‘레이저 정밀기기 산파’ 노벨 물리학상, 3명 공동수상… 55년만에 여성도 영예

[2018 노벨상]96세 美 애슈킨, 역대 최고령 수상
나노기계 쓰이는 ‘광학 집게’ 개발
佛 무루-캐나다 스트리클런드, 고출력 빔 개발 라식수술 등 활용

올해 노벨 물리학상은 레이저를 이용해 매우 작고 빠르게 움직이는 물체를 손상시키지 않고 정밀하게 제어할 수 있는 기술을 개발한 미국과 프랑스, 캐나다의 물리학자 3명에게 돌아갔다.

스웨덴 왕립과학원 노벨상위원회는 2일 아서 애슈킨 전 미국 벨연구소 연구원(96)과 제라르 무루 프랑스 에콜 폴리테크니크 명예교수(74), 도나 스트리클런드 캐나다 워털루대 교수(59)를 올해의 노벨 물리학상 수상자로 선정했다고 밝혔다. 위원회는 “이들은 레이저 물리학 분야의 혁명을 이끌었다”며 “덕분에 인류는 레이저 프린터부터 레이저 수술에 이르기까지 각종 산업과 화학, 생물학, 의학 분야에서 레이저를 다양하게 활용할 수 있게 됐다”고 평가했다.

애슈킨 연구원은 역대 노벨상 수상자 가운데 최고령의 영예를 안았다. 그는 레이저 빛으로 원자나 살아 있는 세포 같은 매우 작은 물체를 붙잡을 수 있는 ‘광학 집게’를 개발한 공로를 인정받았다. 광학 집게는 레이저 빛의 초점이 맺히는 지점에 물체를 가두는 기술로 물체를 움직이는 빛의 방사선 힘을 이용한다.

애슈킨 연구원은 1987년 레이저 빛을 이용해 살아 있는 박테리아를 손상시키지 않고 붙잡는 데 처음 성공한 이래 이를 응용할 수 있는 다양한 연구를 이끌었다. 광학 집게는 나노 기계는 물론이고 레이저 수술 등에 폭넓게 활용되고 있다.

스승과 제자 관계인 무루 교수와 스트리클런드 교수는 수십 펨토초(fs·1fs는 1000조분의 1초) 이하의 찰나의 순간에 엄청나게 높은 에너지의 레이저빔을 가해 아주 작은 물체를 자를 수 있는 ‘고에너지 극초단파 레이저 펄스’를 개발했다. 남창희 기초과학연구원(IBS) 초강력레이저과학연구단장(광주과학기술원 물리광과학과 교수)은 “일반적으로 레이저의 출력을 높이면 물체를 손상시키는 문제가 있었는데, 두 사람은 레이저가 가해지는 시간을 단축해 손상 없이 높은 에너지까지 증폭시킬 수 있는 방법을 고안해냈다”고 설명했다.

이병호 서울대 교수는 “고에너지 극초단파 레이저 펄스는 레이저 빛을 아주 가늘게 쏠 수 있는 기술로 라식과 같이 레이저를 이용한 정교한 눈 수술이 대표적인 활용 사례”라고 설명했다. 빠르게 움직이는 세포를 정밀 관찰하는 데도 활용할 수 있다.

한편 이번 수상으로 스트리클런드 교수는 1963년 이후 55년 만에 노벨 물리학상을 받은 여성 과학자가 됐다. 1901년 이후 118년 동안 노벨 물리학상이 수여됐지만 여성 수상자는 스트리클런드 교수를 포함해 단 3명뿐이다. 박인규 서울시립대 물리학과 교수는 “노벨 물리학상은 여성 과학자에게 잘 수여하지 않는 것으로 악명이 높다”고 말했다.

수상자들은 900만 크로나(약 11억2500만 원)의 상금을 받는다. 애슈킨 연구원은 절반인 450만 크로나를, 무루 교수와 스트리클런드 교수는 각각 225만 크로나를 나눠 갖게 된다. 한편 무루 교수는 IBS 자문위원으로 활동하는 등 한국과 인연이 깊다.

송경은 kyungeun@donga.com·김민아 동아사이언스 기자