<<7일 오후 11시10분 송고된 <’빛의 혁명’ 일궈 노벨물리학상 휩쓴 일본인 3인방>(종합) 제하 기사 첫번째 문장 아카사키 이사무 교수의 소속을 나고야대에서 메이조대로 정정합니다.>><’빛의 혁명’ 일궈 노벨물리학상 휩쓴 일본인 3인방>(종합) “인류 삶의 질 높이는데 기여”…정통 물리학자와 거리 멀어 ‘깜짝 수상’ 반응도

올해 노벨물리학상을 받은 아카사키 이사무(85) 일본 메이조대 종신교수, 아마노 히로시(54) 나고야대 교수, 나카무라 슈지(60) 미국 샌타바버라 캘리포니아주립대(UC샌타바버라) 교수 등 3명은 청색 발광다이오드(LED)를 개발·상용화한 공로를 인정받았다.

적색·녹색 LED는 비교적 쉽게 상용화의 길을 걸었지만 청색 LED는 상용화할 만큼 효율을 높이는 일이 어려워 반도체·조명 분야의 난제로 꼽혔다.

특히 녹색·적색·청색이 어우러져야 하는 백색 LED 광원 개발을 위해 청색 LED가 반드시 필요했다는 점에서 이들의 발명은 ‘빛의 혁명’을 이끌었다는 평가를 받는다. 형광등을 대체할 친환경·고효율 LED 조명도 청색 LED 개발에 의해 가능해진 것이다.

LED는 쉽게 말하면 스스로 빛을 내는 반도체소자다. 백열구·형광등은 전기에너지의 10%정도만 빛에너지로 바뀌지만, LED는 40%가 빛에너지로 전환돼 효율이 훨씬 높다.

최근에 개발된 LED의 광효율은 300루멘퍼와트(lumen/watt)인데 이는 백열구 16개, 형광등 70개가 발산하는 빛의 세기와 비슷하다.

아울러 백열구 수명이 1천시간, 형광등이 1만시간인데 반해 LED는 10만시간이나 성능이 지속해 훨씬 경제적이다.

전 세계 에너지 소비량의 약 4분의 1이 조명에 쓰이는 점을 고려하면 이런 LED의 효용은 아주 크다고 할 수 있다.

LED처럼 반도체가 빛을 낼 수 있다는 사실이 처음 밝혀진 것은 1907년이다. 당시 이를 규명한 헨리 라운드와 굴리엘모 마르코니도 노벨물리학상의 영예를 안았다.

이후 LED 기술이 진화하면서 1950년대 말 적색 LED가 세상에 나왔고 곧바로 상용화로 이어져 디지털 시계, 계산기 등 다양한 분야에 적용됐다.

LED 기술 발전의 대전환기는 1980년대로, 이때 혜성같이 등장한 인물이 바로 아카사키·아마노 교수다. 스승과 제자 사이인 이들은 1986년 세계 최초로 고효율 갈륨 나이트라이드(GaN) 크리스털을 만들어냄으로써 LED 기술의 판도를 바꿔놨다.

갈륨 나이트라이드는 청색 LED의 핵심 소재로 알려졌지만 효율이 극히 낮아 상용화가 사실상 불가능했다. 수십 년 간 전 세계 많은 연구자가 이 물질의 효율을 높이려고 애썼으나 모두 실패할 정도로 기술적인 장애가 많았다. 두 교수가 이런 장벽을 극복함으로써 청색 LED 상용화의 길을 연 것이다. 이들은 6년 뒤인 1992년 고효율 갈륨 나이트라이드를 적용한 청색 LED를 세상에 선보임으로써 그 가능성을 입증했다.

아카사키·아마노 교수가 청색 LED 상용화의 초석을 닦았다면 나카무라 교수는 기술적 완성도를 높여 실질적으로 상용화를 가능하게 한 인물이다.

나카무라 교수는 1990년대 중반 단박에 녹색 LED의 상용화를 이뤄냈고 이어 온도차를 활용해 갈륨 나이트라이드를 성장시키는 독창적인 방법을 적용, 상용화 수준의 고효율 청색 LED를 개발하는데도 성공했다.

김수봉 서울대 물리학과 교수는 “우리가 조명, 자동차 백라이트, 휴대전화 등으로 LED의 쓰임새를 넓힌 것도 청색 LED가 상용화했기 때문”이라며 “노벨위원회가 인류의 삶의 질을 크게 높인 이들의 공로를 인정한 것”이라고 평가했다.

이들이 값싸고 환경친화적인 LED 조명의 개발을 앞당김으로써 전력 부족에 시달리는 전 세계 15억명에 새로운 삶의 기회를 선사했다는 평가도 나온다.

이들 일본인 3인방이 정통 물리학자라기보다는 공학자에 가깝다는 점에서 이들의 노벨물리학상 수상이 다소 의외라는 반응도 존재한다.

임현식 동국대 반도체과학과 교수는 “지금까지 노벨물리학상이 주로 물리학의 새로운 이론을 검증한 사람들에게 주어졌다는 점을 고려하면 깜짝 수상으로도 볼 수 있다”고 말했다.

전헌수 서울대 물리학과 교수는 “새로운 물리학적 발견보다는 인류 문명에 기여하는 기술의 완성도를 높인 공학도도 노벨물리학상을 받을 수 있다는 사실을 보여준 것”이라고 평했다.

연합뉴스