[르포] '세계 최고출력' 레이저 연구, 내달이면 전기료 없다는데…

GIST 고등광기술연구소, 4PW 레이저 시설 갖춘 국내 유일 기관
국방·우주로 연구범위 확대…올해 예산 전년 대비 3분의 1로 줄어

고등광기술연구소 내 레이저 생성 설비 [촬영 조승한]

(광주=연합뉴스) 조승한 기자 = 27일 광주 북구 광주과학기술원(GIST) 고등광기술연구소 내 레이저 중앙관측실.

수십 대의 모니터 위에 레이저의 상태와 발사 횟수, 실험 결과 등을 알리는 데이터가 빼곡이 떠 있었다.

이곳에서 고출력 레이저 실험을 하면서 나올 수 있는 감마선 등 방사선을 차폐하기 위해 1m 두께로 만든 벽에 달린 납 유리 너머를 들여다보니 약 70m 이상 생산라인처럼 보이는 레이저 길을 따라 각종 레이저를 만들어 쏘는 장비들이 빼곡하게 채워져 있었다. 실험 중에는 푸른 빛의 레이저가 쏟아져 나오는 공간이다.

고도경 고등광기술연구소장은 "전 세계에서 가장 강한 출력 중 하나인 순간 출력 4페타와트(PW, 1PW는 1천조 W)를 내는 초강력 레이저 설비"라며 "이를 토대로 세계 3위 광기술연구소 진입을 목표로 하고 있다"고 말했다.

고등광기술연구소 레이저 중앙관측실 [촬영 조승한]

고등광기술연구소는 레이저 분야를 전문적으로 연구하는 국내 유일 기관으로 2001년 5월 GIST에 개소했다.

주로 연구하는 극초단 레이저는 펨토초(1천조분의 1초)와 같은 아주 짧은 시간 10테라와트(TW, 1TW는 1조 W) 이상 강도의 엄청난 레이저 빛을 발생시켜 극고온·극고압의 극한 환경에서 일어나는 현상을 관찰할 수 있게 한다.

한국은 전 세계 처음으로 4PW 급 레이저를 개발해 현재 최적화까지 어느 정도 마무리해 여전히 안정적 최고 출력은 가장 높지만, 중국이 20PW 레이저를 개발하고 유럽에서도 10PW 급 레이저를 곳곳에서 개발하기 시작하는 등 경쟁이 치열하다고 고 소장은 설명했다.

강력한 레이저는 광전소자 개발이나 광통신, 초정밀 가공, 생체재료 관측, 광결정 제작, 방사성 동위원소 분류 등 거의 모든 과학기술 분야에 응용된다.

여기에 최근 고출력 레이저무기나 드론 격추 등 국방에서도 활용도가 점점 커지고 있고 전자파 활용이 어려운 우주에서 고속 통신이 가능하게 하는 광통신 등에서도 주목받고 있다.

고등광기술연구소 내 레이저 설비 설명하는 고도경 소장 [촬영 조승한]

고등광기술연구소도 2021년 우주 레이저 연구센터에 이어 2022년에는 드론이나 미사일을 교란하는 레이저 기술을 개발하는 초강력 레이저 플라즈마 응용 연구센터 등을 잇따라 열고 관련 기술을 개발하고 있다고 고 소장은 설명했다.

그는 "강력한 레이저를 한 점에 집중하면 발생하는 전자기파(EMP)를 이용해 미사일이나 드론의 광학계를 망가뜨릴 수 있다"며 "드론 격추 레이저의 경우 최근 군에도 실전 배치됐다"고 설명했다.

올해 초에는 스위스 융프라우 등 고산지대 환경을 이용해 우주 광통신 시험을 시행해주는 국제 고고도 연구시설 재단 이사국에 8번째로 가입하며 한국이 우주 기술 검증이 필요할 때 활용할 기반도 닦았다고 그는 덧붙였다.

관측실을 나와 약 4958㎡ 규모 거대한 건물 내부를 돌다 보니 또 다른 레이저 시설이 다른 방 한켠을 가득 채우고 있었다.

고 소장은 "지난해 노벨 물리학상을 받은 아토초(100경분의 1초) 레이저 시설"이라며 지금껏 측정할 수 없던 원자 내 전자의 움직임을 볼 수 있는 도구라고 설명했다.

납 유리 너머 아토초 레이저 시설 소개하는 고도경 소장 [촬영 조승한]

극초단 레이저는 기초과학의 필수 인프라로 여겨지며 노벨 물리학상의 단골로 꼽히지만 국내에서는 투자가 멈춰 연구가 녹록지 않은 상황이다.

연구소는 2021년 134억원, 2022년 164억원, 지난해 161억원 규모 예산을 받았다.

그러나 올해는 기초과학연구원(IBS) 초강력 레이저광학 연구단 사업 종료와 함께 연구개발(R&D) 예산 감축이 맞물리며 예산이 지난해 대비 3분의 1토막 난 상황이라고 고 소장은 토로했다.

내년 IBS 연구단이 다시 선정될 가능성은 남아 있지만, 이와 별도로 기존 레이저 시설을 운영하는 예산이 크게 부족한 실정이라고 그는 덧붙였다.

그는 "지난해 선정된 국방 관련 과제의 경우 올해 계약하고 진행해야 하지만 R&D 예산 때문인지 계약을 차일피일 미루고 있다"며 "거대 장비를 갖췄으면 인력을 유지하는 최소한의 예산은 필요한 것이 아닌가 한다"고 말했다.

이런 상황이라 올해 예산도 이달까지 레이저 가동에 필요한 전기료만 할당해 놓았다며 다음 달부터는 실험을 멈춰야 하는 상황이 올 것 같다고 그는 설명했다.

고 소장은 "레이저 분야가 응용 범위가 많은 만큼 연구자가 좋은 곳으로 이직해 가는 경우가 많은데 지금 붙잡을 명분이 부족하다"며 "연구가 멈추면 사람이 빠져나가는 것"이라고 말했다.

shjo@yna.co.kr

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