전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
홈 산업 ICT

속보

더보기

원자력연, '전자카메라' 개발..."원자 운동 3배 빨리 100배 밝게 관측"

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

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

※ 번역할 언어 선택

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 한국원자력연구원이 세계에서 원자의 운동을 가장 잘 포착하는 전자카메라를 개발했다고 13일 밝혔다. 이 장치는 기존보다 원자의 운동을 3배 이상 빠르면서 100배 이상 밝게 관측할 수 있어서 향후 물성 연구에 다양하게 활용될 것으로 기대된다.

이번 성과는 광학 분야 최고 학술지인 네이처 포토닉스(Nature Photonics)에 4월호에 게재됐다. 특히 세계적인 석학인 미국 UCLA의 무스메치(Pietro Muscumeci) 교수는 이번 호 해석기고를 통해 "자연을 더 깊게 들여다볼 수 있는 아주 빠른 새로운 눈을 가지게 되었다"는 평을 남겨 화제가 됐다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 초고속 전자회절장치 제어실에서 한국원자력연구원 연구진의 실험 장면. [사진=원자력연구원] 2020.04.13 swiss2pac@newspim.com

한국원자력연구원의 정영욱 박사팀이 개발한 전자카메라는 '초고속 전자회절 장치'라 부르는 장비로, 32펨토초(10-15초)의 시간분해능을 갖추고 있어 세계에서 원자와 분자의 운동을 가장 빠르게 포착할 수 있다.

원자의 움직임은 보통 펨토초(10-15초, 천조 분의 일 초)에서 피코초(10-12초, 일조 분의 일 초) 단위로 매우 짧은 순간 동안 일어나는데 초고속 전자회절 장치는 이러한 반응을 포착할 수 있다.

얼마나 짧은 순간에 특정 현상을 측정할 수 있는지를 나타내는 성능지표를 '시간분해능'이라 부르며, 시간분해능이 우수하면 더 짧은 시간 단위에서 나타나는 원자의 운동을 포착할 수 있다. 일반 카메라의 경우 빠르게 움직이는 물체를 촬영하기 위해서 셔터를 더 짧은 순간에만 여닫는 것과 같다.

단순히 정지영상으로 물질의 분자 구조만 측정이 가능한 전자현미경과 달리 초고속 전자회절 장치는 분자 속 원자의 움직임을 포착할 수 있어, 분자 구조의 운동까지 측정할 수 있다.

기존에 가장 우수하다고 알려진 미국 스탠퍼드선형가속기연구소(SLAC, Stanford Linear Accelerator Center)가 보유한 초고속 전자회절장치가 100펨토초의 시간분해능을 가지는 것에 비하면, 이번에 연구원에서 개발한 장치는 이보다 세 배 더 빠른 원자의 움직임을 잡을 수 있다.

지금까지 이 기술 분야는 원자의 움직임을 더 빠르게 측정할수록 밝기가 점점 더 어두워지는 문제가 있었다. 그러나 원자력연구원에서 개발한 초고속 전자회절 장치는 미국 SLAC 장치보다 약 100배 더 밝게 관측할 수 있어, 분자 구조의 변화를 더욱 선명하게 잡아낼 수 있다.

◆ 독창적인 '90도 휨' 구조...속도·밝기 문제 동시 해결

원자력연구원이 개발한 전자회절장치가 속도와 밝기에서의 우수한 성능을 갖는 것은 단순하지만 기발한 '90도 휨' 형태의 독창적인 구조 덕분이다.

전자회절장치는 찰나의 시간 동안 발생하는 원자의 움직임을 촬영하기 위해 분자에 자극을 주는 레이저 펄스와 자극에 따른 반응을 포착하는 전자빔을 쏜다. 이렇게 촬영한 이미지를 이어 붙이면 분자의 변화 과정을 나타내는 영상을 얻을 수 있다.

전자는 전기적 특성상 서로 강하게 밀치기 때문에 아주 작은 공간에 모으는 것이 매우 어렵다. 기존의 모든 연구진은 전자빔 발생 후 시료에 도달하는 시간을 줄여서 전자빔이 덜 퍼지게 하는 방법을 선택했고, 그 결과로 나온 형태가 '직선형 구조'의 전자회절장치이다. 이러한 구조에서는 많은 양의 전자를 쏘면 전자를 모으기 어렵고 적은 양의 전자를 쏘면 밝기가 약해지는 문제가 있었다.

원자력연구원은 전자들이 발생한 후 90도를 돌아 나와서 시료에 도달하는 '90도 휨' 구조를 고안해 이러한 문제를 해결했다. 처음에는 비교적 많은 양의 전자를 발생시키고, 90도를 돌아 나오는 과정에는 달리기 트랙과 같이 여러 개의 레인을 통해 나오도록 해 원자들이 서로 밀쳐내지 않도록 했다.

최종적으로 시료에 도달하는 아주 짧은 순간에만 모두 모이도록 했다. 그 결과 속도와 밝기 문제를 동시에 해결할 수 있었을 뿐만 아니라 레이저펄스와 전자빔이 분자에 도달하는 시간의 불규칙성을 의미하는 '시간흔들림(jitter)' 문제도 원천적으로 상쇄시킬 수 있었다.

연구진은 이번 장비의 개발로 과학자들이 꿈꿔왔던 아토초(10-18초) 대역의 시간분해능까지 도달이 가능할 것으로 전망하고 있다. 향후 초고속 전자회절 기술을 활용해 지금은 간접적으로 측정하고 있는 원자 내 전자의 움직임도 직접 측정할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

 

이기태 한국원자력연구원 박사는 "이번 연구 성과로 초고속 분자구조 변화를 포착하는 것이 가능해졌다"며 "빠르면 2021년부터 해당 장치를 많은 연구자가 사용할 수 있도록 서비스를 제공해 국내 관련 분야의 연구를 발전시키는데 기여하겠다"고 밝혔다.

 

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
리사 수, 전영현 부회장과 만찬..."아주 좋은 대화 나눴다" [서울=뉴스핌] 이승우 기자 심재민 인턴기자 = 리사 수 AMD 회장 겸 최고경영자(CEO)가 7일 삼성전자 서초사옥을 직접 찾아 전영현 삼성전자 대표이사 겸 디바이스솔루션(DS)부문장 부회장 등 주요 경영진과 만나 양사의 파트너십에 대해 논의했다. 이날 만남의 핵심 의제로 꼽힌 AMD와 삼성의 '파트너십'에 대해 수 회장이 "아주 좋은 대화를 나눴다"고 밝혔다. 고대역폭메모리(HBM)와 DDR5에서 시작된 양사의 협력이 파운드리, 피지컬 AI 등 AI 반도체 전반으로 확대될 수 있다는 기대감이 높아졌다. [서울=뉴스핌] 심재민 인턴기자 = 리사수 AMD CEO가 삼성전자 서초사옥으로 빠져나가고 있다. 2026.10.07 flurry327@newspim.com ◆ "파트너십에 대해 아주 좋은 대화 나눴다" 수 회장은 이날 오후 4시44분께 검은색 차량을 타고 서울 서초구 삼성전자 서초사옥에 도착했고, 오후 8시경까지 전 부회장을 비롯한 경영진과 만찬을 즐겼다. 이날 밤 늦게 출국을 앞두고 빡빡한 일정을 소화했다. 수 회장은 사옥에 들어서기 직전 삼성과 논의할 핵심 의제를 '파트너십'이라고 짧게 밝혔다. 현장에서 '어떤 이야기를 나눌 예정이냐'는 취재진 질문에 수 회장은 "파트너십 얘기를 할 것"이라고 답했다. '이재용 삼성전자 회장도 만나느냐'는 질문에는 "Too much information(너무 많은 정보가 있다)"라며 즉답을 피했다. 삼성전자 측에서는 김재준 삼성전자 메모리사업부 부사장과 조상연 삼성전자 DSA법인장(부사장)이 수 회장을 사옥 1층에서 영접했다. 수 회장은 이날 서초사옥에서 전 부회장과 약 7개월 만에 재회했다. 둘은 지난 3월 삼성전자 평택사업장에서 차세대 AI 메모리 협력을 위한 업무협약(MOU)을 체결하기 위한 만났다. 생산라인도 둘러보며 메모리와 파운드리를 아우르는 협력 가능성을 살펴보기도 했다. 만찬이 끝난 뒤 수 회장은 "삼성은 우리에게 훌륭한 파트너이고 전략적으로 좋은 논의를 나누고 있다"며 "오늘 대화 역시 아주 좋았다"고 말했다. 고대역폭메모리(HBM)와 DDR5에서 시작된 양사의 협력이 파운드리 등 AI 반도체 전반으로 확대될 수 있다는 기대감이 높아졌다. [서울=뉴스핌] 심재민 인턴기자 = 리사수 AMD CEO가 삼성전자 서초사옥으로 들어가고 있다. 2026.10.07 flurry327@newspim.com ◆HBM 넘어 파운드리·피지컬AI까지 협력 넓히나 삼성전자와 AMD의 협력이 메모리를 넘어 파운드리로 확대될지가 이번 회동의 핵심 관전 포인트다. 수 회장은 이날 서울 용산구 드래곤시티에서 열린 'AMD 게이머 데이'에서 "삼성은 여러 영역에서 좋은 파트너"라며 "파운드리를 비롯한 여러 영역에서 삼성과 계속 협력할 수 있을 것으로 본다"고 말했다. AMD가 AI 가속기 공급을 빠르게 늘리는 가운데 향후 삼성전자의 첨단 공정을 활용한 생산 협력으로 이어질 가능성도 열어둔 셈이다. 양사는 이미 HBM과 DDR5 등 차세대 AI 메모리 분야에서 협력을 구체화하고 있다. 지난 3월 체결한 업무협약(MOU)에는 삼성전자가 AMD의 차세대 AI 가속기 '인스팅트 MI455X'에 6세대 HBM인 HBM4를 공급하고, 랙 단위 AI 서버 플랫폼 '헬리오스'와 차세대 서버용 CPU에 쓰이는 고성능 DDR5에서도 협력을 확대하는 내용이 담겼다. AI 가속기 시장이 커질수록 AMD로서는 안정적인 HBM 공급망 확보가 중요하고, 삼성전자 역시 차세대 HBM 고객을 확보할 수 있다는 점에서 이해관계가 맞닿아 있다. 수 회장은 삼성과의 관계를 중장기 전략적 파트너십으로 강조했다. 그는 "삼성은 AMD의 가장 전략적인 파트너 중 하나이며 HBM, DDR5 등 메모리와 여러 기술에 집중하고 있다"며 "단기적인 1~3년 파트너십이 아니라 3~5년 이상의 중장기 파트너십을 중요하게 보고 있다"고 말했다. 이어 "장기적으로 탄탄한 공급망을 구축하려면 파트너사와 가깝게 일하는 게 중요하다"고 덧붙였다. 파운드리에 대해 구체적으로 무슨 이야기를 나눴는지는 밝히지 않았다. 수 회장은 만찬 이후 '파운드리 분야에 대한 논의에 진전이 있었나'라는 취재진의 질문에 "전반적으로 매우 폭넓은 파트너십을 맺고 있다"고 답했다. 피지컬 AI 분야 협력 가능성도 제기된다. AMD가 최근 페이페이 리 스탠퍼드대 교수가 설립한 AI 스타트업 월드랩스를 82억 달러에 인수하면서 피지컬 AI 특화 반도체 개발에 뛰어들 것이라는 분석이 뒤따르고 있다. 수 회장은 삼성전자와 피지컬 AI 협력에 대해서 "앞으로 아주 다양한 분야에서 함께 협력할 것"이라고 말했다.  raul1649@newspim.com 2026-10-07 21:41
사진
'여고생 살해범' 장윤기, 1심 무기징역에 불복해 '항소' [서울=뉴스핌] 김신영 기자 = 성범죄를 목적으로 귀가하던 여고생을 납치하려다 살해한 장윤기(23)가 1심 무기징역 판결에 불복해 항소했다. 7일 법조계에 따르면 장윤기는 이날 광주지법 형사13부(이정호 부장판사)에 항소장을 제출했다. 재판 과정에서 공소사실을 모두 인정했으나 항소 기한 마지막 날인 이날 판결에 불복했다. 광주에서 여고생을 흉기로 살해한 장윤기(24)가 5월 7일 오전 광주지법에서 열린 구속 전 피의자 심문(영장실질심사)을 받고 나오고 있다. [사진 = 뉴스핌DB] 장윤기에게 사형을 구형했던 공소청도 지난 2일 항소했다. 앞서 1심 재판부는 성폭력범죄의 처벌 등에 관한 특례법상 강간살인 등 혐의로 기소된 장윤기에게 무기징역을 선고했다. 위치추적 전자장치 부착과 아동·청소년 및 장애인 관련 기관 취업제한 10년도 명령했다. 강간살인죄의 법정형은 사형 또는 무기징역이다. 장윤기는 지난 5월 5일 오전 0시 10분쯤 광주 광산구 월계동 거리에서 귀가 중이던 이채원(당시 16세·고교 2학년) 양을 차량으로 납치해 성폭행하려다 뜻대로 되지 않자 살해한 혐의로 기소됐다. 피해자의 비명을 듣고 달려온 고교 2학년 남학생에게 흉기를 휘두른 혐의도 받는다. 이 밖에도 범행 이틀 전 아르바이트 동료 여성을 스토킹하고 성폭행한 혐의, 사회복무요원으로 근무하던 당시 청소년 여성의 신체를 몰래 촬영한 혐의 등이 적용됐다. sykim@newspim.com 2026-10-07 20:42
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