광메카트로닉스공학과

천재 물리학자 알베르트 아인슈타인의 특수 상대론은 절대시간과 절대공간을 과감히 버리고 광속과 물리법칙을 새로운 불변의 기준으로 삼는다. 흔히 알고 있는 고전 역학적 관점에서 보자면 속력은 이동 거리를 소요 시간으로 나눠서 얻게 되며, 관측자의 상대운동 상태에 따라 변할 수 있다. 가령 등속으로 달려가는 자동차 앞뒤에서 방출된 빛도 자동차의 속력이 더하고 빼진 속력일 것 같다. 하지만, 특수 상대론에 의하면 자동차의 시간과 공간적 길이가 달라지면서 관측자는 변하지 않는 광속을 경험하게 된다. 오히려 시공간의 왜곡을 통해 광속이라는 불변량이 유지되고 빛의 배후를 지배하는 전자기 법칙의 불변성이 유지된다.직관적으로 받아들이기 쉽지 않은 이런 관점의 전환은 어디에서 비롯된 것일까? 고전 물리적 관점에서 빛은 전기장과 자기장이 출렁이는 일종의 파동이므로 매질이 필요하다. 이를테면 거대한 우주 어항은 빛의 매질 ‘에테르’로 채워져 있으며 어항을 응시하는 신은 가끔 시계를 보며 종말까지 남은 시간을 가늠하고 있을지 모른다.그런데 어항 속을 번져가는 파동의 속력은 어항을 바라보는 이에게는 매질의 탄성에 의해 정해지는 일정한 값이지만 어항 속을 헤엄치는 금붕어에게는 자신의 속도에 따라 변하는 값이다. 결국, 광속이 변하지 않는다는 생각은 절대공간(어항) 절대시간(신의 시계) 에테르(어항 속 물)를 모두 버려야 얻을 수 있다.하지만 19세기 물리학자들은 ‘에테르’의 존재를 견고하게 믿었다. 미국 물리학자 마이켈슨은 헤엄치는 금붕어가 느끼는 물살처럼 지구 공전에 의한 ‘에테르’ 바람 효과를 측정할 수 있을 것이라 믿었고, 정밀 광학 분야의 대가 몰리의 도움을 받아 오차 탓을 할 수 없을 만큼 정교한 측정 장치도 개발했다. 또한, 지구 공전으로 인한 ‘에테르’ 바람의 속력과 방향의 변화까지 고려해 몇 달간 실험을 지속했다. 하지만 ‘에테르’의 바람 효과는 측정되지 않았다. 흥미롭게도 마이켈슨의 실험이 진행된 몇 년 후, 니체는 ‘신은 죽었다’는 도발적 발언과 함께 ‘차라투스트라는 이렇게 말했다’ 같은 위대한 저작들을 출간했다. 사실 그가 말한 ‘신의 죽음’은 무신론적 선언이 아니라 절대적 가치 체계의 붕괴를 진단한 은유적 표현이었다. 반면, 19세기 물리학자들이 ‘에테르’를 대하는 태도는 오히려 교리나 신앙에 가까웠다. 공기(air)와 대비되는 ‘에테르(aether)’라는 명칭은 지상의 4원소와 구분되는 천상의 신성한 제5원소라는 고대 그리스 신화와 철학적 전통을 계승하면서도 빛으로 상징되는 신과 진리의 메시지를 전하는 성령과 유사한 모습으로 중세 교리까지 만족시켰다. 과학의 언어로 포장돼 있을 뿐 확인되지 않은 존재를 대하는 사유 구조나 태도는 신화나 종교와 다르지 않았다. 그러므로 마이켈슨에게 ‘에테르’ 효과의 부재는 수많은 예언으로 약속된 곳에서 마주한 신의 침묵이었으며 받아들이기 힘든 공허함이었을 것이다. 그래서 마이켈슨은 ‘신의 죽음’ 같은 ‘에테르’의 부재를 선언했을까? 놀랍게도 그는 특수 상대론이 발표된 후에도 여전히 ‘에테르’에 대한 믿음을 버리지 않았으며 지구 공전에 의한 ‘에테르’ 효과가 없음을 확인한 공로로 노벨상을 받은 후에도 지구 자전에 의한 ‘에테르’ 효과를 측정했다. 당시의 물리학자들 역시 ‘에테르’를 버리지 않은 채 마이켈슨의 실험 결과를 설명할 대안을 찾았다.어항 속은 비어 있으며, 어항 밖 응시자 관점의 획일적 공간과 시간조차 모두 허상이었음을 받아들이는 일은 ‘허무’를 마주하는 것만큼 어렵다. 절대 가치가 무너진 정신적 공백에 맞서 철학자 니체가 제시한 것이 ‘초인’이었다면, 절대좌표와 ‘에테르’ 부재의 공백에 대한 아인슈타인의 새로운 대안은 광속과 물리법칙의 불변성이었다. 젊은 아인슈타인의 용기는 광인으로 눈을 감을 때까지 인정받지 못했던 니체의 철학에 기반하고 있다. 그러므로 마이켈슨이 목격한 현실은 실패나 허무가 아닌 새로운 진리가 시작하는 경계와의 만남이었다. 진정한 진리와 신의 모습은 이론과 교리가 묘사하는 내용과 다른 것일까? 지난 한 해 동안 마주해야 했던 실패의 아픔과 공허한 마음도 어쩌면 진정한 시작을 알게 할 소중한 만남이 아니었을까?

광메카트로닉스공학과 김지수·이휘돈 교수 연구팀이 고순도 1.7 ㎛(마이크로미터, 100만분의 1m) 광원을 기반으로 지방만을 선명하게 구별해내는 초고속 광음향 영상 기술을 개발해 지방 조직 진단 및 대사질환 연구의 새로운 전환점을 마련했다.지방 조직은 인체의 다양한 대사·면역·염증 반응과 밀접하게 연관돼 있으며, 지방량의 변화는 비만, 지방간, 당대사 이상, 심혈관 질환 등 주요 질환의 조기 지표로 활용될 수 있다. 그러나 기존의 생체 지방 영상 기술은 초음파의 낮은 조직 대비, MRI의 높은 비용과 낮은 접근성, 형광 기반 영상의 낮은 침투 깊이 등의 문제로 지방 조직만을 선택해 고해상도·비침습적으로 관찰하는 데 한계가 있었다.특히, 지방 조직은 1.7 ㎛ 파장에서 매우 강한 광흡수(optical absorption) 특성을 보이기 때문에, 이 파장을 활용하면 지방층을 다른 조직과 구별해 영상화할 수 있다. 그러나 기존 1.7 ㎛ 광원은 크고 복잡한 장비 구조와 낮은 펄스 에너지, 안정성 부족 등으로 인해 고대비 지방 영상 구현이 어려워, 지방층을 선명하게 관찰할 수 있는 새로운 고성능 광원의 필요성이 제기돼 왔다. 이에, 연구팀은 광섬유(all-fiber)* 기반의 고스펙트럼 에너지밀도(high spectral energy density)** 1.7 ㎛ 나노초 펄스 광원을 개발해, 지방 조직을 선택적으로 고대비로 시각화하는 새로운 광음향 현미경(Photoacoustic Microscopy, PAM)*** 기술을 제안했다. 이 광원은 완전 광섬유 구조로 소형·안정성이 뛰어나며, 기존 대비 월등히 높은 펄스 에너지와 스펙트럼 에너지 밀도를 제공한다.* all-fiber 구조: 모든 시스템이 광섬유 기반으로 구성된 형태.** 고스펙트럼 에너지밀도(high spectral energy density): 일정 파장폭에서 전달할 수 있는 에너지양이 높다는 의미로, 신호 세기·영상 대비 개선의 핵심 파라미터.*** 광음향 현미경(PAM): 빛을 쏘면 조직이 흡수한 에너지가 초음파로 변환되는데, 이 신호를 검출해 조직 구조를 영상화하는 기술. 혈관, 지방, 멜라닌 등 빛 흡수율이 높은 조직을 선명하게 영상화하는 것이 특징.【연구팀이 개발한 광원을 이용해 획득한 선택적 지방조직 광음향 영상】이 시스템은 고출력 나노초 펄스를 기반으로 강력한 지방 선택적 광음향 신호를 생성하며, 기존 대비 지방-비지방 조직 간 대비가 획기적으로 향상된 영상을 실시간으로 확보할 수 있다. 깊이 축에서의 분해능 또한 개선돼 정량적 지방 분석이 가능한 고신뢰도 영상 시스템을 구현했다. 이를 통해 지방조직 두께 측정, 지방대사 연구, 피하지방 구조 분석, 지방성 질환 조기 진단, 비만·지방간 연구, 약물 반응 모니터링, 미용·피부의학 분야 등 다양한 영역에서 활용이 기대된다.또한, 광섬유 구조 덕분에 기존 대비 충격과 열 변화에 강하고, 정렬이 불필요하며, 소형화가 용이해 실제 임상·동물 연구 환경에도 적합한 성능을 확인했다. 현장형(Point-of-care) 의료 진단 기기, 휴대형 PAM 시스템으로의 확장 가능성도 크며, 국내 의료광학 및 광원 산업 경쟁력을 크게 높일 수 있을 것으로 전망된다.해당 기술을 바이오·의학 분야에 적용할 경우, 지방 조직을 선택적으로 고해상도·고대비로 시각화할 수 있어 지방 대사 질환, 지방층 구조 변화, 피하지방 분포, 지방조직의 염증 반응 등 다양한 생체지표를 비침습적으로 추적할 수 있다. 교신저자인 김지수 교수와 이휘돈 교수는 “이번 연구는 지방조직만을 선택적으로 고대비로 영상화할 수 있는 혁신적인 광원 기술로, 기존 광원의 여러 한계 중 특히 영상속도, 지방대비도 등을 크게 뛰어넘는 새로운 접근”이라며 “향후 대사성 질환 조기 진단, 지방 연구, 의료·바이오 영상 분야에서 매우 중요한 기술적 전환점이 될 것“이라고 밝혔다.이번 연구는 부산대 광메카트로닉스공학과 김지수 교수와 이휘돈 교수 및 미국 듀크대학 조순우 박사가 교신저자, 부산대 컬러변조 초감각 인지기술 선도연구센터 박성진 박사와 박상민 박사가 제1저자로 수행해, 국제 학술지 『Photoacoustics』 8월호에 게재됐다.- 논문 제목: High Spectral Energy Density All-Fiber Nanosecond Pulsed 1.7 ㎛ Light Source for Photoacoustic Microscopy(1.7 ㎛ 대역 고순도 나노초 펄스레이저를 이용한 광음향 영상 시스템)- 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.pacs.2025.100744 해당 연구는 과학기술정보통신부 선도연구센터, 보건복지부 연구중심병원 육성 R D사업 지원을 받았다.* 상단 연구진 사진: 왼쪽부터 이휘돈 교수, 김지수 교수.[Abstract]We present a high spectral energy density all-fiber nanosecond pulsed 1.7 μm light source specifically designed for photoacoustic microscopy (PAM). The system targets the 1st overtone absorption of C?H bonds near 1720 nm within the near-infrared-III (NIR-III) window, where lipids exhibit strong optical absorption, and tissues benefitfrom reduced scattering and high permissible fluence. To achieve narrow-linewidth, high pulse energy, and high pulse repetition rate (PRR), we developed a master oscillator fiber amplifier architecture based on stimulated Raman scattering. A 1589.80 nm Raman pump and a custom-built narrow-linewidth Raman seed laser were employed to generate spectrally pure 1719.44 nm pulses (~0.10 nm linewidth). The proposed light source delivers nanosecond pulses (~5 ns) with high pulse energy (≥2.2 μJ) and tunable PRRs up to 300 kHz, resulting in a spectral energy density of approximately 22 μJ/nm―significantly higher than that of conventional 1.7 μm light sources. Performance of the NIR-PAM system was validated through resolution testing with a 1951 USAF target, demonstrating a spatial resolution of approximately 4.14 μm and an axial resolution of approximately 85.5 μm. Phantom imaging of CH2-rich polymer films and ex vivo lipid-rich biological tissues confirmed the system’s high spatial fidelity and strong contrast for lipid-specific structures. This compact, stable, and spectrally refined light source with high spectral energy density can offer an effective solution for high-resolution, label-free molecular imaging and represents a promising platform for clinical photoacoustic imaging applications involving lipid detection and metabolic disease diagnostics.- Authors (Pusan National University)· Corresponding authors: Jeesu Kim, Hwidon Lee (Department of Optics and Mechatronics Engineering)· First authors: Seongjin Bak, Sang Min Park (Engineering Research Center for Color-Modulated Extra-Sensory Perception Technology)- Title of original paper: High Spectral Energy Density All-Fiber Nanosecond Pulsed 1.7 μm Light Source for Photoacoustic Microscopy- Journal: Photoacoustics- Web link: https://doi.org/10.1016/j.pacs.2025.100744 - Contact e-mail: hwidonlee@pusan.ac.kr목록

과학처럼 합리적 이성으로 사회를 개선하려는 ‘계몽주의’가 프랑스 혁명으로 이어지자 오로지 감각 경험을 통해 검증된 사실만을 지식으로 인정하는 ‘실증주의’가 태동했다. 형이상학적 존재를 미신처럼 배제시킨 이들의 사상은 이후 물리학자 마흐를 통해 더욱 극단적 방식으로 변형됐다. 마흐는 객관적으로 존재하는 물질적 실체를 거부한 채 인식하는 자아와 의식마저도 단지 감각 요소들의 복합체일 뿐이라 주장했다. 어딘가 센서와 인공지능이 결합한 피지컬 AI를 닮은 그의 ‘경험비판주의’ 관점에서 보자면 과학은 ‘실재’를 설명하기보다 경험에 대한 효율적 정리와 기술이다. 가령, 우주를 품은 그물 같은 ‘절대공간’이나 모두가 공유하는 ‘절대시간’은 경험할 수 없는 믿음에 가깝다. 따라서 우주 밖에서 응시하는 절대자의 시선에서 벗어나 우주 속 개인의 고유한 시간과 공간을 회복해야 한다. 상대속도에 따라 관찰자의 시간과 공간이 달리 측정될 수 있다는 아인슈타인의 생각은 바로 마흐의 철학에 기반하고 있다. 이후 마흐 철학은 감각 경험 중심의 심리적 요소를 수학 같은 정교한 논리적 언어로 대체하면서도 ‘실증주의’의 신념을 계승한 ‘논리실증주의’로 진화했다. 그들은 비트겐슈타인의 언어철학에도 영향을 받았다.반면, ‘물질주의’와 ‘실증주의’에 대한 반동으로, 제한된 경험과 인식으로 이해해야 하는 ‘현상’과 근본적으로 알 수 없는 영역을 구분했던 칸트 방식의 관념론으로 돌아가려는 ‘신칸트주의’와 세계가 의식으로 나타나는 ‘현상’의 보편성을 파악하려는 ‘현상학’이 등장했다. 칸트는 감각 자료와 타고난 인지의 범주 틀을 종합하면 경험적 ‘현상’ 세계를 알 수 있다고 믿었지만, ‘현상’ 너머의 궁극적 실재에 해당하는 ‘물자체(物自體)’는 알 수 없다고 생각했다. 과학철학 측면에서 ‘신칸트주의’가 현상 경험의 한계 극복을 위해 고정된 인지 범주의 틀을 성장하는 과학 이론으로 대체했다면, ‘현상학’은 수, 논리 형식, 물질 같은 객관적 대상과 인간 의식 사이에 존재하는 상관관계를 파고들었다.불확정성의 원리에 기반한 하이젠베르크의 행렬 양자물리 이론은 19세기와 20세기에 걸쳐 태동한 경험비판주의-신칸트주의-현상학이라는 철학적 흐름에 뿌리를 두고 있다. 즉, 원자는 그 객관적 실체를 알 수 없기에 현상으로 드러나는 관측의 경험을 통해서만 알 수 있고, 관측의 행위나 조건이 경험의 모습을 바꿀 수 있으므로 상호작용하는 관측 대상과 관측자를 분리하지 않고 받아들여야 한다는 점이 그렇다. 또한 과학이 설명하는 것은 결국 자연 자체가 아니라 수학의 언어로 구조화된 지식이라는 측면은 세상을 사물이 아닌 사실의 총체로 이해한 비트겐슈타인의 철학과도 닿아 있다. 이를테면 재판을 진행하는 판사와 변호사는 사건을 목격하지 않았지만 확보된 증언과 증거를 기반으로 법적 사실과 상황을 논리적 언어로 재구성한다. 원자도 그렇다. 인간 신체 감각으로 경험할 수 없는 미시 세계의 사실은 장치의 도움을 받아 얻는다. 하지만 원자의 단편적 측면을 합친 정보가 원자의 실체적 모습인지는 알 수 없다. 언어학자 소쉬르의 관점에서 보자면 행렬이라는 수학적 ‘기표’로 표현되고 있지만 그에 대응하는 원자 이미지의 ‘기의’가 명확하지 않다. 구조주의 현대철학자 라캉의 방식으로는 수학적 ‘기표’와 원자 이미지나 의미의 후보들 사이의 고정점 연결이 실패해 결핍과 욕망이 생겨난다. 그래서 양자물리는 지적 갈증이 해소되지 않는 것일까?현상학 현대철학자 메를로-퐁티는 세계-신체-지각의 얽힘이라는 관점으로 세상을 몸/마음 혹은 물질/정신으로 구분하는 데카르트 방식의 이원론을 넘어서려 했다. 즉, 물질 몸 정신을 분리된 대상이 아닌 상호작용을 통해 지각된 통합적 살덩이로 해석했다. 원자를 만지고, 초음파를 듣고, X선을 보고, 분자 단위의 맛과 냄새를 감지할 수 있는 초감각을 지닐 미래 인류에게 양자적 미시 세계의 경험은 어떤 의미로 해석될까? 닥치고 계산만 하는 일은 이제 AI가 더 잘한다. 다가올 시대는 양자 세계의 경험과 지각을 해석할 새로운 몸의 철학이 필요하다.

광메카트로닉스공학과 이휘돈 교수 연구팀이 망막의 미세혈관 영상의 대비를 획기적으로 향상시킴으로써 안과 질환 조기 진단이 가능한 새로운 영상 시스템을 개발했다. 대부분의 망막 질환은 내부 미세혈관 문제로 발생하며, 망막 질환의 초기 발견 및 대처는 시력 보전에 필수적이다. 특히 황반변성, 당뇨망막병증 같은 망막 질환은 실명을 유발하는 질환으로 노화와 관련이 있어 고령화 시대에 지속적으로 증가하는 추세다. 망막 미세혈관의 구조적 변화를 분석하는 것이 당뇨망막병증, 녹내장 등의 조기 진단과 진행 상태 평가에 중요한 역할을 하지만, 기존 혈관조영술은 조영제를 투입하는 침습적 방식이고, 깊은 미세혈관의 구조를 고해상도·고대비로 시각화하는 데 기술적 한계가 있었다. 이에, 보다 높은 대비와 정확도를 가진 새로운 영상 기술이 필요했다.연구팀은 위상-잠금 시간-펼침 광간섭 단층촬영(Optical Coherence Tomography, OCT)* 기술을 활용해 망막 미세혈관을 고대비로 시각화하는 새로운 이미징 기법을 제안했다. 파장 가변 레이저의 간섭 특성을 활용한 OCT 혈관조영술 기법을 이용해, 조영제 투여 없이(Label-free) 망막의 미세혈관을 더 선명하게 볼 수 있는 기술을 개발한 것이다.* 위상-잠금(Phase-Locked): 신호 간 위상을 일정하게 유지해 영상의 안정성과 해상도를 높이는 기술* 시간-펼침(Time-Stretch): 초고속 광학 신호를 시간적으로 늘려 더 정밀하게 분석할 수 있도록 하는 기술* 광간섭 단층촬영(OCT): 빛의 간섭 현상을 이용해 생체 조직 내부의 단층 영상을 획득하는 의료 영상 기술이 시스템은 5MHz A-line rate(깊이 방향 영상 획득 속도)와 0.31nm 수준의 변위 민감도를 갖추고 있으며, 102nm의 스펙트럼 대역폭과 약 10mm의 코히런스(Coherence, 결맞음) 길이를 확보했다. 최대 2mm의 공기 중 영상 심도를 가지며, 기존 대비 높은 영상 해상도와 안정적인 위상 민감도를 제공한다. 이러한 기술은 당뇨망막병증, 녹내장, 알츠하이머와 같은 다양한 안과 및 전신 질환의 조기 진단에 활용될 수 있어 향후 객관적인 진단 지표로서의 역할이 기대된다.이번 연구 성과는 JCR 상위 3.2%의 세계적인 의과학 학술지 『IEEE Transactions on Medical Imaging』 온라인 3월 26일자에 게재됐다. - 논문 제목: Phase-Locked Time-Stretch Optical Coherence Tomography for Contrast-Enhanced Retinal Microangiography(위상-잠금 시간-펼침 광간섭 단층촬영을 이용한 초고해상도/고대비 망막 미세혈관 이미징)- 논문 링크: https://dx.doi.org/10.1109/TMI.2025.3555112 【(왼쪽부터) 이휘돈 교수, 김경훈 박사】 해당 연구는 한국연구재단과 한국보건산업진흥원의 지원을 받았으며, 광메카트로닉스공학과 및 ERC 컬러변조 인지기술선도연구센터 이휘돈 교수가 교신저자, 인지메카트로닉스공학과에서 박사 학위를 취득하고 현재 하버드 의과대학에 박사후 연구원으로 재직 중인 김경훈 박사가 제1저자로 수행했다. 또한, 의학과 김형회 교수와 ERC 컬러변조 인지기술선도연구센터의 김창석(센터장) 교수, 박성진 박사, 엄태중 광메카트로닉스공학과 교수와 한국광기술원 신준근 박사가 연구에 참여했다.이휘돈 교수는 “이번 연구는 기존 광간섭 단층촬영의 한계를 극복한 획기적인 접근으로, 조영제 없이도 고해상도·고대비로 망막 미세혈관을 영상화할 수 있는 기술”이라며 “우리는 이 기술을 통해, 초고속(5MHz)으로 신호를 획득하고, 위상 안정성(4.8 mrad)을 유지하며, 고해상도(7.8μm 축 방향, 7.4μm 횡 방향) 영상을 구현했다. 기존 대비 2배 향상된 스펙트럼 샘플링 능력을 기반으로 3차원 구조에서의 망막 미세혈관 네트워크를 심층까지 시각화할 수 있었다”고 설명했다.이어 이 교수는 “해당 기술을 안과 진단에 활용 시 망막 미세혈관의 정밀한 시각화가 가능해지므로, 안과 질환의 조기 진단, 특히 깊은 망막 층에서의 병변 모니터링이 더욱 정확해질 것으로 기대된다. 안과 질환의 조기 진단뿐 아니라, 전신 질환과의 연계 연구에서도 중요한 진단 도구로 활용될 수 있어 상용화와 국내 의료기기 산업 경쟁력 강화에도 이바지할 수 있을 것”이라고 내다봤다.* 상단 연구 이미지: 왼쪽부터 인간 망막 전영역의 in-vivo Depth-encoded 혈류 분포 영상, 망막 영상의 Segmentation 이후 각 Layer 별 혈관 분포 영상.[Abstract]Optical coherence tomography angiography has transformed retinal vascular imaging by providing non-invasive, high-resolution visualization. However, achieving an optimal balance between field of view, resolution, and three-dimensional microvasculature contrast, particularly in deeper retinal layers, remains challenging. A phase-locked time-stretch optical coherence tomography microangiography system is developed to address these limitations with a 5-MHz A-line rate and sub-nm phase sensitivity. Utilizing a dual chirped fiber Bragg grating architecture, the swept-source laser achieves an extended coherence length of ~10 mm and a 102-nm bandwidth. A time-stretch analog-to-digital converter overcomes the limitations of conventional multi-MHz optical coherence tomography systems, ensuring a 2-mm imaging depth in the air with high spatial resolution. The proposed system enables high-contrast, depth-encoded mapping of key retinal structures, including the superficial and deep capillary plexuses and the choriocapillaris. Compared to a state-of-the-art system, the proposed approach demonstrates enhanced resolution, improved contrast, and faster imaging speeds, enhancing its potential for diagnosing and monitoring retinal and systemic diseases like age-related macular degeneration, diabetic retinopathy, and Alzheimer’s disease.- Authors (Pusan National University) · Corresponding author: Hwidon Lee (Engineering Research Center for Color-Modulated Extra-Sensory Perception Technology Department of Cogno-Mechatronics Engineering) · First author: Gyeong Hun Kim (Engineering Research Center for Color-Modulated Extra-Sensory Perception Technology Harvard Medical School) - Title of original paper: Phase-Locked Time-Stretch Optical Coherence Tomography for Contrast-Enhanced Retinal Microangiography- Journal: IEEE Transactions on Medical Imaging- Web link: https://dx.doi.org/10.1109/TMI.2025.3555112 - Contact email: hwidonlee@pusan.ac.kr

물의 어는점을 0도로 정한 섭씨온도에 익숙하기에 예민한 사람은 몸의 감각으로도 영하의 온도를 맞추곤 한다. 온도에 따라 풍선이 부풀거나 쪼그라들 듯 ‘샤를의 법칙’은 일정 압력 아래의 기체 부피 변화가 온도에 비례함을 알려준다. 이를테면 동네를 뛰어다니는 아이들은 넓은 공간을 점유하지만, 어르신들은 한곳에 모여서 좀처럼 움직이지 않는 이치와 같다. 열은 물질을 구성하는 원자나 분자들의 에너지기 때문이다. 따라서 온도를 계속해서 낮춘다면 결국에는 열을 전혀 지니지 않는 상태에 도달한다는 추론이 가능하며, 대략 영하 273도 근처의 이 지점을 절대온도 0K(켈빈)로 삼는다고 배운다. 그래서 0K에서는 물질의 에너지도 0이고 음의 절대온도는 불가능하다고 생각한다. 양자물리와 통계물리를 모른다면 그럴 수 있다.하지만 양자물리는 텅빈 진공조차 에너지가 있다고 말한다. 하물며 원자들로 채워진 물질이 0K에서 에너지가 없을 리 없다. 대신 0K에서의 에너지는 열과 구분되는 양자적 불확실성의 결과다. 그렇게 액체 헬륨은 0K에서도 생명체처럼 바닥과 벽을 타고 기어갈 수 있으며, 고체 속 전자들 역시 0K에서 운동에너지를 지닌다. 이 낯선 상황을 이해하려면 열과 온도를 동일시하는 관점에서 벗어나야 한다. 온도에 대한 새로운 정의가 필요하다.통계물리의 온도는 에너지 변화에 따른 집단의 정렬 정도를 대변한다. 이를테면 집단의 구성원은 권력의 명령(order)으로 정렬될(ordered) 수 있지만 개인의 의지에 따라 ‘복종’과 ‘저항’을 선택할 수도 있다. 합리적 판단을 보류한 수동적 ‘복종’이 음의 에너지를 가지는 것에 반해, 두려움에 맞선 능동적 ‘저항’은 양의 에너지를 지닌다. 뜨거운 가슴에서 비롯된 ‘저항’의 에너지는 ‘열’이라는 단어로 바꿔도 무방하다. 개인이 선택한 ‘복종’과 ‘저항’의 에너지를 모두 합치면 집단의 총에너지가 된다. 가령, 막 입소한 신병이나 수감자 집단의 총에너지는 모두가 ‘복종’하는 가장 낮은 음수값을 지니고, ‘복종’과 ‘저항’이 양분된 집단의 총에너지는 0이다.이제 똑같은 총에너지를 만들어 낼 다양한 경우의 수를 고려해 보자. 모두가 ‘복종’하는 경우의 수는 단 한 가지뿐이다. 그러나 배신자가 되지 않기 위한 침묵의 ‘복종’을 거부하는 한 사람이 등장하는 경우는 구성원 수(N)만큼 많다. N명의 구성원 중에서 2명이 ‘저항’하는 경우의 수부터는 조합(NC2)의 개념을 알아야 한다. 이를테면 철수와 상욱, 상욱과 예지, 철수와 예지, 혹은 당신과 나 같은 다양한 짝의 조합이 가능하다. ‘저항’의 인원이 증가할수록 경우의 수도 증가해 구성원의 절반이 ‘저항’하는 지점에서 최대가 된다.통계적 절대온도는 총에너지의 증가, 그러니까 ‘저항’ 인원수 증가에 따른 경우의 수 변화의 가파름에 주목한다. 가파름이 크면 온도가 낮다. 모두가 ‘복종’하는 한 가지에서 한두 명이 ‘저항’하는 여러 가지 경우의 수는 급격한 증가다. 따라서, 전원 ‘복종’의 정렬에서 이탈한 대담한 소수는 주목을 받을 수 있으며 이 집단의 온도는 낮다. 반면 이미 많은 이가 ‘저항’에 동참한 상황에서 한두 명이 더해진 경우의 수 증가는 상대적으로 작다. 따라서 정렬도가 낮아진 이 집단은 온도가 높다. 의견이 50대 50으로 양분된 집단에선 누구도 개인의 의견에 주목하지 않는다. 따라서 경우의 수 변화가 없는 ∞K다. 모두가 ‘복종’하는 차가운 독재사회에서 ∞K의 혼돈 상태로 갈수록 경우의 수 경사는 완만해지다 최고점에 도달해 평평해진다.‘저항’의 인원이 절반을 넘긴 상황은 어떨까? ‘저항’의 일치된 의견이 점차 증가하며 경우의 수는 줄어든다. 전원 ‘복종’에서 절반의 ‘저항’을 향하며 증가하던 경우의 수 모습과 대칭을 이룬다. 즉, 경우의 수 기울기가 음(-)이다. 그러므로 시민혁명은 음의 절대온도에서 일어나며 오히려 양의 절대온도보다 더 큰 에너지가 필요하다. 시위를 지속하는 피로감과 개인적 일상의 희생도 감수해야 한다. 이렇게 권력의 부당한 명령에 맞선 시민의 반(反)정렬로 지혜로운 시민사회는 폭력 없이도 독재정권을 무너뜨린다. 우리는 지금 그 일을 해내고 있는 것이다.

광메카트로닉스공학과 김승철(사진) 교수 연구팀은 가스의 밀도 변화를 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 초고정밀 광빗* 기반 플라즈모닉 위상분광 기술을 개발했다. 이 기술은 빛의 정밀한 주파수 신호(광빗)와 특수한 나노 구조 플라즈모닉을 활용해, 단일 가스 원자 수준에서 밀리세컨드(1000분의 1초) 속도로 변화를 감지할 수 있다. 매우 미세한 가스 변화도 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 최첨단 센서로, 환경 감시, 정밀 제조, 의료 분야 등 다양한 활용이 기대된다.* 광빗: 빛스펙트럼이 머리빗(comb)을 닮아 붙여진 이름.김승철 교수 연구팀은 KAIST 연구팀과 함께 고안정성 펨토초(1000조 분의 1초) 레이저 광빗*을 광원으로 활용해 높은 정밀도를 확보하고, 나노 구조체와 빛의 상호작용인 표면 플라즈몬 공명** 현상을 통해 나노 구조체 표면에서의 광자-기체 상호작용을 극대화함으로써 가스에 대한 극한의 민감도와 분해능(分解能)을 달성했다. 이를 통해 직경 200나노미터의 나노 홀에서 0.06개의 원자를 검출할 수 있는 수준의 초고해상도(△n=1.45*10?¹¹)를 성공적으로 시연하고 검증했다.* 펨토초 레이저 광빗(Frequency comb): 매우 일정한 간격으로 배열된 수많은 광학 주파수 모드를 넓은 파장대역에 걸쳐 생성하는 광원.** 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance): 금속과 유전체 경계에서 입사광과 자유전자의 집단적 진동이 공명해 발생하는 현상.【펨토초 레이저 광빗 기반 플라즈모닉 위상분광 기술의 원리】최근 마이크로스케일 환경에서 빠른 화학 및 생물학적 상호작용을 이해하기 위해 단일 분자 수준의 해상도를 가지는 동역학 모니터링에 대한 연구가 관심을 끌고 있다. 특히, 바이오 및 화학 상호작용의 시간은 마이크로몰 복합체의 경우 1초 미만인 서브초에서 수 분의 시간이 걸리므로 이러한 결합을 정밀하게 모니터링할 수 있을 만큼의 충분히 빠른 검출 속도가 요구된다.김승철 교수팀은 나노 패터닝 기술로 제작된 플라즈모닉 나노홀 어레이에서 비정상적 광 투과 현상(Extraordinary optical transmission)이 발생할 때, 공명 조건에 가까운 파장에서 가파른 위상 딥(Phase deep)이 나타나는 현상을 최초로 발견했다. 이를 기반으로, 플라즈모닉 나노홀 어레이의 구조적 변화나 표면의 미세한 굴절률 변화를 감지해 위상 딥의 이동(shift)을 포착하는 새로운 방식의 위상분광법을 개발했다. 기존 표면 플라즈몬 공명(SPR) 기반 분광법은 광강도 측정에 의존해 외부 환경 노이즈에 민감해 분광 정밀도를 극대화하는 데 한계가 있었다. 그러나 위상은 빛이나 파동이 주기적으로 진동하는 과정에서 특정 순간의 상대적인 위치를 나타내는 것이므로 외부 요인의 영향을 덜 받아 더 안정적이며, 이를 통해 분광 성능을 크게 개선할 수 있다. 【바이오리셉터와 플라즈모닉 위상분광 기술의 결합을 통한 초정밀 바이오 센서로의 확장 가능성】나아가, 이번 연구에서는 표면 플라즈몬 공명에 의해 형성된 강한 국소 전기장 구배(勾配, 기울기)를 통해 가스 상태의 분자를 포집할 수 있음을 실험적으로 증명했다. 이 광학 포집 효과는 플라즈모닉 나노홀 어레이 표면에 가스 분자를 끌어당겨 민감도를 크게 향상시켰다. 표면에 포집된 가스 분자들은 미세한 굴절률 변화를 일으켜 공명 조건이 변화하고, 이에 따라 위상 딥이 이동하게 된다. 연구팀은 이 위상 딥의 이동을 슈퍼 헤테로다인 분석법으로 고속 정밀하게 측정해, 단일 원자 수준의 미세한 동적 변화까지 감지할 수 있는 초고정밀 분광 기술을 구현했다. 이번 연구는 플라즈모닉 광학 구조 주변의 미세 부피에서 극한의 민감도를 시연함으로써, 향후 가스 분자뿐만 아니라 바이러스나 박테리아와 같은 인체에 유해한 생체 분자까지도 정밀하게 감지할 수 있는 바이오 센서로의 확장 가능성을 제시한다. 특히 박테리오파지(Bacteriophage, 박테리아를 숙주로 하는 바이러스)나 아프타머(Aptamer, 특정 분자에 특이적으로 결합하는 짧은 DNA나 RNA 분자)를 활용해 플라즈모닉 나노구조 표면에 선택성을 부여함으로써 높은 민감도를 통해 단순한 날숨만으로도 코로나19와 같은 팬데믹 바이러스를 감지할 수 있는 혁신적인 ‘광학 코(optic nose)’ 기술의 실현 가능성을 열어줄 것으로 기대된다. 【PhotoniX 저널의 표지논문으로 선정된 펨토초 레이저 광빗 기반 플라즈모닉 위상분광 기술 이미지】 이번 연구는 국제 학술지 『PhotoniX』 2024년 8월 13일자 표지논문으로 소개됐다.- 논문 제목: 단일 원자 수준의 미세한 기체 밀도 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 펨토초 레이저 광빗 기반 플라즈모닉 위상분광 기술 개발(Real-time monitoring of fast gas dynamics with a single-molecule resolution by frequency-comb-referenced plasmonic phase spectroscopy)- 논문 링크: https://doi.org/10.1186/s43074-024-00140-9 [Abstract]Surface plasmon resonance (SPR) sensors are based on photon-excited surface charge density oscillations confined at metal-dielectric interfaces, which makes them highly sensitive to biological or chemical molecular bindings to functional metallic surfaces. Metal nanostructures further concentrate surface plasmons into a smaller area than the diffraction limit, thus strengthening photon-sample interactions. However, plasmonic sensors based on intensity detection provide limited resolution with long acquisition time owing to their high vulnerability to environmental and instrumental noises. Here, we demonstrate fast and precise detection of noble gas dynamics at single molecular resolution via frequency-comb-referenced plasmonic phase spectroscopy. The photon-sample interaction was enhanced by a factor of 3,852 than the physical sample thickness owing to plasmon resonance and thermophoresis-assisted optical confinement effects. By utilizing a sharp plasmonic phase slope and a high heterodyne information carrier, a small atomic-density modulation was clearly resolved at 5 Hz with a resolution of 0.06 Ar atoms per nano-hole (in 10?11 RIU) in Allan deviation at 0.2 s; a faster motion up to 200 Hz was clearly resolved. This fast and precise sensing technique can enable the in-depth analysis of fast fluid dynamics with the utmost resolution for a better understanding of biomedical, chemical, and physical events and interactions.* Reference- Authors (Pusan National University): Seungchul Kim (Department of Optics and Mechatronics Engineering)- Title of original paper: Real-time monitoring of fast gas dynamics with a single-molecule resolution by frequency-comb-referenced plasmonic phase spectroscopy- Journal: PhotoniX- DOI: https://doi.org/10.1186/s43074-024-00140-9

[과학에세이] 공의 경험이 알려준 것들김광석 부산대 광메카트로닉스공학과 교수·‘감성물리’ 저자김광석 부산대 광메카트로닉스공학과 교수·‘감성물리’ 저자 | 입력 : 2024-09-09 18:31:01 | 본지 22면글자 크기 페이스북 공유트위터 공유네이버 공유인쇄기사 주소 복사스크랩돌이켜보면 다양한 공놀이를 하면서 나이를 먹은 것 같다. 초등학생 때는 축구와 야구를, 중학생 때는 배드민턴과 탁구를 즐겨하다 키가 훌쩍 자란 고등학생 때는 농구나 배구도 했다. 그러다 대학에 들어간 후엔 당구와 테니스를 배웠고 중년 나이부터는 가끔 골프도 한다. 평생 다양한 공을 가지고 놀면서 나는 어떤 삶의 지혜를 배웠을까? 오랜 세월 공놀이의 경험이 쌓여 지금의 구기 스포츠가 만들어졌다면 그 속에도 인간 고유의 본능과 욕망이 숨겨져 있지는 않을까?구기 스포츠는 종목에 따라 각기 다른 풍경을 보여주지만 서로 비슷한 측면을 지닌 종목도 있다. 일단 축구 야구 배드민턴 탁구 농구 배구 테니스 골프 공들 모두 중력에 반해 허공 속으로 날아올라 궤적을 남긴다. 흔히 비스듬히 던진 공의 궤적을 포물선으로 알고 있지만 공기 저항 탓에 실제 모습은 포물선과 다르다. 현실의 공은 처음엔 비탈진 직선에 가깝게 곧장 날아오르다 속력이 점차 느려지며 봉우리 같은 곡선의 모습을 드러낸다. 최고 높이에 도달한 후에는 생각보다 가파른 모습으로 떨어진다. 포물선 궤적이 최고점을 기준으로 상승과 하강 곡선이 대칭적인 모습인 것에 비해 현실의 공 궤적은 곡선 느낌을 지닌 비대칭 삼각형에 더 가깝다. 똑같은 초기 속력으로도 공이 가장 먼 곳에 도달할 수 있는 ‘최적각’ 역시 포물선 모형은 45°로 예측하지만, 실제는 그 값보다 작아야 한다. 홈런을 치려면 38°, 골프 비거리를 늘리려면 36°가 최적이다.공기 저항은 공의 크기에 따라서도 달라지고, 공의 속력과 공기 점성의 비율에 따라서도 급변할 수 있어서 현실의 공 궤적 계산은 결코 쉬운 문제가 아니지만 최근 프랑스 물리학자들은 공기 저항 효과를 고려한 후 다양한 구기 스포츠의 ‘최장거리’를 계산했다. 종목별 공의 최대 초기 속력은 기네스북에 등재된 기록을 활용했다. 그런데 놀랍게도 구기 종목별 경기장의 크기가 공의 ‘최장거리’와 유사하다는 것을 알아냈다. 그러니까 경기장의 크기는 인간의 힘으로 한 번에 공을 보낼 수 있는 가장 먼 거리를 기반으로 정해진 셈이다. 즉, 농구 축구 야구 골프 순으로 공이 가장 멀리 갈 수 있는 거리가 증가하면서 경기장은 커진다. 그런데 자세히 살펴보면 축구 농구 골프의 경우에는 공의 ‘최장거리’에 비해 경기장이 조금 더 크다. 그래서 축구와 농구는 패스가 필요하고 골프는 홀 근처에서 섬세한 접근이 필요하다.반면, 테니스 배구 탁구는 공의 ‘최장거리’에 비해 경기장의 크기가 작다. 그래서 장애물 같은 네트가 필요하며 공이 경기장 밖으로 나가지 않게 하기 위한 ‘정밀성’ 높은 제어가 요구된다. 또한 공이 ‘최장거리’를 날아가는 시간이 인간의 몸이 반응하는 평균 시간보다 짧아져 긴박한 상황에 대한 ‘반응성’도 좋아야 한다. 따라서 테니스 배구 탁구는 ‘정밀성’과 ‘반응성’ 모두를 필요로 한다. 독특하게도 배드민턴은 경기장 크기가 공의 ‘최장거리’와 거의 비슷해서 ‘반응성’이 더욱 중요한 요소가 되며 상대적으로 공의 속력이 느린 당구는 ‘정밀성’만을 요구한다.상대와 상호작용을 하며 목표를 향한다는 측면에서 구기 스포츠는 어딘가 협상이나 연애와도 닮은 점이 있다. ‘썸을 타는’ 단계에선 배드민턴 같은 즉각적 ‘반응성’이 중요하며, 주도권 선점을 위한 밀당 단계에선 네트를 넘어온 테니스 배구 탁구 공들을 대하듯 빈틈을 파고든 위기 상황에 대한 민첩한 ‘반응성’과 ‘정밀성’ 높은 묘안이 모두 필요하다. 만약 극도로 예민해진 상황이라면 당구 같은 ‘정밀성’에도 주력해야 한다. 최종 목표에 도달하기 위해선 홈런처럼 한 번에 상대의 마음을 얻을 수 있는 최적 조건을 생각해야 하고, 간혹 축구나 농구처럼 친구의 도움도 필요하다. 닿을 수 없을 만큼 먼 곳에 있는 골프 홀 같은 상대에게는 우선은 드라이브샷처럼 과감하게 다가서야 하지만 그린 영역에 들어서면 아주 조심스러워야 한다. 미세하게 기울어진 지면과 매 순간 변하는 바람조차 간과해서는 안 된다. 어쩌면 지난 세월 공의 경험이 알려준 것들은 삶의 욕망과 열정이 현실과 마주하는 방법에 대한 지혜가 아니었을까?ⓒ국제신문(www.kookje.co.kr), 무단 전재 및 재배포 금지

김광석 부산대 광메카트로닉스공학과 교수·‘감성물리’ 저자김광석 부산대 광메카트로닉스공학과 교수 | 2024.06.03 19:33??미술관 개인전은 그림일기 같다. 입구에서부터 동선을 따라 전시된 각각의 그림 속에는 작가의 역사가 응축돼 있다. 작은 핸드폰 화면에 QR코드가 인식되면서부터 연결되는 창처럼 그림 하나가 눈 속으로 들어오는 순간 새로운 세계가 펼쳐진다. 어떤 그림은 세상을 깨우는 새벽 사찰의 웅장한 범종 소리로 들리고, 어떤 그림에선 새들이 재잘거리는 듯한 피아노 선율이 들린다. 다음 그림을 만나기 전 마주하는 전시실 벽은 긴장 가득한 침묵의 쉼표 같다. 그러므로 벽을 따라 전시된 그림들은 악보처럼도 읽힌다. 악보를 통해 전달되는 음악적 서사처럼 그림들을 순서대로 감상하다 보면 언어로 풀어내지 못한 마음의 산과 파도가 느껴진다. 미술관 그림들도 동선을 따라 진동운동을 한다.전시실 동선을 따라가며 시간적 주기성을 느낄 수 있지만 관람을 마친 후 전시 공간 가운데 앉아 그림들을 찬찬히 둘러보고 있으면 벽과 벽 사이를 가로지르는 새로운 패턴을 얻을 수 있다. 물리학은 공간적으로 드러나는 파동의 규칙적 간격을 ‘파장’이라 부른다. 사실, 미술관에 진열된 그림들은 시간순이 아닐 수 있다. 큐레이터나 작가의 해석에 따라 작품의 순서는 재배치된다. 역사도 그렇다. 역사는 사건의 그림을 단순히 시간순으로 벽에 거는 작업이 아니다. 오히려 시간 축과 공간 축으로 구성된 시공간의 평면 위에 수많은 사건을 펼쳐놓은 뒤 새로운 풍경을 직조하는 작업이다.시간의 주기성은 기억에 의존한다. 즉, 과거의 장면들을 배열하는 역사의 반추를 통해 그 모습이 드러난다. 하지만 곰곰이 생각해 보면 우리는 시간적 전후를 공간적 앞뒤의 이미지로 표상화한다. 미술관 동선과 악보 모두 1차원적 공간 축이 시간 축의 기능을 하고 있다. 시간의 축은 공간의 축과 정말 구분되는 존재일까? 차라리 x축과 y축으로 만들어진 수학적 평면처럼 ‘시간’과 ‘공간’의 두 축으로 ‘시공간’ 평면을 만들면 어떨까? 분리된 시간과 공간의 실이 아니라 ‘시공간’이라는 직조된 면을 통해 역사의 실체를 제대로 볼 수 있지 않을까?파리에서 역사를 전공하던 한 문과생은 우연히 특수상대성이론이 묘사하는 놀라운 세상을 알게 되었다. “광속에 가깝게 움직이는 관측자의 경우, 달리는 속력의 크기에 따라 다른 풍경을 경험하게 된다. 심지어 정지한 관측자에게는 공간적으로 떨어진 두 장소에서 동시에 발생한 사건이었지만 빠른 속력으로 달리는 관측자에겐 서로 다른 시간에 일어난 별개의 두 사건으로 나타난다. 이렇게 관측자의 빠른 상대속력에 따라 ‘시공간’ 평면 위 사건들이 새롭게 조합될 수 있다면 원자처럼 작은 세상 속 전자는 시간적 주기성이 공간적 파장의 형태로 드러나지 않을까?” 이 도발적 상상을 증명하기 위해 그는 물리학을 학부 과정부터 새롭게 시작했고 20년 후 노벨물리학상을 수상한다. ‘물질파’ 이론을 만든 그의 이름은 루이 드브로이. frame id="aswift_1" name="aswift_1" sandbox="allow-forms allow-popups allow-popups-to-escape-sandbox allow-same-origin allow-scripts allow-top-navigation-by-user-activation" width="336" height="280" frameborder="0" marginwidth="0" marginheight="0" vspace="0" hspace="0" allowtransparency="true" scrolling="no" allow="attribution-reporting" src="https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-5306000737854769 output=html h=280 slotname=2195103960 adk=3698989487 adf=1588584931 pi=t.ma~as.2195103960 w=336 abgtt=3 lmt=1717548952 format=336x280 url=https%3A%2F%2Fwww.kookje.co.kr%2Fmobile%2Fview.asp%3Fgbn%3Dv%26code%3D1700%26key%3D20240604.22022000768%26fbclid%3DIwZXh0bgNhZW0CMTEAAR0PaOBrReGHEaQsoKrwMzIL4bFO1YL0yIznEcOtHbozv4TDV21kNFRrzyY_aem_AaOLTbXfKBNqozhDmZhPz2VWf5TI0cmnh61vPiDFmLA3j4WSA9CvRTEo1w7onAnvUD9e2UlrYDouh_CJ_ddeq9nt wgl=1 uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI1LjAuNjQyMi4xNDIiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyNS4wLjY0MjIuMTQyIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyNS4wLjY0MjIuMTQyIl0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd dt=1717548952314 bpp=1 bdt=587 idt=218 shv=r20240603 mjsv=m202405300101 ptt=9 saldr=aa abxe=1 cookie_enabled=1 eoidce=1 prev_fmts=0x0 nras=1 correlator=147566977431 frm=20 pv=1 ga_vid=1488341991.1717548952 ga_sid=1717548952 ga_hid=19928498 ga_fc=1 ga_cid=310839854.1717548952 u_tz=540 u_his=1 u_h=1440 u_w=3440 u_ah=1400 u_aw=3440 u_cd=24 u_sd=1 dmc=8 adx=361 ady=1121 biw=1922 bih=1078 scr_x=0 scr_y=0 eid=44759875%2C44759926%2C44759842%2C31084022%2C42532523%2C44795921%2C95329723%2C95334509%2C95334528%2C95334052%2C95334158%2C95334312%2C31078668 oid=2 pvsid=3141837952201102 tmod=699522474 uas=0 nvt=1 ref=https%3A%2F%2Fwebmail.pusan.ac.kr%2F fc=1920 brdim=68%2C152%2C68%2C152%2C3440%2C0%2C1955%2C1173%2C1939%2C1078 vis=1 rsz=%7C%7CaeEbr%7C abl=CA pfx=0 fu=0 bc=31 bz=1.01 psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd nt=1 ifi=2 uci=a!2 btvi=1 fsb=1 dtd=223" data-google-container-id="a!2" tabindex="0" title="Advertisement" aria-label="Advertisement" data-google-query-id="CK2Erbqgw4YDFZ9UDwIdsj0APA" data-load-complete="true" style="left: 0px; position: absolute; top: 0px; border-width: 0px; border-style: initial; width: 336px; height: 280px;"> /frame>‘물질파’ 이론은 양자 파동을 확률적으로 해석하는 현 물리학계의 해석과 다르게 특수상대성이론에 모티브를 두고 있었지만, 입자의 운동을 파동적으로 해석하는 새로운 통찰을 제공했다는 측면에서 큰 가치를 지닌다. 절대시간과 절대공간의 획일적 틀에서 벗어나 ‘시공간’이라는 혼합적 영역에서 상대적 관점으로 사건의 풍경을 재구성한다는 핵심 아이디어의 대담성은 역사 전공 중에 익힌 인문학적 통찰과 무관하지 않았을 것이다.최근 많은 대학이 분야 간 경계를 허문 다양한 무전공 융합 과정을 준비하고 있지만 대부분 뷔페 음식처럼 선택 과목의 분야만 넓힌 방식에 머물고 있다. AI가 전문 지식인마저 위협하는 격변의 시대에는 지식의 단순 습득만으로 충분하지 않다. 특정 이론의 뼈대가 되는 사유 구조와 핵심 모티브를 간파해 다른 관점과 비교하거나 융합하는 능력이 필요하다. 이를 위해선 틀에 박힌 암기보다 열린 토론과 협력적 창작 활동이 요구되며 생각의 재료에는 인문 예술 과학 기술의 경계도 없어야 한다. 다양한 색 맛 향을 지닌 재료에서 명품 요리 레시피를 찾아내는 셰프의 감각처럼 지식 융합에도 안목이 필요하다.ⓒ국제신문(www.kookje.co.kr), 무단 전재 및 재배포 금지