서울대 박건식·김대식 교수팀 ‘테라헤르츠파’ 실용화 앞당겨

‘테라헤르츠 갭(Gap)’으로 불리며 물리학계의 숙원이었던 새로운 전자기파의 실용화가 국내 연구진에 의해 앞당겨졌다. 이 기술이 상용화되면 자기공명단층촬영(MRI)을 뛰어넘는 의학 장비의 개발이나, 도청방지 통신 등 활용가치가 무궁무진할 것으로 예상된다.

서울대 물리학과 박건식 교수와 김대식 교수 연구팀은 8일 기가헤르츠(㎓)파의 1000배 주파수를 가진 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있는 광원(光原) 개발 이론과 전파 실험에 관한 논문을 각각 발표했다고 밝혔다. 두 논문은 물리학 분야에서 세계 최고의 권위를 갖고 있는 ‘피지컬 리뷰 레터스’최신호에 나란히 실렸다.

전자기파의 일종인 테라헤르츠파는 파장을 발생시킬 수 있는 광원 장치가 개발되지 않아 이론상으로만 존재하며 ‘테라헤르츠 갭’으로 불려왔다.

그동안 과학자들은 우수한 투과성을 가진 테라헤르츠파를 이용하면 엑스레이나 MRI에 의존하던 기존 병리조직 진단이 훨씬 정교하고 안전해질 것으로 보고 광원 개발에 매달려왔다. 특히 테라헤르츠파는 마약이나 폭발물 등 깊숙이 감춰진 물질을 식별하거나 반도체 생산, 통신 도청방지 등에도 널리 쓰일 수 있어 일본 문부과학성은 지난 2005년 테라헤르츠파를 이용한 기술을 ‘미래의 10대 근간 기술’에 포함시키기도 했다.

박 교수팀은 이번 논문에서 표면 플라즈몬(금속 내부의 전자들이 동시에 진동하는 현상)에 전자빔을 쏴 테라헤르츠파 광원을 발생시키는 실험에 성공해 소용량 고출력 발생파를 만들 수 있는 이론을 세웠다.

또, 김 교수팀은 표면 플라즈몬이 공명 현상을 보일 경우 테라헤르츠파가 표면의 10%가량만 뚫려 있는 금속판 위에서 100% 투과율을 보인다는 점을 발견했다.

박 교수는 “이번에 개발한 이론을 바탕으로 올해 말까지 개발 장치를 만들 계획”이라며 “테라헤르츠파는 선진국들의 연구 개발 경쟁이 날로 치열해지는 분야지만 이번 연구결과로 앞서나갈 수 있는 기반을 마련했다.”고 밝혔다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr