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21일 업계에 따르면 국내 연구진이 이론상으로만 예측 가능했던 양자전기역학 현상을 세계최초로 극초단 레이저 실험을 통해 입증했다.
강력장 양자전기역학에서 가장 대표적으로 일어나는 물리 현상은 '비선형 콤프턴 산란'인데, 이번 연구 성과로 강한 세기의 빛-물질 상호작용에 대한 기존의 실험적 한계를 획기적으로 극복했을 뿐만 아니라, 우주에서 일어나는 천체 현상을 지상에서 구현 할 가능성을 열었다.
10여 년 전부터 초강력 레이저 시설을 보유한 유럽, 미국, 중국 등에서 비선형 콤프턴 산란 현상을 실험으로 입증하기 위해 꾸준히 노력했지만 빛의 세기가 부족하거나 간접적인 증거만을 찾았을 뿐이었다.
연구팀은 이미 2021년에 자체 개발한 초강력 레이저를 이용해 집속된 세기를 넘어서는 세계 기록을 달성한 바 있으며, 자체 개발한 세계 최고 세기의 4페타와트(PW) 초강력 레이저를 이용하여 비선형 콤프턴 산란을 세계 최초로 구현했다.
극초단 레이저는 10TW(테라와트·1TW는 1조 W) 이하의 진동 폭을 갖는 광펄스를 만들어 내는 장치다.
이같은 극초단 초강력 레이저 펄스를 집속하면 엄청난 세기의 전자기장이 발생한다. 막강한 전자기장이 물질에 입사하면 기존의 방법으로는 얻을 수 없는 극한 조건의 물리적 환경이 형성되 새로운 물리현상이 발생하게 된다.
이번에 발견한 양자전기역학은 전하가 있는 입자와 빛의 상호작용을 설명 할 수 있어 고도의 양자암호 보안체계 등을 개발하는 데 핵심적인 이론으로 꼽힌다. GIST 고등광기술 연구소가 보유 연구하는 극초단레이저는 우주·양자의 비밀을 모두 밝힐 수 있는 1000조와트급 장치다. 해당 기술의 활용처는 무궁무진하다.
한편 영우디에스피는 현재 외부기관과 국책사업으로 극초단 레이저 반도체 국산화 및 공정개발을 진행중에 있다.
honestly82@fnnews.com 김현철 기자
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