이달의 과학기술인상에 서민교 KAIST 교수…광학 연구 새 가능성 제시

서민교 KAIST 물리학과 교수는 광학적 무반사 조건을 실험을 통해 구현해 광학 분야 연구의 새로운 가능성과 방법론을 제시했다는 평가를 받는다./과학기술정보통신부

빛의 반사가 완전히 0이 되는 광학적 무반사 조건을 실험을 통해 구현한 서민교 한국과학기술원(KAIST) 물리학과 교수가 이달의 과학기술인상 5월 수상자로 선정됐다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매달 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만원을 주고 있다.

서민교 교수는 광학적 무반사와 광학적 진공의 실험적 극한에 도전해 약한 세기의 빛-물질 상호작용 연구의 새로운 방법론과 가능성을 제시한 공로를 인정받았다. 빛의 반사가 완전히 0이 되는 광학적 무반사 조건은 이론적으로 쉽게 계산되지만, 실험으로는 0에 가까운 불완전한 무반사만 구현할 수 있었다.

서민교 교수는 실험적으로 완전한 광학적 무반사를 얻는 데 성공했고, 완전한 광학적 무반사가 가능한 수학적 조건이 외부 자극에 따라 준입자적 거동을 보이는 새로운 형태의 광학적 소용돌이를 수반한다는 사실도 밝혀냈다. 준입자는 자연계에 존재하는 실제 입자는 아니지만, 마치 입자처럼 행동하는 객체를 말한다.

광학적 무반사를 이용하면 원자적 두께를 가지는 매질(파동을 전달하는 물질)의 약한 빛-물질 상호작용 현상을 간단하면서도 매우 정밀하게 측정할 수 있다. 기존에는 빛의 전자기장을 강하게 집중시키는 방식으로 빛-물질 상호작용을 강화했는데, 서민교 교수는 반대로 광학적 무반사와 광학적 진공을 이용해 약한 빛-물질 상호작용을 독립적으로 정밀하게 관측하거나 제어할 수 있다는 사실을 찾은 것이다.

빛-물질 간 상호작용은 광학 분야 연구의 근간을 이루는 물리 현상이다. 레이저는 물론 태양전지 등 각종 광전자 소자와 여러 정밀 광학 측정법의 개발, 양자정보통신 기술 확립에 필요한 물성 연구의 핵심 요소다. 서 교수의 연구 성과는 국제학술지 네이처를 비롯해 여러 곳에 게재돼 소개됐다.

서민교 교수는 “이번 연구는 기존 빛-물질 상호작용 연구에 크게 활용되지 못했던 광학적 무반사나 광학적 진공이 오히려 고정밀 측정과 다양한 물성의 발현 등에 장점이 있음을 알리고, 그 극한을 이론적 계산에 머물지 않고 실험적으로 실현한 데 의의가 있다”며 “앞으로 광학과 물리학 연구 개발에 새로운 방법론과 자유도를 가져다줄 것으로 기대한다”고 말했다.

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