레이저의 활용도와 생활과학 이야기
유도 방출에 의해 증폭된 빛(Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation)이라는 용어의영어 머리글자를 딴 레이저(LASER)는 레이저 빛과 그 빛을 발생시키는 물리적 현상과 장치를 가리킨다고 하는데 레이저의 발전과 생활 과학을 살펴보자.
지난 94 년 국내에서도 코골이 환자에게 레이저를 이용한 수술이 처음으로 시도되어 좋은 성과를 거둔 바 있다.
코골이 환자는 40 대 후반 비만 남녀에게 특히 많은데 치료법은 과다하게 늘어진 목젖 위의 연구개 조직을 절제해 내는 것이다. 코를 고는 것은 연구개발조직이 과대하게 늘어져 숨을 쉴 때마다 덜렁덜렁 떨리기 때문이다. 탄산가스 레이저를 이용, 연구개 조직을 제거해냄으로써 과거 메스를 사용하던 것보다 부작용을 줄일 수도 있게 됐다. 그러나 이것은 레이저가 의학부문에서 이용되는 한 가지 사례에 불과하다.
지난 1960 년 미국의 메이만이 최초로 루비레이저 발진에 성공한 이래 레이저 기술은 급속한 발전을 거듭해 왔으며 두꺼운 철판을 자유자재로 자르는 일조차 옛날 일이 돼버렸다. 이젠 접근하는 미사일을 대기권 밖에서 레이저로 격파해 냄으로써 스타워즈의 공상이 실현될 날도 머지않은 듯하다.
레이저란 빛의 유도 방출에 의해 증폭된 빛을 말한다. 레이저는 발진 형태에 따라 연속 레이저와 펄스 레이저가 있다. 또 레이저를 발생시키는 매질의 상태에 따라 고체, 액체, 기체, 반도체 레이저 등이 있으며 특수하게는 전자들의 운동을 이용하는 자유전자 레이저가 있다.
고대 바이킹들은 큰 거울을 이용해 태양빛을 한 곳에 모음으로써 적의 배를 섬멸시켰다는 전설이 있다. 또 영국의 소설가 웰스의 소설 'Wars of the world'를보면 화성인들이 지구를 정복할 때 강력한 열선을 사용했으며 그 후에도 많은 소설과 공상영화 등을 통해서 강력한 빛의 존재와 능력이 과시돼 왔다. 이런 이유 때문인지 레이저 총으로 싸움을 벌이는 전투 장면이 이젠 새삼스럽지 않다. 그런 장면을 보고 있노라면 레이저 총의 실용화는 왜 이루어지지 않는가 하는 호기심도 갖게 된다.
레이저 총의 실용화가 아직 이루어지지 않는 이유는 간단하다. 레이저 발진을 위해 선 전기에너지가 필요하다. 들고 왔다 갔다 하는 총이라면 전기에너지를 내장한 배터리가 필요한 것이다. 이와 함께 살인 광선을 낼 수 있으려면 대용량의 배터리가 필요하다. 현재로서는 불가능하나 머지않아 가능하다는 게 과학자들의 전망이다.
레이저는 이처럼 파괴적인 능력을 가지고 있을 뿐만 아니라 대전 엑스포에서 보여준 레이저 쇼의 현란함도 연출할 수 있다. 아니 오늘 당장 적당한 파트너와 함께 나이트클럽이라도 가보라. 아르곤레이저가 초록과 파란색의 빛으로 무대를 화려하게 꾸미고 있으니 말이다. 레이저의 현란한 빛은 나이트클럽을 찾은 남녀들을 더욱 흥분과 환상 속으로 몰아갈 것이다.
신속하고 깨끗한 인쇄와 활자를 자랑하는 레이저 프린터는 이젠 사무실의 필수품 역할을 한다. CD플레이어, 팩시밀리, 슈퍼마켓의 물건값을 자동으로 처리하는바고드레코더(Bar Code Recorder) 등은 레이저를 이용하는 것으로 이미 우리 주위에서 널리 사용되고 있다. 의학적으로도 다양하게 활용돼 특정 파장을 갖는 레이저를 국부 수술, 특히 암세포 제거에 이용되고 있다.
1960 년 미국에서 처음으로 레이저 발진에 성공한 이래 미국의 타운즈, 소련의 바소프와 프로코르프 등 3 명이 레이저 관련 기술 개발에 대한 공헌으로 노벨상을 수상한 바 있다. 미국의 굴드가 처음으로 산업용 레이저로 특허를 획득했으며 레이저 기술의 80%가 초창기 5 년간 개발됐다.
국내의 레이저 기술개발 역시 20여 년 전부터 시작돼 그 활용이 매우 다양하다.
고출력을 이용한 것으로는 재료 가공 분야의 경우 용접, 드릴링, 메이킹에 이용되고 있다. 아울러 광계측제어 및 물체의 다이내믹스 연구에는 레이저의 간섭성을 이용한 적용이 집중적으로 행해지고 있다.
현재 세계적으로 레이저의 시장을 가장 많이 차지하고 있는 것은 반도체 레이저다. 반도체 레이저는 소형이고 광섬유에서 이용하기 용이한 파장을 내며 전달성이 좋기 때문에 광통신, 광정보기술 분야에 효과적으로 활용될 수 있다. 이로 인해 여러 연구기관에서 활발한 연구가 수행 중이다.
지난 94 년 한국과학기술원은 2테라와트(2 × 10＾12W)급 레이저 발진에 성공했다. 미국 등 과학기술 선진국에서 활발하게 연구 중인 고출력 레이저 시스템이 국내에서도 완성됨에 따라 미세한 생체세포 관찰용 X선 현미경 연구를 비롯해 초고밀도 반도체 개발용 X선 리소그라피 기술개발 등에 두루 응용 연구케 된다.
일본은 원자력 4 대 기반 기술 중의 하나로 레이저 기술을 꼽고 있다. 이는 레이저가 광통신, 원자력 제어 및 광화학 등 다방면에 걸쳐 활용되기 때문이며 국내에서의 활용범위도 갈수록 넓어지고 있다. 가간접성, 단색성, 직진성 및 접속력등에 뛰어난 특성을 갖고 있는 레이저.
첨단과학이 제공하는 신비의 빛 레이저가 점점 우리를 눈부시게 하고 있다.
의료기기, 산업기술, 공영장, 생활용품 등등에 접목되어 발전되고 있죠....
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