[사이언스칼럼] 전파 과학과 광 과학이 만나는 지점

  • 오피니언
  • 사이언스칼럼

[사이언스칼럼] 전파 과학과 광 과학이 만나는 지점

이강희 한국표준과학연구원 광도측정그룹 책임연구원

  • 승인 2025-03-20 18:02
  • 신문게재 2025-03-21 18면
  • 임효인 기자임효인 기자
clip20250320091713
이강희 한국표준과학연구원 광도측정그룹 책임연구원
19세기 물리학자 제임스 맥스웰이 맥스웰 방정식을 발표한 이후, 과학자들은 라디오나 핸드폰 등에서 활용되는 '전파'와 태양이나 조명에서 나오는 '빛'이 본질적으로 같다는 사실을 알게 됐다. 그러나 기술의 한계 때문에 '전파 과학'에서는 기가헤르츠(GHz, 10의 9승 Hz) 수준 이하의 주파수를 갖는 전파에 집중해 기술을 발전시켰고, 빛을 활용하는 '광 과학'에서는 수백 테라헤르츠(THz, 10의 12승 Hz) 수준의 주파수를 갖는 가시광선 대역 혹은 근적외선 대역을 주로 활용해 관련 기술을 발전시켰다. 그러다 보니, 1테라헤르츠 근처에 해당하는 주파수를 갖는 전자기파인 '테라헤르츠파'는 전파 과학과 광 과학 분야 모두에서 거의 활용되지 못했다. 그래서 이 주파수 대역은 오랫동안 테라헤르츠 틈(Terahertz Gap)이라고 불렸다.

그러나 과학기술은 늘 진보하고 발전을 멈추지 않는다. 전파 과학자들은 새로운 소자와 미세공정 기술을 통해 점차 전파의 활용 주파수를 높여왔고, 현재는 테라헤르츠 주파수를 갖는 전자기파를 발생시키고 측정하는 안테나 기술을 개발해 활용하고 있다. 광 과학자들도 발전하는 레이저 기술 및 광 과학 기술들을 활용해 테라헤르츠파를 발생시키고 측정하는 기술들을 만들어냈다. 그래서 이제는 테라헤르츠 틈이란 말이 무색하게 전파 과학과 광 과학 모두에서 테라헤르츠파를 적극적으로 이용하고 있다.



테라헤르츠파의 활용이 가능해지면서 전파 과학과 광 과학 분야의 기술 발전은 더욱 가속화되고 있다. 전파 과학 분야에서는 테라헤르츠파의 도입으로 무선 통신 속도가 획기적으로 개선될 전망이다. 이는 현재 무선 통신에서 사용되는 주파수보다 테라헤르츠파의 주파수가 훨씬 높기 때문이며, 테라헤르츠파를 활용하면 100기가비트/초(Gbps) 이상의 초고속 통신이 가능해질 것으로 기대된다. 광 과학 분야에서는 테라헤르츠파 덕분에 물질의 분광학적 특성을 더 자세히 파악할 수 있게 됐으며, 이를 바탕으로 폭발물이나 마약과 같은 위험 물질 탐지 기술이 발전되고 있다. 최근 연구에 따르면 테라헤르츠파가 감기 바이러스도 탐지할 수 있다고 하니 관련 기술의 발전도 기대된다.

테라헤르츠파의 다른 매력은 전통적인 전파 과학과 광 과학 기술이 만나 새로운 응용 가능성을 열어주고 있다는 점이다. 가장 대표적인 예시로 비파괴 검사를 들 수 있다. 전파는 물질을 쉽게 통과하지만 정밀하게 볼 수 없고, 가시광선은 해상도가 뛰어나지만 깊은 내부까지는 통과하지 못한다. 테라헤르츠파는 이 두 가지 특성이 결합해, 물질의 내부 구조를 세밀하게 관찰할 수 있게 한다. 이러한 기술적 강점 때문에 현재 테라헤르츠파는 공항 내 보안 검색 등에 적극 활용되고 있다.



테라헤르츠파가 가져오는 변화에 대응하기 위해, 측정기술 고도화 및 측정표준 확립을 수행하는 한국표준과학연구원(KRISS)에서는 여러 부서에서 테라헤르츠파 기술을 연구하고 있다. KRISS 비파괴측정그룹에서는 최첨단 레이저 기술을 접목해 세계에서 가장 빠른 고속 비파괴 검사 기술을 선보인 바 있으며, 개발된 테라헤르츠 비파괴 검사 기술을 확장해 응용 분야를 넓혀나가고 있다. 전자파측정그룹에서는 산학연 연계로 테라헤르츠파를 활용하는 차세대 무선 통신 기술을 활발히 연구해 최근에는 해당 주파수 대역의 임피던스 측정표준 기술을 확립해 기술 주도권을 선점하는 쾌거를 이뤘다. 필자가 속한 광도측정그룹에서는 새로운 양자센서 기술로 테라헤르츠파를 측정하는 기술을 연구하고 있으며, 이를 기존 광 과학에서 주로 활용하는 열 측정 기반 기술과 비교하고 새로운 복사조도(Irradiance) 측정표준 기술을 확립하고자 노력하고 있다.

대항해시대의 탐험가들이 신대륙을 탐험했던 것처럼, 테라헤르츠파 기술을 연구를 하는 것이 마치 탐험과 같다는 생각이 든다. 기존의 전파 과학과 광 과학 기술이 만나 새로운 주파수 영토를 개척하며 새로운 가능성을 찾아 나서고 있기 때문이다. 미지의 영역을 알아가는 즐거운 탐험 여정 중에 상상하지 못했던 혁신적인 기술을 발견할 수 있기를 희망해 본다. 이강희 한국표준과학연구원 광도측정그룹 책임연구원

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

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 대전 서대전IC 구봉터널 차량 16대 추돌사고…12명 부상(영상있음)
  2. 李대통령 충청 메가통합론 지방선거 금강벨트 달구나
  3. 사실상 무산된 대전충남 행정통합... 이제부터가 시작
  4. 대전교통공사, 대전역 유휴공간에 ‘도심형 스마트팜' 개장
  5. '불꽃야구2' 올해도 대전에서 한다
  1. 민경배, 민주당 복당 후폭풍 속 "비판 겸허히 받아들일 것"
  2. 대전 서구, 청년정책 참여 기구'서청넷'출범
  3. 사라져 버린 구리로 만든 교량 이름판
  4. ‘봄이 왔어요’
  5. 지역 국립의대 입학 정원 확 키운 정부…교육 여건 마련은 어떻게?

헤드라인 뉴스


李대통령 충청 메가통합론 지방선거 금강벨트 달구나

李대통령 충청 메가통합론 지방선거 금강벨트 달구나

대전 충남 행정통합이 사실상 무산된 가운데 여권에서 이를 넘어선 충청권 메가 통합론을 들고 나와 주목된다. 이재명 대통령이 앞장서 이슈를 선점하고 여당 의원들이 이에 가세하면서 지역 내에 꺼져가는 행정통합 동력을 재공급하고 나선 것이다. 여권발 충청 메가 통합론이 6·3 지방선거 앞 대전 충남 통합 불발로 시계제로에 빠진 금강벨트 민심에 어떤 영향을 끼칠지 촉각이다. 이 대통령은 지난 13일 충북 청주오스코에서 열린 충북 타운홀미팅에서 "충청남북(도)과 대전까지 통합해 하나의 거대한 정주 여건·행정체계를 만들 것인지를 (충북도민들도..

중동 불안에 대출금리 `들썩`…영끌·빚투족 시름 깊어진다
중동 불안에 대출금리 '들썩'…영끌·빚투족 시름 깊어진다

중동 정세 불안으로 주택담보대출을 비롯한 가계대출 금리가 들썩이면서 '영끌(영혼까지 끌어모아 대출)족'과 '빚투(빚내서 투자)족'들의 부담이 커지고 있다. 특히 이들이 투자한 주택과 주식 등 자산시장 흐름마저 불확실해지면서 시름은 더욱 깊어지고 있다. 15일 금융권에 따르면 KB국민·신한·하나·우리은행의 13일 기준 주택담보대출 혼합형(고정) 금리(은행채 5년물 기준)는 연 4.250∼6.504% 수준으로 조사됐다. 올해 1월 16일(연 4.130∼6.297%)과 비교하면 두 달 만에 상단은 0.207%포인트, 하단은 0.120%포..

기름값 진정세 속 ‘저가 주유소 행렬’… 불법 유통 가능성
기름값 진정세 속 ‘저가 주유소 행렬’… 불법 유통 가능성

석유 최고가제가 시행되며 급등세를 보이던 기름값이 다소 진정됐지만 사재기나 가짜 석유 판매 등 불법행위 우려가 나오고 있다. 유가 변동성이 이어지면서 더 저렴한 주유소를 찾아 나서는 모습 등이 나타나고 있기 때문이다. 실제 14일 오전 10시께 대전 중구 안영동의 한 주유소. 대전 주유소 평균 가격인 1812원보다 리터당 33원 저렴한 1779원으로 주말 아침부터 주유를 하려는 차량이 줄을 서는 모습이 이어졌다. 마트 주차장에서부터 이어지는 주유 줄서기가 오전 내내 계속됐다. 이처럼 운전자들 사이에서는 석유 최고가제 시행에도 가격이..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘봄이 왔어요’ ‘봄이 왔어요’

  • 사라져 버린 구리로 만든 교량 이름판 사라져 버린 구리로 만든 교량 이름판

  • 석유 최고가격제 시행에 떨어진 기름값 석유 최고가격제 시행에 떨어진 기름값

  • 반갑다 야구야! 반갑다 야구야!