[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. 국힘 천안시의원, "성성호수 권역 로컬푸드 직매장 주민 의견 수렴 거쳐야"
  2. 내년 세종에 '로봇위성 개발기업' 들어선다… 우주산업 기반 확대 기대감
  3. [단독] 김찬술 대덕구청장 "공공기관 온다면 신청사도 내놓겠다"
  4. 2차 중앙행정기관 이전 코 앞인데… 임시청사·주거·보육 등 대책 고심
  5. 자운대 통합사관학교 흔들고 육사 이전설까지… 충청권 출혈 경쟁 부추기나
  1. 충남대 통합 재추진 앞두고 학생사회도 공동행동 .. 재투표 방식 권익 보장 요구
  2. [춘하추동] 받는 것, 주는 것, 그리고 잃는 것
  3. "대한민국 에너지 수도 '충남'에 발전공기업 통합본사 입지해야"
  4. 대전 빈집 1486호 남았다… 대덕구에 452호 집중
  5. [르포] 육교 아래 흡연부스…담배 연기 퍼지는 신탄진역 광장

헤드라인 뉴스


"대한민국 에너지 수도 `충남`에 발전공기업 통합본사 입지해야"

"대한민국 에너지 수도 '충남'에 발전공기업 통합본사 입지해야"

'대한민국 에너지 수도'를 지향하는 충남도에 5개 발전공기업의 '통합본사'를 유치하기 위해 여야 국회의원과 자치단체장들이 의기투합했다. 충남도 내에서 유치 경쟁을 벌이고 있는 당진시와 보령시, 태안군 역시 불필요한 갈등을 불식하기 위해 한목소리로 '충남 유치'를 강조했다. 충남도와 더불어민주당 어기구(당진시)·국민의힘 성일종(서산·태안)·장동혁(보령·서천) 의원은 10일 오후 국회의원회관에서 '발전공기업 통합본사 충남 유치를 위한 정책토론회'를 공동 개최했다. 토론회에는 3명의 국회의원과 박수현 충남도지사를 비롯해 더불어민주당 김기..

박수현 충남지사 "치의학연구원 천안 유치는 `독도는 우리 땅` 같은 이치"
박수현 충남지사 "치의학연구원 천안 유치는 '독도는 우리 땅' 같은 이치"

박수현 충남지사가 천안시민들과 함께 국립치의학연구원 천안 유치를 위한 범도민 결의를 다졌다. 박수현 지사는 10일 천안시청 봉서홀에서 열린 14번째 '충남통(通)행' 일정에서 장기수 천안시장 및 천안시민 800여 명과 함께 국립치의학연구원 천안 유치를 위한 결의 퍼포먼스를 전격 단행했다. 이번 퍼포먼스는 최근 출범한 '범충남 추진체'에 이어 도민의 결집된 유치 열기를 대외적으로 선언하기 위해 마련됐다. 충남도는 KTX 천안아산역 인근 융복합 R&D 지구 내 1만 94㎡ 규모의 부지를 선제적으로 확보한 데다, 단국대 치과대학 및 치과..

대전 빈집 1486호 남았다… 대덕구에 452호 집중
대전 빈집 1486호 남았다… 대덕구에 452호 집중

대전지역에 정비되지 않은 빈집이 1486호에 달하는 것으로 나타났다. 이는 2년 전 실시한 빈집 실태조사에서 파악된 1635호 가운데 정비가 완료된 149호를 제외한 수치로 한 호당 3000만 원 안팎에 이르는 철거비용과 재개발·재건축 구역에 포함된 빈집 등으로 정비에 속도를 내지 못하고 있다. 시는 전면 철거뿐 아니라 주변 환경 개선 등 정비 방식을 다각화해 빈집 정비에 속도를 높인다는 방침이다. 10일 대전시에 따르면 올해 10월 말 기준 대전지역 빈집은 1486호로 집계됐다. 이는 2024년 조사 당시 파악된 1635호에서 정..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘통합 재투표를 반대한다’ ‘통합 재투표를 반대한다’

  • 가을철 산불 ‘이상무’ 가을철 산불 ‘이상무’

  • 2026년산 공공비축미곡 매입 2026년산 공공비축미곡 매입

  • 다문화가정과 함께하는 고추장 만들기 다문화가정과 함께하는 고추장 만들기