급속한 청색변이(짧은 파장쪽으로 이동하는 현상)에 대한 연구결과를 지난 99년 9월 물리분야의 대표적인 학술지인 미국 물리학회에서 발간하는 피지칼 리뷰 레터에 발표했으며 이 논문은 2년동안 25회나 인용됐다.
남 교수의 연구업적은 세계적으로 인정돼 국제 X선 레이저학술회의, 국제 광공학 학회, 미국 레이저 및 광전자 학회, 국제 관성 핵융합 학술회의, OECD 전지구 과학포럼 워크숍 등의 학술회의에서 초청논문을 발표했다.
또 '물질의 구조와 동력학 연구를 위한 거대시설'전지구 과학포럼 워크숍의 고출력 레이저 시설에 대한 보고에서도 그 연구결과가 인용될 정도로 남 교수의 연구업적은 세계 최고수준에 올라 있다.
또 이달말 미국에서 열리는 국제 X선 레이저 학술회의에도 초청논문 발표자로 선정되는 영예를 안았다.
이러한 업적은 국내의 제한적 연구비를 감안할 때 매우 고무적인 일로서 연구를 통해 남 교수는 고출력 펨토초 레이저 기술, 극자외선(자외선보다 파장이 더 짧은 영역) 분광기술을 국내에 보급했으며 고출력 펨토초 레이저 분야와 초강력 레이저장 물리 분야의 국내위상을 크게 향상시켰다.
남 교수의 연구업적은 초기에 국방부 위촉 전자광학특화연구센터를 통해 지원됐으며 현재는 과학기술부 창의적연구진흥사업을 통해 지원되고 있다.
남 교수의 연구성과는 X선 홀로그램과 초고속 연상 계측 등에 응용될 전망이다. 그러나 향후 연구실적에 따라 응용분야는 무궁무진할 것으로 예상된다.
연성주기자
