국내 연구진이 생체분자의 3차원 입체 구조를 펨토초(1000조분의 1초) 단위의 레이저로 분석하는 방법을 개발했다. 신약개발이나 인체 연구에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다. 교육과학기술부는 고려대 화학과 조민행 교수팀과 한국기초과학지원연구원 이한주 박사팀이 펨토초 레이저를 이용해 유용한 극초고속 광학 이성질체 측정 및 계산법을 개발했다고 17일 밝혔다. 분자 중에도 마치 사람의 왼손과 오른손처럼 그 거울상과 서로 포개질 수 없는 것들, 즉 3차원 입체 구조가 서로 다른 것들이 있는데 이를 광학 이성질체라 한다. 자연계에 존재하는 대부분의 생체 물질 및 합성 신약들은 광학 이성질체로 되어 있다. 따라서 새로운 신약 및 생체 반응의 특성을 이해하기 위해서는 3차원 광학 이성질체 구조를 분석 측정하는 기술이 대단히 중요하다. 특히 생체반응 중 수반되는 분자의 빠른 구조 변화를 관찰하기 위해서는 초고속 시분해능이 겸비된 구조 분석 장비가 필요한데 기존 방법은 시분해능이 길게는 수 시간에 달하는 상황이었다. 이번 공동연구진은 분광학 이론 및 컴퓨터 분자역학 시뮬레이션 기법을 활용해 펨토 초 광학 이성질체 측정법 개발에 성공, 실험적 측면에서 기존의 극미세 신호 및 시분해능 한계를 독창적인 방식으로 극복했다. 이번 연구는 단백질 접힘-펴짐 현상, DNA-단백질 결합 등과 같은 생체 내 근본적인 생화학 반응 및 비대칭 화합물들의 화학 반응의 메커니즘을 밝히는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 조 교수는 “새로운 분광학적 방법개발의 파급효과는 적용 가능한 분야가 거의 무궁무진하다”며 ”이제 그 첫 걸음마를 시작한 셈이니 앞으로의 발전이 더욱 더 기대된다”고 말했다. /kueigo@fnnews.com김태호기자

국내 연구진이 생체분자의 3차원 입체 구조를 펨토초(1000조분의 1초) 단위의 레이저로 분석하는 방법을 개발했다. 신약개발이나 인체 연구에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다. 교육과학기술부는 고려대 화학과 조민행 교수팀과 한국기초과학지원연구원 이한주 박사팀이 펨토초 레이저를 이용해 유용한 극초고속 광학 이성질체 측정 및 계산법을 개발했다고 17일 밝혔다. 분자 중에도 마치 사람의 왼손과 오른손처럼 그 거울상과 서로 포개질 수 없는 것들, 즉 3차원 입체 구조가 서로 다른 것들이 있는데 이를 광학 이성질체라 한다. 자연계에 존재하는 대부분의 생체 물질 및 합성 신약들은 광학 이성질체로 되어 있다. 따라서 새로운 신약 및 생체 반응의 특성을 이해하기 위해서는 3차원 광학 이성질체 구조를 분석 측정하는 기술이 대단히 중요하다. 특히 생체반응 중 수반되는 분자의 빠른 구조 변화를 관찰하기 위해서는 초고속 시분해능이 겸비된 구조 분석 장비가 필요한데 기존 방법은 시분해능이 길게는 수 시간에 달하는 상황이었다. 이번 공동연구진은 분광학 이론 및 컴퓨터 분자역학 시뮬레이션 기법을 활용해 펨토 초 광학 이성질체 측정법 개발에 성공, 실험적 측면에서 기존의 극미세 신호 및 시분해능 한계를 독창적인 방식으로 극복했다. 이번 연구는 단백질 접힘-펴짐 현상, DNA-단백질 결합 등과 같은 생체 내 근본적인 생화학 반응 및 비대칭 화합물들의 화학 반응의 메커니즘을 밝히는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 조 교수는 “새로운 분광학적 방법개발의 파급효과는 적용 가능한 분야가 거의 무궁무진하다”며 ”이제 그 첫 걸음마를 시작한 셈이니 앞으로의 발전이 더욱 더 기대된다”고 말했다. /kueigo@fnnews.com김태호기자

[파이낸셜뉴스] 여름 휴가철을 맞아 시간적 여유가 없어 미뤘던 시력교정수술을 고려하는 이들이 많다. 김안과병원 라식센터 황규연 전문의는 “시력교정수술은 기본적으로 계절과 무관하지만, 여름에는 물놀이 등 야외 활동이 많고 세안과 목욕을 자주 하기 때문에 관리를 좀 더 철저히 하는 것이 좋다”며 “라식·라섹 등 시력교정수술을 받고 난 후에는 물놀이할 때 위생과 외부 자극이 없도록 주의를 기울여야 하며 수술 부위가 안정될 때까지 사후관리에 신경 써야 교정시력을 유지할 수 있다”고 3일 조언했다. 가장 대표적인 시력교정수술인 라식과 라섹은 근시·난시·원시 등 굴절이상으로 인해 저하된 시력을 회복하기 위한 수술이다. 각막을 엑시머 레이저로 태워 깎아 굴절률을 조정한다. 이 외에도 각막을 펨토초 레이저로 잘라내는 스마일라식, 레이저를 사용하지 않고 특수 렌즈를 삽입하는 안구 내 렌즈삽입술 등이 있다. 라식과 라섹 수술 모두 각막에 엑시머 레이저를 조사하기 때문에 수술 후 1~2주가 각막의 회복에 중요한 시기다. 안정적인 회복을 위해 수술 직후부터 수술 부위가 안정될 때까지 눈에 이물질이 들어가거나, 자극이 되는 행동은 하지 않도록 주의해야 한다. 특히 일주일간은 눈을 세게 감거나 비비는 행위, 물과의 접촉을 최대한 삼가야 한다. 일주일 이후부터는 정상적인 세안은 가능하나 여름에는 땀이 자주 흘러 자신도 모르게 눈을 비비거나 문지르지 않도록 주의해야 한다. 따라서 산책, 조깅과 같은 가벼운 운동은 일주일, 물놀이, 헬스, 요가는 수술 후 최소 1개월 이후에 하는 것이 좋다. 기존의 라식·라섹과는 다르게 각막의 절개 범위가 2~3㎜ 정도로 매우 좁은 스마일라식은 수술 후 3~4일 뒤부터 일상생활이 거의 정상적으로 가능하나, 물놀이 등으로 눈에 물이 들어가는 것은 2주 이상 피하는 것이 좋다. 많은 인파가 몰리는 수영장이나 해수욕장은 수술 후 회복 과정에 영향을 줄 수 있는 결막염과 각막염의 원인이 되는 바이러스 유해 성분이 있어 다양한 합병증을 초래할 수 있다. 물에 들어가야 할 경우, 수경을 착용하도록 한다. 눈과 물이 직접적으로 닿지 않기 때문에 각종 세균으로부터 눈을 보호하고, 눈병 발병의 위험을 줄일 수 있으며 눈에 물이나 이물질이 들어가는 것을 최대한 방지할 수 있다. 또 분수나 워터파크에서 즐기는 인공폭포는 수압으로 눈에 자극을 줄 수 있어 피해야 한다. 이외에도 과도한 자외선 노출은 각막상피세포 회복에 영향을 주고, 각막 혼탁과 같은 안질환을 야기할 수 있기 때문에 여름철 강한 햇빛은 가급적 피해야 한다. 따라서 물놀이 때뿐만 아니라 일상생활에서도 외출 시 선글라스를 착용해 자외선 차단에 신경써야 한다. 또 외부 충격에 의해 수술받은 부위가 벌어질 수도 있기 때문에 밀집된 공간은 가급적 피하고 부득이하게 방문할 때는 충격을 받지 않도록 세심한 주의가 필요하다. 여성의 경우, 화장품 잔여물이 눈에 들어가면 이물반응 혹은 염증을 유발할 수 있으므로 수술 이후에도 약 1개월 정도는 화장품 잔여물이 눈에 들어가지 않도록 각별히 조심해야 하고, 클렌징에 신경을 써야 한다. camila@fnnews.com 강규민 기자

존슨앤드존슨 서지컬비전은 23일 서울 강남구 인터컨티넨탈호텔에서 신제품 출시 기념 기자간담회를 개최했다. 이 회사는 최근 백내장 수술용 인공수정체 '테크니스 퓨어See'와 차세대 각막 굴절 레이저 시력교정술 장비 '엘리타'를 출시했다. 테크니스 퓨어See는 원거리부터 중간거리, 생활형 근거리 시력까지 제공해 백내장 환자들이 돋보기안경 없이 일상생활을 편리하게 누릴 수 있도록 해주는 다초점 인공수정체다. 엘리타는 존슨앤드존슨 서지컬비전이 22년 만에 새롭게 선보이는 각막 굴절 레이저 시력교정술 장비다. 이를 이용한 차세대 각막 굴절 레이저 시력교정술 '실크'는 각막상피층 손상을 유발하는 절편을 만들지 않고, 실질층에 펨토초 레이저를 직접 조사한다. 각막실질조각 생성에 소요되는 시간이 16초 이내로 빠르고 수술 후 다음 날 우수한 시력교정 효과를 보여 빠른 일상 복귀가 가능하며, 안구건조증 발생률이 낮은 것이 특징이다. 크리스토프 본윌러 존슨앤드존슨 비전 아시아·태평양 총괄대표는 "다른 아시아 국가 대비 안질환 치료 수준이 압도적으로 우수한 한국은 사업에서 중요한 국가"라며 "두 제품이 한국 시장에 성공적으로 자리 잡아 향후 한국인 환자에서 확인된 수술 결과가 전세계 환자들과 의료진에게 도움이 되길 바란다"고 말했다. 강중모 기자

[파이낸셜뉴스] "최신 기술을 적용한 인공수정체와 시력교정술 장비를 통해 한국 환자들의 삶의 질을 높이는데 일조하겠다." 크리스토퍼 본윌러 존슨앤드존슨 비전 아시아태평양 총괄대표( 사진)는 23일 서울 강남구 인터컨티넨탈서울코엑스에서 열린 기자간담회에서 이같이 밝혔다. 존슨앤드존슨 서지컬비전은 최근 백내장 수술용 인공수정체 ‘테크니스 퓨어See'와 차세대 각막 굴절 레이저 시력교정술 장비 ‘엘리타'를 출시했다. 이 제품은 존슨앤드존슨 서지컬비전의 연구개발(R&D)의 결과물이다. 최근 급격한 고령화와 스마트 기기의 발달로 가까운 곳을 장시간 응시하는 것이 일반화되면서 사람들의 눈 건강이 크게 나빠지고 있다. 실제로 전 세계 인구의 60%는 시력 교정이 필요한 수준인 것으로 알려졌다. 특히 백내장과 급격한 시력저하는 삶의 질을 크게 떨어뜨리는 대표적인 질환이다. 테크니스 퓨어See는 원거리부터 중간거리, 생활형 근거리 시력까지 제공해 백내장 환자들이 돋보기 안경 없이 요리, 운전, TV 시청 등의 일상생활을 편리하게 누릴 수 있도록 해주는 다초점 인공수정체다. 굴절형 인공수정체에 회절링을 없앤 새로운 디자인 설계를 통해 달무리 현상, 빛 번짐 발생률을 단초점 인공수정체 수준으로 낮췄다. 또 인공수정체의 중심부 이탈 시 원거리 시력 교정 효과가 떨어질 수 있는데, 테크니스 퓨어See는 중심부 이탈로 인한 굴절 이상에 관용성이 높아 우수한 원거리 시력 교정 효과를 보인다. 엘리타는 존슨앤드존슨 서지컬비전이 22년 만에 새롭게 선보이는 각막 굴절 레이저 시력교정술 장비다. 각막 굴절 레이저 시력교정술은 레이저로 각막의 실질을 절제해 각막의 굴절력을 변화시킴으로써 근시, 난시, 원시 등의 굴절 이상을 교정하는 수술이다. 흔히 라섹과 라식 수술이 대표적이다. 라섹은 외부 충격에 강하지만 회복 시간이 길고 통증이 심한 단점이 있고 라식은 회복이 빠르지만 충격에 약하고 안구건조증을 유발할 수 있다. 엘리타를 이용한 차세대 각막 굴절 레이저 시력교정술 ‘실크’는 각막상피층 손상을 유발하는 절편을 만들지 않고, 실질층에 펨토초 레이저를 직접 조사해 각막실질조각(렌티큘)을 생성 및 제거하는 수술법이다. 엘리타의 펨토초 레이저 직경이 작고, 조사 간격이 촘촘해 각막실질조각을 매끄럽게 절개할 수 있으며 레이저 강도 범위가 낮아 각막 조직 손상을 줄인다. 실크는 각막실질조각 생성에 소요되는 시간이 16초 이내로 빠르고, 수술 후 다음 날 우수한 시력교정 효과를 보여 빠른 일상 복귀가 가능하며 안구건조증 발생률이 낮다. 성종현 존슨앤드존슨 서지컬비전 대표는 “두 제품은 제품 혁신을 위해 R&D 투자를 꾸준히 이어온 노력의 결과물"이라며 "특히 엘리타의 출시에는 당사가 백내장 분야에서 더 나아가 시력교정술 분야까지 선도하겠다는 의지와 포부가 담겨있다”고 말했다. 본윌러 총괄대표는 “다른 아시아 국가 대비 안질환 치료 수준이 압도적으로 우수한 한국은 사업에서 중요한 국가"라며 "두 제품이 한국 시장에 성공적으로 자리 잡아 향후 한국인 환자에서 확인된 수술 결과가 전세계 환자들과 의료진에게 도움이 되길 바란다”고 말했다. vrdw88@fnnews.com 강중모 기자

올해의 노벨 물리학상은 인류에게 원자와 분자 속 전자의 세계까지 살펴볼 수 있도록 새로운 도구를 제공한 3명의 물리학자에게 돌아갔다. 이는 1초에 100경개의 사진을 촬영할 수 있는 방법을 개발한 것으로, 원자 속 전자가 움직이는 찰나의 순간을 포착할 수 있게 만든 것이다. 노벨위원회는 3일(현지시간) 스웨덴 스톡홀름 왕립과학원에서 2023년 노벨 물리학상 수상자로 프랑스계 미국인 실험 물리학자인 미국 오하이오주립대 물리학과 피에르 아고스티니 교수와 헝가리 태생의 막스플랑크 양자광학연구소 페렌츠 크라우스 교수, 프랑스 물리학자인 스웨덴 룬드대학 원자물리학과 안 륄리에 교수 등 3명의 물리학자를 선정했다고 발표했다. 노벨위원회에 따르면 수상자 중 아고스티니 교수와 륄리에 교수는 물질의 전자역학 연구를 위해 아토초(100경분의 1초) 빛 발생을 발견한 초기 선구자이며, 크라우스 교수는 아토초 빛을 이용하는 연구 확산에 기여했다. 펨토초(1000조분의 1초)와 아토초를 들여다볼 수 있다는 것은 과학이 극한과학으로 발달하는 데 중요한 이정표라 할 수 있다. 인류가 현미경을 발명하면서 공간 분해능력을 갖게 됐다면, 아토초 빛을 만들어냈다는 것은 시간을 나눠 들여다볼 수 있는 능력을 갖게 된 것이다. 카메라는 셔터 스피드가 빠를수록 순간포착이 가능하다. 정연욱 성균관대 나노공학과 교수는 "펨토초 빛을 만들어냈다는 것은 그 정도 짧은 순간의 카메라 셔터를 만들어냈다고 볼 수 있다"고 말했다. 이 물리학자들의 발견은 짧은 순간의 빛을 만들어 극한의 세계까지 포착할 수 있다는 것이다. 아토초 빛 발생이 아직 일상에 적용된 분야는 없다. 하지만 반도체 개발에 응용할 수 있다는 의견도 있다. 임현식 동국대 물리반도체학과 교수는 "반도체에서 짧은 순간에 전자들이 만들어지고 결합하는 과정의 오류를 측정하거나 그 메커니즘을 이해하는 데 도움이 될 것"이라고 설명했다. 지난해에는 양자컴퓨터가 세상에 나올 수 있도록 이론을 검증해 낸 프랑스 파리 사클레대학 알랭 아스페 교수와 미국 존 클라우저협회 창립자 존 클라우저, 오스트리아 빈대학 안톤 차일링거 교수 등 물리학자 3명이 수상했다. 한편 올해 노벨상 수상자는 상금 약 13억6400만원(1100만크로나)과 메달, 증서를 받는다. 지난해 상금은 1000만크로나였다. 시상식은 알프레드 노벨의 기일인 12월 10일 스웨덴 스톡홀름(생리의학·물리·화학·경제학상)과 노르웨이 오슬로(평화상)에서 열린다. 스톡홀름 수상자들은 스웨덴의 칼 구스타프 16세 국왕으로부터 메달과 증서를 받고, 오슬로 수상자들은 노르웨이 국왕 하랄드 5세가 참석한 가운데 노르웨이 노벨위원회 위원장으로부터 노벨 평화상을 받게 된다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 올해의 노벨 물리학상은 인류에게 원자와 분자 속 전자의 세계까지 살펴볼 수 있도록 새로운 도구를 제공한 3명의 물리학자에게 돌아갔다. 이는 1초에 100경 개의 사진을 촬영할 수 있는 방법을 개발한 것으로, 원자 속 전자가 움직이는 찰나의 순간을 포착할 수 있게 만든 것이다. 노벨위원회는 3일(현지시간) 스웨덴 스톡홀름 왕립과학원에서 2023년 노벨 물리학상 수상자로 프랑스계 미국인 실험 물리학자인 미국 오하이오주립대 물리학과 피에르 아고스티니 교수와 헝가리 태생의 막스 플라크 양자광학 연구소 페렌크 크라우츠 교수, 프랑스 물리학자인 스웨덴 룬드대학 원자물리학과 안 륄리에 교수 등 3명의 물리학자를 선정했다고 발표했다. 노벨위원회에 따르면, 수상자 중 피에르 아고스티니 교수와 안 륄리에 교수는 물질의 전자 역학 연구를 위해 아토초(100경분의 1초) 빛 발생을 발견한 초기 선구자이며, 페렌크 크라우츠 교수는 아토초 빛을 이용하는 연구 확산에 기여했다. 펨토초(1000조분의 1초)와 아토초를 들여다 볼 수 있다는 것은 과학이 극한 과학으로 발달하는데 중요한 이정표라 할 수 있다. 인류는 현미경이 발명되면서 공간 분해능력을 갖게 됐다면, 아토초 빛을 만들어냈다는 것은 시간을 나눠 들여다 볼 수 있는 능력을 갖게 된 것이다. 카메라는 셔터 스피드가 빠를수록 순간포착이 가능하다. 정연욱 성균관대 나노공학과 교수는"펨토초 빛을 만들어냈다는 것은 그정도 짧은 순간의 카메라 셔터를 만들어냈다고 볼 수 있다"고 말했다. 이 물리학자들의 발견은 짧은 순간의 빛을 만들어 극한의 세계까지 포착할 수 있다는 것이다. 아토초 빛 발생이 아직 일상에 적용한 분야는 없다. 하지만 반도체 개발에 응용할 수 있다는 의견도 있다. 임현식 동국대 물리반도체학과 교수는 "반도체에서 짧은 순간에 전자들이 만들어지고 결합하는 과정의 오류를 측정하거나 그 메커니즘을 이해하는데 도움이 될 것"이라고 설명했다. 지난해에는 양자컴퓨터가 세상에 나올 수 있도록 이론을 검증해 낸 프랑스 파리 사클레대학 알랭 애스펙트 교수와 미국 존 클로저협회 창립자 존 F 클라우저, 오스트리아 빈대학 안톤 자일링거 교수 등 물리학자 3명이 수상했다. 한편, 올해 노벨상 수상자는 상금 약 13억6400만원(1100만 크로나)과 메달, 증서를 받는다. 지난해 상금은 1000만 크로나였다. 시상식은 시상식은 알프레드 노벨의 기일인 12월 10일 스웨덴 스톡홀름(생리의학·물리·화학·경제학상)과 노르웨이 오슬로(평화상)에서 열린다. 스톡홀름 수상자들은 스웨덴의 칼 16세 구스타프 국왕으로부터 메달과 증서를 받고, 오슬로 수상자들은 노르웨이 국왕 하랄드 5세가 참석한 가운데 노르웨이 노벨 위원회 위원장으로부터 노벨 평화상을 받게 된다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국전자통신연구원(ETRI) 연구진이 의료진단용 펨토초 레이저와 농업용 드론을 기업과 함께 연구개발(R&D)하는 기술사업화 지원에 나섰다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 29일 원내 융합기술연구생산센터에서 개방형 산·연 협업공간인 '공동사업화랩' 현판식을 개최했다. 이번 공동사업화랩은 기술성, 시장성, 사업성, 기술사업화 성공 가능성 등을 종합적으로 평가했다. 선정된 팀은 ㈜블루타일랩-ETRI 진단치료기연구실과 ㈜더피치-ETRI 에어모빌리티연구본부 등 2개 팀이다. 공동사업화랩은 기업과 연구부서가 같은 공간에서 협업하며 기술사업화를 조기에 달성할 수 있도록 만든 실험실이다. 개방형 산·연 협업공간을 제공받고 시제품과 시험검증 등 사업화 후속 연계 지원을 목적으로 운영되는 공동 연구 공간인 셈이다. 먼저 ㈜블루타일랩-ETRI 진단치료기연구실은 반도체 발광소자를 활용한 펨토초 레이저 공동개발과 상용화를 함께 추진, 성공적인 사업화를 위해 노력한다. ㈜블루타일랩은 연구원으로부터 기술 출자 및 상용화 현장 지원을 통해 우수인력도 파견받고 있다. 향후 공동사업화랩을 통해 R&D 자금 확보 및 시제품 제작 등을 통해 유니콘 기업으로 성장이 예상되는 유망기업이다. ㈜블루타일랩은 최근 50억 규모의 Series A 투자유치와 스케일업 팁스 프로그램에 선정되어 기술력과 시장성을 인정받은 바 있다. 또 DNA+드론기술개발사업을 총괄 수행 중인 ㈜더피치-ETRI 에어모빌리티연구본부는 농작물을 모니터링하는 드론 기술을 개발중이다. 이 기술은 드론에서 획득한 4K UHD 대용량 데이터를 5G로 실시간 전송하고, 상공 촬영으로 인해 소형화된 지상 객체를 실시간 AI로 분석한다. ㈜더피치는 이번 공동사업화랩을 통해 테스트베드 구축 및 활용을 통한 상용 서비스 개발, 모니터링 드론 시제품 개발 및 농작물 드론 모니터링 서비스 출시하여 조기 상용화를 진행할 예정이다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 김정원 교수팀이 레이저를 이용해 반도체 칩 내에서 초저잡음 클럭(clock) 신호를 1천조 분의 1까지 정확하게 생성하고 분배할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술로 클럭 분산과정에서 발생하는 칩 내에서의 발열을 기존 1.2도에서 0.1도로 낮췄다. 기존에는 클럭 신호의 정확성이 통상적으로 1조 분의 1초(피코초) 수준이었으나, 이를 1천배 빠르게 해 3차원 적층칩을 비롯한 반도체 칩의 성능을 향상시킬 수 있다. 김정원 교수는 9일 "현재 아날로그-디지털 변환기와 같은 고속 회로에 매우 낮은 지터의 샘플링 클럭 신호를 공급해 성능을 향상하는 연구를 진행 중"이라며 "3차원 적층 칩과 같은 구조에서 발열을 줄일 수 있을 지에 대한 후속 연구도 계획 중"이라고 말했다. 최근 반도체 칩의 성능이 급격하게 향상돼 보다 정확한 타이밍으로 칩 내의 다양한 회로 블록들의 동작을 동기화시키는 클럭 신호를 공급하는 기술이 중요하다. 고성능의 반도체 칩 내에서 클럭 신호를 분배하기 위해서는 클럭 분배 네트워크(CDN)에 많은 수의 클럭 드라이버들을 사용해야 한다. 이로 인해 발열과 전력 소모가 커질 뿐 아니라 클럭 타이밍도 나빠지게 된다. 칩 내의 클럭 타이밍은 무작위적으로 빠르게 변화하는 '지터'와 칩 내의 서로 다른 지점 간의 클럭 도달 시간 차이에 해당하는 '스큐'에 의하여 결정되는데, 클럭 드라이버들의 개수가 늘어남에 따라 지터와 스큐 모두 통상 수 피코초 이상으로 커지게 된다. 연구진은 이를 해결하기 위해 펨토초 이하의 지터를 가지는 광주파수빗 레이저를 마스터 클럭으로 하는 새로운 방식의 클럭 분배 네트워크 기술을 개발했다. 이는 광주파수빗 레이저에서 발생하는 광 펄스들을 고속 광다이오드를 이용해 광전류 펄스로 바꾼 뒤 반도체 칩 내의 금속 구조 형태로 된 클럭 분배 네트워크를 충전 및 방전하는 과정을 통해 구형파 형태의 클럭 신호를 생성하는 방식이다. 특히 이 기술로 클럭 분배 네트워크의 클럭 드라이버들을 제거한 금속 구조만을 통해 칩 내에서 클럭을 분배할 수 있어, 타이밍 성능을 개선할 수 있을 뿐만아니라 칩 내 발열도 획기적으로 줄였다. 그 결과 지터와 스큐를 기존 대비 100분의 1 수준인 20펨토초 이하로 낮춘 뛰어난 타이밍 성능을 보였다. 또한 칩내 클럭 분산 과정에서의 전력소모 및 발열 역시 기존 방식 대비 100분의 1 수준으로 낮췄다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 김승우·김영진 교수팀이 차세대 6G 이동통신 대역인 테라헤르츠 대역에서 세계 최고 수준 '1000조 분의 1'의 안정도를 가지는 초안정 테라헤르츠파 생성 원천기술을 개발했다. 이 원천기술은 차세대 6G 무선통신, 양자 분광 기술, 나아가 군용 레이더 기술 등 다양한 분야에 응용될 전망이다. 초안정 테라헤르츠파를 만든 신동철 KAIST 기계공학과 연구원은 3일 "차세대 6G 무선통신 대역에서 가장 우수한 안정도를 선점한 것"이라며 "테라헤르츠 핵심 소자 평가 등에 응용돼 테라헤르츠 대역 표준 확립에 도움될 것"이라고 말했다. KAIST에 따르면 기존 테라헤르츠파 생성 방식은 상대적으로 낮은 주파수 안정도를 가지는 마이크로파 원자시계에 기반한 것으로, 최근 개발된 광 시계와 비교했을 때 수천 배 이상 낮은 안정도를 보여 왔다. 차세대 테라헤르츠파 기술을 선점하기 위해서는 핵심 테라헤르츠 소자들에 대한 개발과 평가, 선점이 필수적이다. 테라헤르츠 전송과 변조, 검출 소자들에 대한 평가를 수행해야 하지만 초안정적인 표준급 테라헤르츠 신호를 만들어내는데 어려움이 있으며, 관련 핵심 부품들을 만드는 것도 한계가 있었다. 연구진은 이를 극복하기 위해 1000조분의 1의 안정도를 가지는 매우 정밀한 광주파수 대역의 시간 표준을 안정화하는 펨토초 레이저 광빗으로부터 두 개의 레이저를 추출하고 합성해 테라헤르츠파를 만들었다. 이 과정에서 다양한 잡음을 분석, 광빗의 우수한 안정도를 유지하기 위해 잡음 보상·제어 기술을 개발했다. 이 테라헤르츠파를 이용해 실험한 결과, 광빗의 넓은 대역폭 특성을 활용한 것으로, 전대역에서 시간 표준 수준의 안정도를 가졌다. 연구진은 "이는 세계 최고 수준의 광 시계 안정도를 테라헤르츠 대역에서도 새로이 실현할 수 있다는 것을 의미한다"고 설명했다. 한편, 연구진은 이번 연구결과를 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자