| 나노광학 - 나노세계의 광통신 연구 | ||||
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지난 20년간 초고속 통신망의 핵심 소재였던 광섬유가 앞으로는 컴퓨터 칩 내부에서 광신호를 제어하는 시스템에 적용될 전망이다. 이 첨단 기술의 선두에는 나노광학이 있다. 나노광학은 빛의 파장보다 작은 스케일에서 빛의 성질을 연구하는 학문이다. 수십 나노미터에 불과한 금속 구멍을 통과할 때 빛은 특이현상과 비선형성을 나타낸다. 1 나노광학이 무엇인가요? 기존의 광통신은 빛이 다른 신호에 영향을 주지 않는다는 무간섭성과 입력 신호와 출력 신호의 크기가 같다는 선형성을 기반으로 발전했다. 하지만 나노광학은 극한 영역에서 나타나는 빛의 특이 현상과 비선형에 중점을 둔다. 예를 들어 폭이 수십 나노미터(1nm=10-9m)에 불과한 금속 구멍이 있다면 빛은 이를 연속적으로 통과하지 못해 막혀있거나, 통과할 때는 응집돼 있 다가 마치 깔때기를 통과하는 것처럼 한꺼번에 높은 에너지 밀도로 쏟아진다. 나노광학은 이러한 빛의 불연속성과 증폭기술을 이용해 광센서로 작동하는 트랜지스터와 광 연산장치, 컴퓨터 칩에 이르기까지 다양한 분야에서 적용될 것으로 보인다. 또 투명망토, 느린 빛 등 공상과학영화에서나 들어봤을 법한 현상을 구현하기 위한 연구가 한창이다. 2 어디에 사용되나요? 현재 나노광학에서는 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)에서 데이터를 전송할 때 사용하는 전기 배선을 나노광학과 기존의 광통신 기술을 결합한 광배선으로 바꾸는 연구를 한창 진행하고 있다. 광배선이 실용화되면 현재 기술적인 한계에 도달한 컴퓨터의 성능을 한층 높일 수 있고, 컴퓨터의 부피도 한결 줄어든다. 또 전자 소자를 이용했던 기존의 트랜지스터와 메모리를 광자 기술로 대체하려는 시도들이 시작되고 있다. 이 외에도 나노광학은 바이오, 의료, 센서, 반도체, 통신 등의 분야에서 다양하게 응용될 것으로 보인다. 그중에서도 특히 우리나라가 우수한 경쟁력을 갖추고 있는 반도체 및 통신, 전기, 전자 분야에서 실용화가 이뤄지면 중요하게 사용될 전망된다. 3 어디에 있어요? 기존에 광통신이나 광소자를 연구하던 국내외 연구실들이 최근의 기술추세에 맞춰 나노광학으로 연구 방향을 바꾸고 있다. 현재 국내에서 관련연구를 진행하는 연구실은 서울대, KAIST, 고려대, 한양대, 성균관대, 선문대, 이화여대 등이며 ETRI같은 국책 연구소에도 있다. 4 무엇을 배우나요? 광학과 관련해 전자기학, 양자역학, 통신 시스템 및 신호처리 기술, 전자물리 등에 대한 지식이 필요하다. 연구를 시작하기 전에 배경지식을 습득하기보다는 연구를 진행하면서 필요한 지식을 학습하고 새로운 현상에 대해 꾸준히 관심을 갖는 자세가 필요하다. 5 어떤 학생을 원하나요? 새로운 것을 배우는 데 두려움이 없고 필요한 지식은 스스로 찾아서 채워나갈 줄 아는 진취적인 태도가 필요하다. 여러 분야의 지식들을 조합해 의미 있게 엮어낼 수 있는 재능이 있다면 더욱 바람직하다. 하지만 무엇보다 중요한 것은 연구 분야에 대한 높은 관심과 한 가지 일에 몰입할 수 있는 집중력 그리고 창의적 사고방식이라고 하겠다. 6 졸업 후 대학원에 가고 싶은데요? 대학원에 진학하는 목적과 나노광학에서의 세부 전공 그리고 어느 정도의 장기적인 학업 및 취업 계획이 확립한 뒤 목적에 맞는 연구실을 찾길 바란다. 관련 연구의 응용분야와 기술개발 단계를 확인해보고 연구방식과 기술성격이 적성에 맞는지 검토해본다. 나노광학은 세계가 주목하고 있는 첨단기술이지만 아직 본격적인 실용화가 이뤄지지 않았고 연구할 분야가 많이 남아있는 미개척분야다. 앞으로 나노광학을 공부한다면 첨단기술을 공부한다는 자부심을 느낄 수 있다. 7 취업을 선택하면요? 졸업생들은 반도체, 디스플레이, 통신회사, 국책연구기관, 대학 연구원이나 교수직으로 진출하고 있다. 연구의 성격이 기초인지, 응용인지 또는 이론인지 실험인지에 따라 다양한 분야, 형태로 취업 가능하다. 취재 한마디 나노광학은 현재 기술적 한계에 도달한 전기 소자 분야를 개척해나갈 것으로 기대되는 유망한 연구 분야다. 광자(photon)가 관여하는 모든 물리계와 응용시스템을 연구하는 이 첨단 과학에 공학도를 꿈꾸는 학생들이 많은 관심을 가지길 바란다. |
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