[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. 늑대 탈출에 통제된 대전오월드
  2. 오월드 탈출 늑대 밤사이 무수동 치유의숲서 목격…"여전히 숲에 머물러"
  3. [종합] 대전오월드 탈출 늑대 초등학교 인근까지 왔었다… 학교·주민 긴장
  4. 대전동물원 탈출 늑대, 야간수색 전환… 암컷 등 활용 귀소본능 기대
  5. 대전오월드 늑대 탈출…생포에 집중하는 소방과 경찰
  1. 대전동물원 탈출 늑대, 오월드네거리까지 내려왔다 사라져
  2. 퓨마에 이어 늑대까지…탈출 재현된 오월드 '관리부실'
  3. 저 연차 지역교사 중도퇴직 증가…충남 전국서 세번째
  4. 충청 유치 가능할까… 정부 "육·해·공군 통합 사관학교 지방 설립"
  5. 세종교육감 단일화 둘러싼 대표성·위법 논란 '현재진행형'

헤드라인 뉴스


허-장大戰 최종 승자는?… 이번 주말 "경험" vs "변화" 빅뱅

허-장大戰 최종 승자는?… 이번 주말 "경험" vs "변화" 빅뱅

6·3 지방선거 더불어민주당 대전시장 후보 선출을 앞둔 마지막 주말 허태정 전 시장과 장철민 의원(대전동구)이 건곤일척 승부를 예고하고 있다. 충청권의 대표적 40대 기수인 장 의원은 젊은 정치로 대전의 변화를 강조하고 있고 허 전 시장은 대전시정을 이끌었던 경험을 바탕으로 대세론을 굳히기 위해 각각 총력전 태세다. 금강벨트 전략적 요충지 대전 탈환을 위한 집권여당 후보를 가리는 허-장 대전(大戰)의 승자가 누가될런지 촉각이 모이고 있다. 두 후보는 주말 결선을 앞두고 비전 발표와 당원 접촉에 총력을 기울이며 막판 표심 공략에 나섰..

`거래절벽·대출규제`에… 충청권 아파트 10가구 중 4곳 이상 입주 못해
'거래절벽·대출규제'에… 충청권 아파트 10가구 중 4곳 이상 입주 못해

충청권에서 기존 주택이 팔리지 않아 신축 아파트 입주가 지연되는 사례가 속출하고 있다. 여기에 정부의 강력한 대출 규제와 고물가·고금리·고환율 등 '3고(高)' 현상까지 겹치면서, 분양 잔금을 마련하지 못해 어려움을 겪는 상황이 확산되고 있다. 더불어 다주택자 규제로 '똘똘한 한 채' 선호가 가속하면서 지방 주택 처분 압력이 커져, 그 여파가 서민 경제 전반으로 번지는 분위기다. 9일 주택산업연구원에 따르면, 충청권 3월 입주율은 57.5%로 전월(63.4%)보다 5.9%포인트 줄었다. 즉 10가구 중 4곳 이상은 입주를 하지 못했..

금강벨트 경선 막판 합종연횡 난무 판세 출렁이나
금강벨트 경선 막판 합종연횡 난무 판세 출렁이나

6·3 지방선거 여야 최대 격전지 금강벨트 경선이 막바지에 다다르고 있는 가운데 합종연횡이 난무하고 있다. 이합집산이나 후보 간 '짝짓기'로도 불리는 합종연횡은 선거 승리를 위해 상대를 지지하거나 정책 연대하는 것으로 최종 판세에 어떤 영향을 끼칠지 주목된다. 정치권에 따르면 충청권 시도지사 선거 더불어민주당 경선 과정에서 합종연횡이 잇따르고 있다. 경선에서 탈락한 후보들이 특정 후보를 공개적으로 돕겠다는 선언이 이어지는 것이다. 충남지사 결선에 진출한 박수현 의원(공주부여청양)은 9일 1차 경선에서 고배를 마신 나소열 전 서천군수..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대전오월드 늑대 탈출…생포에 집중하는 소방과 경찰 대전오월드 늑대 탈출…생포에 집중하는 소방과 경찰

  • 공공기관 2부제 첫 날…자전거 출근 늘고 자동차 출근은 줄고 공공기관 2부제 첫 날…자전거 출근 늘고 자동차 출근은 줄고

  • 늑대 탈출에 통제된 대전오월드 늑대 탈출에 통제된 대전오월드

  • 8일부터 공공기관 2부제·공영주차장 5부제 시행 8일부터 공공기관 2부제·공영주차장 5부제 시행