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[시니어과협]초강력 레이저 개발한 '고등광기술연구소'

한국시니어과학기술인 협회 매거진 4호 출판
세계 발전용량 천 배 달하는 순간 출력 기술 보유
석희용 고등광기술연구소장. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>석희용 고등광기술연구소장. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>
우리나라 광과학기술분야 연구현장을 탐방하기 위해 광주과학기술원 고등광기술연구소(APRI)를 찾았다. 고등광기술연구소는 광주광역시 첨단단지 광주과학기술원 캠퍼스 안에 2001년에 설립된 우리나라 유일의 광과학기술전문 연구기관이다. 고등광기술연구소 석희용 소장의 안내를 받아 소장실에서 차를 한 잔 대접받으며 한국시니어협회에 대한 소개도 하였고 고등광기술연구소에 대한 자세한 설명을 들을 수도 있었다.

현재 연구소에는 세계 최고 출력의 타이타늄:사파이어 레이저 시설 등 우수한 연구설비를 구축하여 확보하고 있으며 50여 명의 박사급 연구원들을 포함하여 총 90명 정도의 전문인력이 레이저 및 광과학기술 분야 연구에 열중하고 있다. 연구소 초기에는 기초연구에 집중하였으나 최근에는 국방 및 산업 분야의 연구로까지 그 영역을 확대해 나가며 발전하고 있다. 또한, 광주과학기술원 내의 협력과 해외 우수 연구기관과의 공동연구 수행을 통해 국제적인 연구소로 성장하고 있다.

고등광기술연구소 본관. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>고등광기술연구소 본관. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>

연구소 탐방을 위해 고등광기술연구소 본관에 들어서자 1층 로비 한쪽 벽에 연구소의 역사 및 연구현황, 성과 등을 한눈에 볼 수 있었다. 연구소는 본관과 특수연구동 및 이용자 숙소로 구성되어 있으며 국제학회도 개최할 수 있는 대강당도 함께 있어서 대학에 있는 여느 다른 연구소들과 다른 큰 규모에 우선 놀라게 된다. 

고등광기술연구소는 세계 발전용량의 약 1000배에 달하는 4페타 와트(4000조 와트)의 순간 출력을 갖는 세계적으로 가장 강력한 세기의 초강력 레이저를 보유하고 있으며 2013년에는 기초과학연구원(IBS) 초강력레이저과학연구단을 유치하여 함께 연구하고 있다. 또한, 연구소는 최근 국제적으로 큰 관심을 끌고 있는 레이저 무기, 광영상 연구 등 다양한 분야의 연구를 여러 개의 연구실 및 센터들에서 수행하고 있다. 각 연구실을 간단히 소개하면 다음과 같다.

초강력레이저연구실은 위에서 언급한 바와 같이 전 세계에서 가장 강력한 레이저를 개발하여 IBS 연구단과 함께 다양한 분야의 연구에 활용하고 있다. 초강력 레이저와 물질 사이의 상호작용을 통해 전자, 양성자와 같은 입자를 가속시키고 소형 입자가속기와 양성자 암치료기의 개발 가능성을 연구하고 있다. 또한, 엑스선이나 감마선과 같은 고에너지 광자를 발생시키고 초강력 레이저를 사용하여 핵물리와 천체물리 연구도 수행하고 있다. 

페타와트 레이저가 설치돼 있는 특수연구동. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>페타와트 레이저가 설치돼 있는 특수연구동. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>

레이저응용시스템연구실에서는 레이저를 기반으로 하는 산학연 컨소시엄을 구성해 국방 및 산업에 특화된 레이저 개발과 응용을 연구 중이다. 특히, 최근에는 국방 관련 레이저 연구를 크게 강화하여 국가에 이바지하려 하고 있다. 또한, 스위스 베른대학 등과 함께 고출력 광섬유 레이저 국제공동연구도 진행하고 있다. 

분광응용시스템연구실에서는 분광 관련 다양한 연구를 수행하고 있으며, 극미량의 물질을 분광학적 방법으로 분석할 수 있는 기술도 개발하고 있다. 또한, 우리나라 전력시스템에 필요한 기술을 개발하기 위해 한국전력연구원 등과 공동연구도 활발히 수행하고 있다. 

레이저를 이용한 드론충전 및 레이저 통신. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>레이저를 이용한 드론충전 및 레이저 통신. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>

집적광학연구실에서는 펨토초 레이저를 비롯한 다양한 레이저를 이용해 초정밀 가공 기술 개발과 테라헤르츠 및 광소자에 대한 기초 및 응용연구를 활발히 하고 있다. 특히 레이저 초정밀 가공과 관련하여 기업들에 필요한 기술을 개발하여 기술을 이전하고 연간 수십 건 이상의 산학연 레이저 가공 기술 지원 및 자문도 하고 있다. 

레이저가공센터. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>레이저가공센터. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>
바이오나노광학연구실에서는 바이오 광영상 및 센싱 기술과 새로운 나노 소재를 개발하는 연구를 활발히 진행하고 있다. 그 중 대표적으로 비접촉·비파괴적으로 생체 조직 단층 영상을 획득해 안과 질환 진단에 활용할 수 있는 광간섭단층촬영기 기술의 경우 자체 개발해 업체에 기술이전을 마쳤다. 이 기술을 이용하면 실시간 단층 영상으로 정밀 레이저 수술도 가능해 다양한 안과 수술에도 활용될 수 있다. 또한 나노 소재 분야에서는 새로운 유무기 양자점을 이용해 고품위 반도체 소자 및 센서를 개발하는 연구도 수행하고 있다.

바이오 광영상. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>바이오 광영상. <사진=한국시니어과학기술인협회 제공>

이상의 연구들뿐만 아니라 고등광기술연구소에서는 국가 안전기술 확보에 기여할 목적으로 레이저안전 교육센터를 유치, 설립할 예정이다. 여기서는 레이저 안전 관련 강의 및 체험형 교육여건을 완비하고 레이저 안전 전문가 교육과 레이저 종사자 일반교육을 실시하려한다. 국내의 성숙된 현실을 반영하여 국가적으로 일원화된 레이저안전 교육체계를 구축하고 레이저안전 국가표준 완비 및 관계 법령, 제도 확립을 통해 연구, 산업, 의료 현장에서 사고 없는 안전한 사회 구현을 위해 고등광기술연구소가 중심적인 역할을 할 수 있을 것으로
기대된다.
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