공상 과학 영화 속 한 장면이 아니다. 맨 눈으로는 볼 수 없는, ‘찰나(刹那)’의 세계에 레이저를 들이 대 동영상처럼 찍어내겠다는 것이 고등광기술연구소의 꿈이다.

◇극초단의 세계 연구=광주과학기술원 고등광기술연구소 레이저분광학 연구원들은 레이저를 이용해 펨토(femto)초라는 초미세시간에 일어나는 현상을 파악하고 활용할 수 있는 방법들을 찾는 일에 몰두하고 있다.

예컨대 환자가 기침할 때 입 안에서 나오는 극미량의 물질에 레이저를 부딪친 뒤 나타나는 고유한 신호를 분석, 질병을 감지한다거나 몸 속에 있는 각종 유독 성분들을 측정하는 식이다.

펨토초는 1천조분의 1초라는 뜻으로, 소수점 이하의 영이 무려 14개다. 1천조분의 1초만 빛을 냈다 사라지는 펨토초 레이저를 사용하면 그만큼 짧은 시간에 일어나는 초고속 현상을 관찰할 수 있는 것.

물질의 양이 아무리 적더라도 레이저로 얻어진 정보를 분석하면 그 물질이 어떤 원자나 분자로 이뤄졌는지도 파악이 가능하다.

고등광기술연구소는 또 레이저를 활용, 아주 빠르게 일어나는 현상을 측정해 초고속 광스위치를 만드는 것을 도와주는 기술력을 확보하거나 그 현상을 보는 기술을 개발해 종래에는 보지 못했던 것을 봄으로써 자연계의 현상을 이해하고자 하는 연구도 진행중이다.

이렇게되면 10조(兆)분의 1초 동안 지속되는 광합성 순간을 레이저로 촬영, 햇빛이 에너지로 바뀌는 메커니즘을 밝힌다거나, 햇빛에 반사돼 우리 눈에 들어오는 물체의 영상 빛이 전기신호로 바뀌어 시신경으로 전달되는 과정 등을 움직이는 동영상처럼 볼 수 있는 게 가능하게 된다.

이외 극히 짧은 순간에 강력한 에너지를 집중적으로 전달할 수 있는 만큼 원하는 부위를 군더더기 없이 매끈하게 초미세 가공하는 데 효과적이다.

◇미래 광과학기술 연구의 중심지=고등광기술연구소는 미래 시장을 선점, 과학기술 선진국으로 도약하기 위한 목표로 지난 2001년 설립된 광기술 및 광과학 분야의 핵심 원천기술 연구 전문기관이다. 광주시는 당시 박광태 국회 산자위원장의 정치력을 동원, 설립 및 광기술 인력 양성을 위한 관련 학과 신설, 증원을 지원했다.

특히 설립된 지 8년째인 연구소에도 불구, 차세대 과학기술 분야인 펨토과학기술의 핵심 연구기관으로 세계적인 극초단 광양자빔 연구시설 등을 갖추고 세계의 광기술을 선도하는 기술력을 자랑하고 있다.

극초단 광양자빔 연구시설은 펨토초의 극히 짧은 시간동안 1천조와트의 초고강도 레이저를 발생시켜 초고속 광기술을 연구, 개발하는 특수 시설이다.
이렇게 설립된 연구소가 일궈낸 성과도 눈부시다.

국내 최초로 극초단 레이저를 이용해 양성자 빔을 생산한 데 이어, X-선 레이저 발진에 성공했다.

레이저를 이용해 양성자 빔을 발생시키는 방식은 입자 가속기를 사용하는 기존 방식과는 달리 방사선 차단 시설이 불필요한데다, 크기가 작고 비용도 저렴하다. 이 때문에 향후 양성자를 이용한 암 진단과 치료, 극히 짧은 순간에 물체의 움직임을 찍어내는 영상장비 개발 등 첨단산업에 두루 활용될 것으로 기대되는 기술이다.

X선 레이저 발진 성공도 의미가 크다. X-선 레이저 발생기술은 미국과 유럽 등 대형 레이저 시설을 보유한 과학기술 선진국에서만 가능했던 연구 분야로, 기존 장치에 비해 저렴한데다 훨씬 선명한 영상을 얻을 수 있어 공항 검색대 등 X-선 레이저 광원이용의 저변 확대에 획기적인 계기가 될 것으로 보인다.

여기에 그치지 않고 연구소 50여명의 석·박사급 전문인력은 올해 교육과학기술부가 공모한 연구 과제에서 ▲극초단 고출력 레이저 개발 및 응용 연구 사업등 11개 분야가 지원 대상으로 선정되는 등 국가의 핵심 원천기술 개발에 앞장서고 있다.

고등광기술연구소는 또 펨토과학기술을 통한 원천 기술 확보에 주력하는 한편, 펨토초 레이저 시스템을 이용한 ‘초미세 펨토초 레이저 나노가공지원사업’등 레이저 가공기술 연구·개발에 힘쓰고 있다.

아시아의 레이저 연구 허브 역할을 담당할 아시안 레이저센터를 통한 연구역량 강화도 과제다. 이외 지난해 60여곳의 광산업체 및 국내 대학, 대기업들을 대상으로 애로 기술을 상담하고 해결하는 등 지역 업체들의 경쟁력 강화를 위해서도 핵심 역할을 하겠다는 복안이다.

<2009.6.8 광주일보 게재>