[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. 유명무실한 대전시·교육청 청소년 도박 중독 예방·치유 조례
  2. 양승조 "충남에서 검증된 실력 통합특별시에서 완성"
  3. 대전시 설 연휴 24시간 응급진료체계 가동
  4. “정부 행정통합 의지 있나”… 사무·재정 담은 강력한 특별법 필요
  5. 대전경제 이정표 '대전상장기업지수' 공식 도입
  1. 대전 중구, 설연휴 환경오염행위 특별감시 실시
  2. GM세종물류 노동자들 다시 일상으로...남은 숙제는
  3. 한국효문화진흥원 설 명절 맞이 다양한 이벤트 개최
  4. 추워도 즐거운 물놀이
  5. 대전 서구, 2년 연속 민원서비스 종합평가 '우수'

헤드라인 뉴스


청소년 도박 막겠다더니… 대전시·교육청 조례 유명무실

청소년 도박 막겠다더니… 대전시·교육청 조례 유명무실

대전시와 대전교육청이 각각 청소년 도박 중독 예방·치유에 대한 조례를 두고도 실효성 있는 정책을 펼치지 못하고 있다. 자체 예산 편성을 통한 사업 실행보단 외부기관에 의지하는 경향을 보이거나 기존 사업의 일부로 취급하는 경향을 보이면서다. 시와 교육청 간 연계·협력 강화를 위한 고민도 부족한 실정이다. 9일 대전시와 대전교육청에 따르면 2025년 각각 청소년 도박 관련 조례를 정비하고 시행 중이다. 대전시는 2025년 6월 '대전광역시 청소년 중독 예방 및 치유 지원 조례'를 제정했으며 대전교육청은 같은 해 9월 '대전광역시교육청..

중도일보 19년 연속 지역신문발전기금 우선지원사 선정
중도일보 19년 연속 지역신문발전기금 우선지원사 선정

중도일보(회장 김원식, 사장 유영돈)가 대전·충남권 일간지 중 최초로 19년 연속 지역신문발전기금 우선지원대상사에 선정됐다. 지역신문발전위원회(이하 지발위)는 9일 2026년 지역신문발전기금 우선지원대상사로 중도일보를 포함해 일간지 29곳, 주간지 45곳 등을 선정했다. 중도일보는 2008년부터 올해까지 매년 우선지원대상사로 선정돼 지역신문발전기금으로 운영되는 각종 사업을 펼쳐왔다. 2025년에는 지역신문발전기금 지원을 통해 '대전 둔산지구 미래를 그리다' 등 다양한 기획 취재를 진행하며 지면을 충실하게 채워왔다. '둔산지구 미래를..

김태흠 충남지사·김영환 충북지사 같은 날 국회 기자회견 왜?
김태흠 충남지사·김영환 충북지사 같은 날 국회 기자회견 왜?

국민의힘 소속인 김태흠 충남도지사와 김영환 충북도지사가 9일 정부와 더불어민주당이 추진 중인 행정통합을 비판하며 ‘국회 특별위원회 구성’과 ‘충청북특별자치도법’ 제정을 촉구했다. 같은 날 같은 장소에서 같은 당 소속 국회의원을 대동해 행정통합 논의과정에서 배제되고 역차별을 받고 있다고 한목소리를 내면서도 충북은 대전·충남과 엄연히 다르다며 특별법안에 불쾌감을 드러내기도 했다. 김태흠 지사는 이날 오전 국회 소통관에서 성일종 의원(충남 서산·태안)과 기자회견을 열고, “오늘 국회 행안위 공청회에 참여하려 했으나 끝내 배제됐다”며 “(..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 설 앞두고 북적이는 유성5일장 설 앞두고 북적이는 유성5일장

  • 신속하고 철저한 수사 촉구하는 대전중앙로지하상가 비대위 신속하고 철저한 수사 촉구하는 대전중앙로지하상가 비대위

  • 추워도 즐거운 물놀이 추워도 즐거운 물놀이

  • 가족과 함께 하는 세대공감 예절체험 가족과 함께 하는 세대공감 예절체험