「레이저」광선|신비의 새「에너지」원

중앙일보

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종합 06면

태양광선보다 1백만배나 더강한 「마법의 인공광」인 「레이저」광선의 용도가 한없이 넓어져가고 있다. 1960년 미국서 처음으로 개발된 이후 불과 7년밖에 안됐는데 「레이저」광선은 「만능의일꾼」으로 「클로스·업」되고 있는 것이다. 「레이저」광선의 마법성과 만능성에 착안하여 우리나라에서도 그연구에 착수하고 있으나 아직은 초보의 상태. 우주통신, 기상관측, 암치료, 「미사일」요격, 치과용, 측량, 살인광선등에 쓰이는 무소불능의 「레이저」광선을 보다 자세히 추구해본다.
「레이저」(LASER)는 LIght Amplification by Stimulated Emission of Radiation의 머리글자를 딴 용어로서 「개스」방전과 같은 방법으로 원자를 자극하여 일정영역의 빛을 발하는 현상을 이용한 「광의발진기」며 「광의증폭기」.
1960년 미국의 「메이만」이 「루비·레이저」를 발생시키는데 성공한 뒤 「자반」은 「헬륨」과 「네온」의 혼합「게스」의 방전에 의해 「개스·레이저」의 발진에 성공했다. 그로부터 지금까지 주로 미국서 급「피치」로 연구되어 자외역에서 원적외역까지 럽은 파장범위에 걸쳐 수많은 발진선이 발견되기에 이르렀다.

<장점많은 인공광>
지금까지의 광원은 모두가 자연방출에 의한 것이었으나 「레이저」는 유도방출에 의한것이기 때문에 다른 광선과는 다른 획기적인 성질을 지니고 있다. 즉 「레이저」가 발생하는 광선은 일정한 파면을 갖고 일정한 주파수와 위상을 갖는 연속된 파도이기 때문에 「레이저」의 출력은 높은 단색성과 평행선을 가지며 또한 간섭성이 심히 높다. 「레이저」광의 출력의 평행도가 높다는 것은 멀리까지 감쇄하지않고 빛을 전해준다는 것을 뜻한다.
그리고 「레이저」의 단색성을 지금까지의 단색광선과는 비교도 안될만큼 높게할 수 있기 때문에 파장의 표준으로서의 측장의 기준을 만드는 이외에 고분해능의 분광학이나 광산란의 연구에서 이전에는 생각지도 못할만큼의 정밀한 측정도 가능해졌다.
또한 간섭성이 높다는 것은 광학에서의 간섭실험의 한계를 넓혀준다는 것을 의미한다.

<태양력의 백만배>
이렇듯 「레이저」광선은 여러 가지 특성을 지니고 있어 새로운 「에너지」원으로 극히 넓은 응용의 길이 트이고 있다. 현재의 「레이저」광선으로 낼 수 있는 최대출력은 순간출력으로 수CW(기가와트·10W)정도. 그러나 이때 빛이 나오고있는 시간은 2∼5×-810초라는 극히 짧은 시간이다. 태양광선이 1평방센티미터당 0.1W인것과 비교한다면 얼마나 강력한 광선인가를 짐작할 수 있겠다. 하지만 일반적인 가공장치용 「레이저」는 수10∼수백「줄」의 출력이며 순간 출력은 수백KW정도다.
예를들면 수10「줄」의 출력을 내는 「레이저」광을 초점 거리 10센티미터의 「렌즈」f 두께 0.5밀리미터의 철판위에 집속하면 직경 0.5밀리미터 정도의 구멍이 순식간에 생긴다. 이와같이 강력한 「레이저」광선의 성질을 이용한 살인광선총 또는 「미사일」요격장치가 지금 연구되고 있다. 만화나 공상과학소설에 나오는 「광선총」이라는 것은 바로 「레이저」광선을 이용한 「레이저·건」.

<명중된 목표증발>
「레이저·건」의 방아쇠를 당기면 강력한 광선「범」이 발사되어 목표물이 순식간에 증발하고 마는데 「레이저」광선은 「빛」바로 그것이므로 아무리 빠른 「로키트」「미사일」도 꼼짝못한다는 것. 그러나 아직은 「미사일」을 녹여낼 만큼의 대출력을 내지못하여 계속 연구에 몰두하고 있는 중이다.
그대신 이에 구멍을 낸다든가 여러 가지 합금을 용접하는 일에는 많이 이용되고 있다. 그리고 정밀기계나 금속을 가공하는데도 위력을 보여주고 있다. 그런가하면 「레이저」광선은 눈의 치료에 이용되고있고 암치료에도 효력을 나타낼 가능성을 보여주고 있다.
눈·암치료에 효과
미국「컬럼비아」대학의 안과「그룹」은 「레이저」의 기초와 응용면에서 치료에의 연구를 최근에 완성했다. 그리하여 망막박리, 망막변성, 한국성망맥결막염, 망막의 양성종양등을 치료할 수 있게 된 것이다. 그리고 장래엔 귀, 기관, 식도, 위등의 질병도 고쳐질것으로 내다보여지고 있다. 지난 10월26일 일본명고옥에서 열린 일본 암치료학회에서는 일본서 처음으로 만들어진 의용고출력「레이저」장치에 의한 피부암 치료시험결과가 보고됐다.
출력이 낮아 별로좋은 성고는 못올렸지만 출력만 높아지면 유망하다고 한다. 「레이저」광선이 직진해서 멀리가는 성질을 이용해서 우주통신방법이 연구되고 있고 이미 「제미니」7호로 실험에 성공했다. 전파모양 퍼지지않기 때문에 비밀통신에는 안성마춤이라고.

<비밀통신엔 제격>
한편 일본기상청은 최근 「레이저」광선을 이용한 대기의 역전층관측에 나섰다. 역전층이란 상공에 갈수록 보통은 낮아지는 온도가 반대로 높아지는 층으로 이 때문에 상승기류가 생기기 어려워서 자동차 배기「개스」 따위가 아래로 처지는 이른바 「스모그」현상이 일어난다. 「레이저」광선으로 역전층을 관측해서 「스모그」의 관측과 예방에 쓰자는 것이 기상청이 노리는 목적이다.
우리나라에선 원자력연구소의 이상수소장「팀」이 지난2월 「헬륨」과 「네온」의 혼합「개스」를 사용해서 「레이저」광선추출에 성공한바 있고 한양대의 김근희교수가 「레이저」광선을 연구하고 있다. 그러나 우리나라의 연구는 겨우 시작의단계.

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