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과학기술적인 면에서 21세기는 `나노기술(NT)의 시대`,
혹은 `광자(光子)의 시대`로 일컬어 진다. 이 두 가지를 합친 분야가 나노광학분야. 서울대 물리학과의 제원호(諸元鎬)교수는 나노광학기술분야의
세계적 권위자이다.
"과학과 기술이 발전되면서 좀더 많은 정보를 빠른 시간 내에 다루는 것이 요구되고 있습니다. 이에 따라
반도체의 메모리 같은 소자(素子)들의 크기가 작아져야 한다는 필요가 생겼구요. 20세기에는 마이크론(1미터를 백만분의 1로 나눈 크기)이 소자의
단위였다면 21세기에는 그보다 천 배나 작은 나노영역으로 옮겨가고 있습니다."
양자물리학 같은 현대과학이 발전된 것은 물질의
기본단위인 원자(原子*atom)의 내부구조를 정확히 이해하면서부터였다. 원자에 대한 이해는 원자가 방출하는 빛(光)을 연구하면서 가능했는데
방출되는 빛의 색깔이나 주파수, 그리고 파장을 분석하면 원자의 내부구조 등 내부에서 일어나는 상호작용에 대한 정보를 알 수 있기 때문이다.
나노와 같이 미세한 영역에서도 빛의 역할은 절대적이다.
"반도체의 메모리소자를 만드는 공정을 보면 회절한계, 즉 볼 수 있고 만들
수 있는 한계가 있습니다. 파장의 반정도 크기가 회절한계이지요. 작은 물체를 보려면 파장이 작아야 된다는 것입니다. 그런데 `근접장`
나노광학이라는 개념을 쓰면 파장을 작게하지 않더라도 작은 빛의 초점을 만들 수 있습니다."
빛을 작게 집소(集素)할 수 있다는 것은
그 만큼 작은 물체를 보고 만들 수 있다는 것을 의미한다. 예컨대 반도체회사에게 이것은 그만큼 작은 메모리소자를 산업화 할 수 있다는 것이
된다.
제 교수가 이끌고 있는 서울대의 `근접장(近接場)이용 극한광(極限光)기술연구단`은 2년 전 나노광학현미경을 세계최초로
개발했다. 이로써 인류는 기존의 광학현미경으로는 볼 수 없었던 나노수준의 물체를 실시간으로 볼 수 있게 된 것이다. 제 교수는 나노광학현미경을
이용 나노의 10배크기에 해당하는 양자점의 광학적 성질을 연구했고 연구성과가 세계적인 학술잡지에 소개되는 등 학계의 호평을 받았다.
현재 한국의 나노광학기술은 세계적인 수준에 도달해 있다. 정부는 1997년 이후 `창의적연구진흥법`의 일환으로 제 교수가 이끄는
나노광학분야를 집중사업으로 선정해 지원해 왔다. 올해 5월, 2년마다 열리는 세계적 권위의 근접장나노광학회가 서울에서 열리는 것도 이 분야에
대한 한국의 업적이 세계적으로 평가 받고 있기 때문이다.
빛(光)을 통해 영원한 창조주 이해
제원호
교수가 빛(光)에 대해 처음 관심을 갖기 시작한 것은 물리학자이기 이전에 신앙인으로서 였다. 아인슈타인에 의하면 시간(time)이란 절대적인
것이 아니라 항상 상대적인 것이라고 한다. 예컨대 빨리 달리는 기차 속에서는 정지해 있는 곳에서보다 시계가 느리게 간다는 것. 기차의 속력이
빨라 질수록 기차 안의 시계도 점점 더 느려진다.
하지만 우주에는 변하지 않는 절대적인 시간(물리량)이 존재하는데 그것은 1초에
30만km를 날아가는 빛의 속력(광속)이다. 만약 광속으로 달리는 기차가 있다면 이 기차 안에 있는 사람의 시계는 정지하게 된다. 빛 안에서는
`과거, 현재, 미래`라는 시간의 흐름이 없는 것이다. 즉 빛 안에는 모든 시간을 벗어난 `영원한 현재`의 순간이 존재한다.
"우리가 매일 눈으로 보는 빛은 시간의 영역을 벗어난 세계를 보여주고 있습니다. 빛의 존재를 통해 인간의 삶 속에서 임재하는
영원한 창조주를 조금이나마 느낄 수 있는 것이지요. 시간 밖의 보이지 않는 영역에서 시간 안의 보이는 인간의 모습으로 오신 분이 바로 빛 되신
예수 그리스도입니다."
서울대 물리학 1학년재학시절 신앙을 갖게 된 이후 빛은 제 교수의 신앙과 학문적 탐구의 중심이 돼 왔다.
예일대 박사논문과 하버드대 포스트닥과정의 주제도 원자와 빛의 상호작용, 그리고 나노광학이었다.
"과학은 신앙에 도움을 줍니다.
과학에 대해 알면 알수록 성경의 행간(行間)에 대해서도 더 깊은 이해를 할 수 있게 됩니다."
제 교수는 현재 서울대에서 학생들을
대상으로 성경을 가르치고 있으며 작년 3월부터는 `서울대학교회`에 파송돼 본격적으로 캠퍼스사역을 하고 있다.
"현재 사회가 어려운
가운데 있지만 나라가 살 수 있는 유일한 방법은 교회에 있다고 생각합니다. 교회와 성도는 회개 할 수 있기 때문입니다. 시간 안에 살면서 사랑의
인격으로 변화할 수 있는 것은 우주에서 인간 뿐입니다."
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