[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. 민주당 절반의 성공·국힘 예상외 선전… 내란청산·정권심판 팽팽
  2. 국민의힘 백성현 후보, 52.63% 논산시장 재선 성공
  3. 새벽에 뒤집힌 대역전극 환희와 눈물이 교차했던 대전교육감 당선 순간
  4. '서산지역 충남도의원 선거 판 뒤집혔다' 서산, 더불어민주당 모두 석권
  5. [2026 지선] 세종시의회 '민주당 18석·국힘 3석' 재편
  1. [숏폼영상] 허태정, 4년 만에 대전시장 복귀… 시민 선택 받았다
  2. [한화에어로 참사] "사고 재발 방지 이행 여부 확인"…경찰, 사업장 압수수색
  3. 대전오월드 5일 재개장…‘늑구 볼 수 있다’
  4. [2026 지선] 12년 만에 '세종교육감' 바뀌나… 강미애 1위 굳히기
  5. 대전교육 최우선 과제는 '학교 안전·학교 급식·교권 회복'

헤드라인 뉴스


더불어민주당 `금강벨트` 압승… 충청 지방권력 전면교체

더불어민주당 '금강벨트' 압승… 충청 지방권력 전면교체

3일 막을 내린 제9회 전국동시지방선거는 8년 전 치른 제7회 지방선거와 같이 더불어민주당의 압승으로 끝났다. 민주당은 충청권 광역 지방정부 수장인 4개 시·도지사를 석권한 데 이어 양대 축인 4개 광역의회 또한 다수당 지위를 확보하며 충청의 핵심 지방권력을 손에 쥐었다. 국민의힘은 4년 전 제8회 지선에서 차지했던 지방권력을 무기력하게 내주며 지역에서 주도권을 대부분 잃게 됐다. 충청에서 이겨야 선거에서 승리한다는 정치권 속설이 다시 한번 입증되는 사례가 됐다. 최종 개표 결과, 금강벨트에서 큰 이변은 없었다. 국민의힘이 충청권..

[대입+] 6월 모평 국어·영어 쉬워지고 수학 비슷… 체감 난도는 엇갈려
[대입+] 6월 모평 국어·영어 쉬워지고 수학 비슷… 체감 난도는 엇갈려

2027학년도 대학수학능력시험(수능) 가늠자인 6월 모의평가가 전국에서 일제히 치러졌다. 전문가들은 국어는 지난해 수능보다 쉬웠고 수학은 비슷하거나 다소 쉬웠으며 영어는 지난해 수능보다 평이했지만 일부 문항 탓에 체감 난도는 높았을 것으로 내다봤다. 한국교육과정평가원(평가원)은 4일 전국 2124개 고교와 564개 지정학원에서 2027학년도 6월 모의평가(모평)를 실시했다. 평가원은 고교 교육과정의 내용과 수준을 충실히 반영하고 대학 교육에 필요한 수학능력을 측정하는 데 초점을 맞췄다. 김문희 평가원장은 "사교육을 통한 문제풀이 기..

행정수도 시계 빨라지나… 조상호 "올 가을, 특별법 처리 골든타임"
행정수도 시계 빨라지나… 조상호 "올 가을, 특별법 처리 골든타임"

민선 5기 세종시정을 이끌 조상호 당선인이 행정수도 세종 완성과 재정난 등 지역 핵심 현안 해결을 위한 강한 의지를 내비쳤다. 특히 올 가을 정기국회를 행정수도 특별법 처리의 골든타임으로 보고, 연내 입법에 총력을 기울이겠단 입장이다. 더불어민주당 조상호 세종시장 당선인은 이날 오전 세종시청 브리핑실에서 기자회견을 열고 "행정수도 세종 완성을 흔들림 없이 추진하겠다"며 "특별법 관철과 개헌을 통해 세종의 새 미래를 열어가겠다"고 밝혔다. 조 당선인은 이번 선거 승리가 단순한 개인의 영광이 아닌, 이재명 정부와 보조를 맞춰 세종의 미..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 지방선거 끝…선거벽보 철거 지방선거 끝…선거벽보 철거

  • 분주한 개표소 분주한 개표소

  • 허태정 대전시장 후보 당선 ‘확실’ 허태정 대전시장 후보 당선 ‘확실’

  • 출구조사에 ‘엇갈리는 희비’ 출구조사에 ‘엇갈리는 희비’