| 플라즈모닉스 - 광학기술의 미래 | ||||
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| 플라즈모닉스 기존 광학을 뛰어넘는 기술이 있다면 세상은 어떻게 바뀔까. 플라즈몬 파에 관해 연구하는 ‘플라즈모닉스’는 현재 광학기술의 수준을 한층 끌어올릴 학문이다. 1. 플라즈모닉스란 무엇인가요? 전자기파는 전기장과 자기장이 서로 결합해서 진행하는 파다. 흔히 상상할 수 있는 파와는 달리 전자기파는 매질을 필요로 하지 않는다는 것이 특징이다. 플라즈모닉스(Plasmonics)는 이러한 전자기파에 한 가지가 더 결합된 새로운 개념의 파동인 표면 플라즈몬 파에 대해 연구하는 학문이다. 표면 플라즈몬 파는 금속 표면 전자의 떨림이 빛과 결합해 진행하면서 생기는, 기존의 광학으로는 볼 수 없었던 현상이다. 표면 플라즈몬 현상이 알려진 것은 오래됐지만 이런 현상을 이용하게 된 것은 15년 정도 밖에 되지 않았다. 2. 어디에 사용되나요? 플라즈몬 파는 기존 광학의 회절 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술이다. 금속 표면 전자의 도움을 받아 빛이 통과하지 못했던 더 작은 통로까지 지나갈 수 있다. 이러한 성질 때문에 빛의 속도로 전송할 수 있는 플라즈몬 광도파로를 이용하면 놀라운 수준의 고집적 광반도체를 만들 수 있다. 또한 플라즈몬 파를 이용하면 초점 크기가 파장의 반보다 작은 ‘핫스폿(hot spot)’을 만들 수 있다. 이렇게 되면 빛의 파장에 의해 제한을 받는 정보 저장 용량이 비약적으로 늘어나, CD 한 장에 영화 수십 편을 저장할 수 있다. 뿐만 아니라 이 기술이 상용화되면 반도체 칩이나 집적회로에서 층간·칩간 신호 전송속도와 마이크로 프로세서와 메모리 사이 신호 연결속도를 더 빠르게 할 수 있다. 분자를 구별하는 센서를 만들 수도 있고, 표면 플라즈몬 파를 소용돌이처럼 만들어 그 안에 미세입자를 잡아두는 광학 집게처럼 쓸 수도 있다. 3. 어디에 있어요? 해외에서는 미국 버클리 캘리포니아대, 스탠퍼드대, 캘리포니아공대(칼텍)에서 활발히 연구하고 있다. 유럽에서 시작된 학문으로서 독일의 스투트가르트대, 영국의 사우스햄턴대도 유명하다. 우리나라에서는 서울대, 고려대 등 주요 대학의 전기공학부나 물리학과에서 활발히 연구 중이다.  ▲ 플라즈모닉스 졸업생들은 LCD나 반도체를 비롯해 광학을 기반기술로 하는 다양한 산업에 진출할 수 있다. 4. 무엇을 배우나요? 플라즈몬을 연구하기 위해서는 먼저 전자장 이론을 익히고 나노공학, 광전자공학 등을 배운다. 또한 나노 구조 공정이 필요하므로 관련 이론과 공정 장비 사용법을 익혀야 한다. 실험을 최적화하고 아이디어를 검증하기 위한 수치해석을 배운다. 양자역학도 플라즈몬 연구에 도움된다. 5. 어떤 학생을 원하나요? 학부과정에서 전자장과 같이 플라즈모닉스에 필수적인 지식을 탄탄하게 갖춘 학생들이 유리하다. 이 분야는 발전 속도가 매우 빠르므로, 새로운 주제를 찾아 창의적인 아이디어로 연구하는 학생이 필요하다. 플라즈모닉스를 활발히 연구하는 세계 연구팀과 교류하기 위해 영어능력 또한 필수다. 6. 졸업 후 대학원에 가고 싶은데요? 대학원에 올라가면 비선형광공학, 광정보처리학 등 광학에 대해 심도있게 배운다. 무엇보다 연구할 수 있는 마음 자세를 갖춰야 한다. 석사과정에서는 지도교수 밑에서 집적회로, 광 데이터 스토리지, 정보처리 분야의 연구를 수행한다. 박사과정에서는 플라즈모닉스를 이용해 독자적인 연구를 할 수 있다. 7. 취업을 선택하면요? 새로운 분야이기 때문에 당장 산업에 직접적으로 접목할 수 있는 기술은 없다. 하지만 연구가 빠르게 진행되고 있으므로 관련 기술이 더 발전하고 상용화된다면 모든 산업에 적용할 수 있을 것이다. 광학은 여러 분야에서 기반기술로 요긴하게 쓰이기 때문에 졸업생들은 LCD나 데이터 스토리지, 반도체 분야 등에 취업할 수 있다. 특히 반도체 공정을 잘 이해하고 수치해석도 할 수 있으므로 반도체 관련 분야의 전망이 밝다. 취재 한마디 서울대 전기공학부 2학년에 재학 중이다. 플라즈모닉스의 빛과 전자의 만남을 잘 이용한다면 세상을 바꾸는 주인공이 될 수 있을 것이다. |
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