GIST, 세계 최고 출력 초강력 레이저 개발 성공

광주과학기술원 고등광기술연구소 이종민 교수

[아시아경제 김수진 기자] 국내 연구진이 초강력 레이저 개발 경쟁에서 미국, 유럽 등을 제치고 세계 최고 출력 기록을 달성했다.

광주과학기술원 (GIST, 총장 선우중호)는 고등광기술연구소 이종민 교수 연구팀이 세계 최고 출력을 갖는 펨토초 초강력 레이저 개발에 성공했다고 14일 밝혔다.

이 교수팀은 티타늄 사파이어(Ti:sapphire) 레이저 시스템으로부터 펄스폭이 30 펨토초(1천조분의 1초), 펄스당 에너지 30 J(Jule) 이상을 얻어 1페타와트(Petawatt, 1천조 와트) 이상의 첨두출력(尖頭出力)을 달성했다.

펨토초 초강력 레이저를 물체에 입사시켜 발생된 다양한 2차선원(二次線原)을 이용하면 너무 작고 빨라서 눈으로 볼 수 없는 미시 세계의 현상을 사람들이 걸어다니고 자동차가 지나가는 것을 볼 수 있는 것처럼 관찰할 수 있게 된다.

펨토초 초강력 레이저로 발생된 2차선원은 물질에서 일어나는 초고속 현상을 펨토초와 나노미터 수준으로 분해, 촬영하는 데 이용되며 물질의 여러 가지 변화와 구조를 전자와 양성자,이온의 움직임으로 환원해 이해할 수 있다.

과거에는 이러한 이러한 1000조 와트 이상의 레이저 출력을 달성하기 위해서는 미식축구장 규모의 공간이 필요했다. 그러나 이번에 개발된 펨토초 초강력 레이저는 실내체육관 규모(35m X 55m)에서 페타와트 출력을 낼 수 있는 차세대 레이저 시스템이다. 특히 티타늄 사파이어 레이저를 이용한 초강력 레이저 제작과 이를 이용한 펨토과학기술 분야는 향후 노벨상 수상이 유력한 분야로 꼽힌다.

이러한 과학기술이 실용화되면 과학기술 전반에 혁신을 가져오는 것은 물론이고, 물리학 근간을 이루는 입자들에 대한 생성과 가속,핵물리 및 거대과학 등 관련 분야 학문 발전에도 기여할 것으로 예상되고 있다.

이 교수는 현재 고등광기술연구소에서 국내 유일의 페타와트 레이저 연구시설인 ‘극초단 광양자빔 연구시설’ 사업을 이끌고 있다.

이 교수는"구축중인 극초단 광양자빔 연구시설이 최종 완성되면 국내외 연구진에게 연구시설을 전면 개방해 국내외 펨토과학기술 개발 중심지 역할을 하도록 할 것"이라며 "이번에 개발된 펨토초 초강력 레이저를 이용해 의료 및 과학용 고분해능 X-선 레이저 현미경 실용화 개발 등 응용 기술 개발에 노력하겠다"고 말했다.

김수진 기자 sjkim@