[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. 세종시행 '중앙행정기관' 임시 둥지, 2027년 어디로?
  2. 세종시 대평동 '상가 공실' 전환점 맞나… '라면 페스타'가 온다
  3. 아산시, 용화체육공원 20일부터 임시 개방
  4. [경찰의날] 대전 112상황실 이가현 경장 "저희가 침착해야 신고자도 안심하죠"
  5. 교육재정부터 아동보호·산림안전까지… 충청권 국감 현안 봇물
  1. 김장 배춧값 내렸지만… 농가도 소비자도 웃지 못한다
  2. [현장] 대덕대교 통제 첫날 큰 혼잡 없었다… 출퇴근길 불안은 여전
  3. 충남대 통합 재추진 요구 맞서 평의원회 '재투표 불가' 의결…갈등 격화
  4. 대전 교통사고 잇따라... 2명 숨져
  5. 허태정 지자체 순회, 원도심 미래 성장 청사진 제시안 나올까

헤드라인 뉴스


대전역세권 사업 2027년 재공모 들어간다… 환승센터 등 나눠 공공투자 전환 여지도

대전역세권 사업 2027년 재공모 들어간다… 환승센터 등 나눠 공공투자 전환 여지도

대전역세권 복합2-1구역 개발사업이 전면 재검토에 들어간다. 한화건설 컨소시엄이 사업을 포기해 계약 해지절차에 들어가면서 대전시가 후속조치에 착수한 것이다. 기존 최고 72층 규모의 건축계획과 주거 및 상업, 업무시설 비율 등을 다시 살펴 사업성을 높여 2027년 하반기 5차 민간사업자 공모에 나선다는 것이 행정당국의 방침이다. 환승센터를 비롯해 공공부문은 분할해 공공투자를 통해 사업시기를 앞당기는 방안까지 검토할 것으로 알려졌다. 21일 대전시에 따르면 코레일은 10월 20일 대전역세권 복합2-1구역 사업시행자인 대전역세권개발PF..

5대 시중은행 대출취급 6개월 내 금융사고 449억... 실효성 있는 대책 시급
5대 시중은행 대출취급 6개월 내 금융사고 449억... 실효성 있는 대책 시급

최근 5년간 5대 시중은행에서 신규 대출 취급 또는 만기 연장 후 6개월 이내 발생한 금융사고가 134건, 관련 대출금액은 449억원을 넘긴 것으로 나타났다. 이 중 KB국민은행의 관련 대출금액이 406억원으로 전체의 90%를 차지했다. 21일 국회 정무위원회 소속 김형연 조국혁신당 의원이 5대 은행(KB국민·신한·하나·우리·NH농협은행)에서 제출받은 자료에 따르면, 2022년부터 2026년 7월까지 대출 취급 또는 만기연장 후 6개월 이내 금융사고가 보고된 사례는 총 134건으로 집계됐다. 대출금액은 449억 2500만원이다. 은..

세종 행정수도법 논의 물꼬 트나…28일 회의 개최 유력
세종 행정수도법 논의 물꼬 트나…28일 회의 개최 유력

세종 행정수도특별법에 대한 논의가 다시 재개될 것으로 전망되면서, 연내 통과 목표를 관철할 수 있을지 주목된다. 국정감사가 마무리 수순에 접어든 가운데 오는 28일 특별법 논의를 위한 회의 개최가 유력시되면서다. 앞선 13일 중앙행정기관의 2차 이전안이 확정·발표되면서, 행정수도특별법 제정안 통과 명분을 더욱 크게 확보한 것도 사실이다. 21일 국회 등에 따르면 국토교통위원회 여·야 간사는 국토법안심사소위원회 개최 일정을 두고 협의를 지속 중이다. 국토위 감사는 23일 종합감사를 끝으로 막을 내린다. 이에 따라 우선 여당인 더불어민..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대전 3대 하천 가을 꽃단지 ‘인기’ 대전 3대 하천 가을 꽃단지 ‘인기’

  • 대전경찰청, 제81주년 경찰의 날 기념식 개최 대전경찰청, 제81주년 경찰의 날 기념식 개최

  • 사람 키보다 높게 쌓인 건설폐기물 사람 키보다 높게 쌓인 건설폐기물

  • 국회 과방위 국감장에 등장한 휴머노이드 국회 과방위 국감장에 등장한 휴머노이드