전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 에너지

속보

더보기

극자외선 발생 새 경로 밝혀 고정밀 반도체·초고속 분광학 응용

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

IBS 최첨단 레이저로 광(光)물리학 이론 확장

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 빛은 전기장과 자기장이 서로 얽혀 진동하며 나아가는 파동이다. 파동의 길이가 매우 짧은 극자외선은 눈으로 직접 볼 수는 없지만 여러 분야에서 유용하게 사용된다. 

27일 기초과학연구원(IBS·원장 김두철)에 따르면 IBS 김경택 초강력 레이저과학 연구단(광주과학기술원 물리광과학과) 교수팀은 기존 물리 이론으로 설명되지 않은 새로운 극자외선 발생 경로를 규명했다. 

연구결과는 광학 분야 세계적 권위지인 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’ 온라인판에 지난 25일 실렸다.

연구진은 펨토초 레이저를 이용해 헬륨 원자 극자외선의 특성을 분석했고, 이 빛이 좌절된 터널링 이온화를 통해 발생한다는 것을 밝혔다. 좌절된 터널링 이온화를 통해 발생하는 극자외선의 위상은 전자의 운동에 의해 결정된다. 펨토초 레이저를 이용하면 전자 하나하나를 제어할 수 있기 때문에 결국 극자외선의 위상을 제어할 수 있게 된다. 이를 통해 강력한 결맞은 극자외선을 생성할 수 있다. 2018.09.27. [자료=IBS]

연구진은 광원에서 강력한 빛을 가하게 되면 기존의 다중광자흡수 현상과 다른 새로운 경로로 극자외선이 발생한다는 사실을 발견했다. 1000조 분의 1초라는 찰나의 순간에 빛을 가하는 펨토초 레이저를 이용해 발생시킨 극자외선은 기존과 달리 레이저의 위상 변화에 따라 세기와 발생방향이 달라지는 특성을 보였다. 

특히 기존 다중광자흡수 현상은 극자외선 발생 과정에서 광원의 세기가 고려되지 않은 만큼 이번 연구가 광(光)물리학 연구의 근본적인 이해를 넓힌 셈이다. 

나아가 세기와 방향을 조절할 수 있는 극자외선의 특징을 이용함으로써 산업계에서 요구하는 더 강력한 극자외선 광원 개발도 가능하다. 초미세 공정을 통해 초고정밀‧초고성능 반도체 시대를 견인할 수 있다는 의미다.  

극자외선은 파장이 10∼120나노미터(nm‧1nm는 10억 분의 1m)에 불과한 빛을 말한다. 짧은 파장을 이용해 반도체 기판에 회로를 조밀하게 그려내는 극자외선 리소그래피, 나노미터 해상도로 물질을 관측하는 극자외선 이미징에 활용된다. 

극자외선 리소그래피 기술이 본격 상용화되면 반도체의 성능과 전력 효율을 향상시킬 수 있고, 회로 형성을 위한 공정수가 줄어 생산성도 획기적으로 높일 수 있다. 또 극자외선을 쪼여 물질의 물성을 파악하는 분광학 연구에도 유용하게 사용된다. 

하지만 극자외선을 다양한 분야에 활용하려면 결맞음성(Coherence)이 갖춰져야 한다. 인공적인 빛은 원자 내 전자가 높은 에너지 준위에 놓인 ‘들뜬상태(Excited state)’에서 낮은 에너지 준위에 놓인 ‘바닥상태(Ground state)’로 떨어지는 과정에서 발생한다. 이때 원자가 안정화되며 자연적으로 방출된 에너지는 ‘결맞음성’이 없다. 

반면, 별도의 광원을 이용해 원자에 빛을 가하면 입사파와 동일한 진행방향으로 새로운 빛이 유도 방출된다. 레이저나 통신에 사용되는 전자기파는 모두 결맞음성을 지닌다. 결맞은 빛만이 파장을 증폭시킬 수 있어 빛의 세기를 높일 수 있기 때문이다.

지금까지 ‘다중광자흡수(Multiphoton excitation)’ 현상이 ‘결맞은 극자외선’을 생성할 수 있는 유일한 경로로 알려져 있었다. 다중광자흡수는 별도의 광원을 이용해 원자에 빛을 가하면, 원자가 여러 개의 빛 입자(광자)를 동시에 흡수해 들뜬상태가 된 후, 낮은 에너지 상태인 바닥상태로 이동하면서 결맞은 극자외선을 내놓는 현상이다. 

연구진은 원자에서 완전히 분리된 전자들이 펨토초 레이저의 위상 변화에 따라 서로 보강하거나 상쇄하는 간섭 현상을 일으켰고, 이 때문에 ‘좌절된 터널링 이온화(Frustrated Tunneling Ionization· FTI)’ 극자외선의 세기와 발생 방향이 달라지는 것이라고 설명했다. 이는 전자가 분리되지 않는 다중광자흡수 현상으로는 설명하기 어려운 현상이다. 

기초과학연구원(IBS) 김경택 초강력 레이저과학 연구단(광주과학기술원 물리광과학과) 교수 2018.09.27. [사진=IBS]

김경택 교수는 “IBS 연구진이 개발해온 펨토초 레이저는 세계적으로도 극소수의 연구실만이 가지고 있는 최첨단 기술”이라며 “새로운 광원의 발견은 종종 새로운 학문 분야의 탄생으로 이어지는 만큼 이번에 규명한 극자외선이 무궁무진한 관련 연구로 확장될 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.

 

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
추석 연휴 내내 흐리고 비 소식 [서울=뉴스핌] 유재선 기자 = 올해 추석 연휴에는 흐린 날씨와 비 소식으로 밤에 보름달을 보기 어려울 전망이다.  기상청은 22일 정례 예보브리핑에서 연휴 첫날인 24일을 맑다가 추석 당일인 25일에는 흐린 날씨 속에서 일부 지역에 비가 내리겠다고 예보했다. 이번 추석에는 흐린 날씨가 계속되며 밤하늘이 두꺼운 구름에 가려 보름달을 보기 어려울 전망이다. [사진 = 뉴스핌DB] 현재 우리나라는 북쪽 고기압 영향으로 맑은 가운데 아침과 저녁에는 선선하고 낮에는 기온이 오르는 가을 날씨를 보이고 있다. 오는 24일부터 고기압 가장자리에 들면서 구름이 많은 날씨로 접어들겠다. 오는 25일 새벽부터 오전 사이에는 강원 동해안과 산지, 경북 북부 동해안에 비가 내리는 곳이 있겠다. 늦은 밤에는 중부지방부터 비가 시작되겠다. 기상청은 "구름 양이 점차 증가하고 다층운이 겹치면서 구름이 두꺼워진다"며 "중부지방에는 비가 시작되고 26일로 넘어가면서 남부지방에도 비가 내리기 때문에 이번 추석에는 보름달을 보기 어려울 것"이라고 설명했다. 오는 26일에는 중부지방과 남부지방이 모두 흐리겠다. 전날 밤부터 중부지방에서 내리던 비는 새벽까지 이어진 뒤 그치겠다. 다만 남쪽에서 저기압이 접근하면서 남부지방과 제주도를 중심으로 비가 내리겠다. 오는 27일에는 비를 몰던 저기압이 동쪽으로 빠져나가면서 제주도에만 오전까지 비가 내리겠다. 중부지방은 북쪽에서 다시 확장하는 고기압의 영향을 받아 구름이 많겠다. 흐린 날씨와 비 영향으로 연휴 기간 기온은 점차 낮아지겠다. 다음 주인 오는 29일 이후에는 우리나라 주변 기압골과 열대요란의 발달 위치 및 강도에 따라 비가 내릴 가능성이 있다. jason14@newspim.com 2026-09-22 14:53
사진
대미투자 1호 '텍사스 발전소' 국회 보고 [서울=뉴스핌] 송기욱 기자 = 정부가 대미 전략적 투자 1호 사업으로 검토 중인 미국 텍사스 복합화력발전소 사업에 대해 상업적 합리성이 있다고 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회에 보고했다. 야당인 국민의힘은 사업이 아직 개발 단계인 만큼 수익성과 향후 변수에 대한 보다 면밀한 검토가 필요하다는 입장을 전달했다. 국민의힘 소속인 김성원 국회 산업통상자원중소벤처기업위원장은 22일 정부의 대미 투자 관련 비공개 보고를 받은 뒤 기자들과 만나 "오늘 주된 안건은 텍사스 복합화력발전소 관련 보고였다"며 "그 외 원전 프레임워크와 알래스카 개발 관련 진행 상황에 대해서도 설명을 들었다"고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 장동규 기자 = 김성원 위원장이 12일 서울 여의도 국회에서 열린 제438회 국회(임시회) 제01차 산업통상자원중소벤처기업위원회 전체회의에서 의사봉을 두드리고 있다. 2026.08.12 jk31@newspim.com ◆"국회 동의까지는 특별법상 거론되지 않은 상황" 산자위 야당 간사를 맡고 있는 구자근 국민의힘 의원은 "정부에서는 텍사스 복합화력발전소와 관련해 20년간 상환 계획을 놓고 투자금 이상을 회수할 수 있어 상업적 합리성이 있다고 판단했다"고 설명했다. 구 의원은 "아직 개발 단계이기 때문에 이 과정에서 다른 어떤 변수가 있을지 우려 사항이 제기됐다"며 "상업적 합리성 부분에 있어서 신중을 기해야 한다고 전달했다"고 말했다. 김 위원장도 "정부에서는 상업적 합리성이 담보됐다고 하지만 그 점에 대해서 상당한 우려를 표했다"며 "앞으로 대미 협상 과정에서 좀 더 국익에 맞는 협상을 하기를 당부했다"고 말했다. 대미 투자 사업에 대한 국회 동의 필요성과 관련해 김 위원장은 "상업적 합리성이 담보됐다고 보고됐기 때문에 국회 동의까지는 특별법상 거론되지 않은 상황"이라고 설명했다. 대미 투자 관련 양해각서(MOU) 체결 시점은 아직 정해지지 않았다. 김 위원장은 "대미 협상 후 결정하기로 돼 있기 때문에 조만간 되리라고 생각하지만 아직 날짜가 정해진 것은 아니다"라고 말했다. 이날 구체적인 사업성 보고는 텍사스 발전소 사업을 중심으로 이뤄졌다. 원전과 알래스카 개발 사업에 대해서는 향후 별도 절차가 진행될 예정이다. 김 위원장은 추가 검증 필요성에 대해 "1호 사업에 대해서만 한 것"이라며 나머지 사업에 대해서는 "절차를 또 밟아야 한다"고 밝혔다. oneway@newspim.com 2026-09-22 12:20
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동