[스포츠Q(큐) 유원형 기자] 어두운 밤을 수놓는 휘황찬란한 조명, 화려한 디스플레이, 장거리 광통신 시대를 열어 준 광섬유 등의 바탕에는 빛 기술이 있다. 뿐만 아니라 이제는 우리가 상상할 수 없는 곳에서도 빛 기술이 적용되고 있다.

10일 밤 8시에 방송되는 KBS 1TV ‘궁금한 일요일 장영실쇼’(이하 장영실쇼) 32회는 ‘빛의 과학, 21세기를 열다’라는 제목아래 빛과 관련된 과거, 현재, 미래의 연구와 응용 기술들을 짚어 본다.

빛은 옛날부터 인류의 탐구 대상이 되어왔다. 과학자들은 400여 년 전, 본격적인 빛 연구가 이뤄진 이래로 빛의 다양한 현상을 발견했다. 최근에는 빛으로 신경세포 속 단백질을 조종하거나 데이터를 주고받는 컴퓨터 칩 안에도 빛 기술이 쓰이고 있다. 21세기 인류의 성장 동력으로 인정받고 있는 빛의 응용범위는 어디까지 일까.

이날 ‘장영실쇼’에서는 빛의 성질을 실험을 통해 알아보고, 최첨단 과학이 만들어낸 빛 기술까지 모두 살펴본다. 종교학자 배철현의 진행 아래 빛의 전반을 연구하는 전기공학자 이병호, 빛으로 생명을 탐구하는 신경과학자 최철희, 빛의 광범위한 현상을 논하는 과학기술자 임경순, 빛을 다루는 사진심리학자 신수진 교수가 초대돼 빛의 오묘한 세계를 전한다.

◆ 빛의 정체, 아인슈타인의 ‘광전효과’ 통해 입증된 것은?

입자일까 파동일까? 이 논란은 본격적인 빛 연구가 시작된 17세기부터 끊임없이 제기돼 왔다. 18세기까지 빛은 입자라는 뉴턴의 견해가 우세했지만 19세기 토마스 영에 의해 전세가 역전됐다. 그 후 빛은 파동인 것으로 일단락되는 듯 했으나 아인슈타인이 금속에 빛을 비추면 전자가 튀어나오는 현상인 ‘광전효과’를 통해 빛의 입자성을 증명함으로써 또다시 반전됐다. 이로써 빛은 입자와 파동의 특성을 모두 가진다는 사실이 밝혀졌다.

이날 ‘장영실쇼’에서는 실험을 통해 오늘날 디지털카메라, 홀로그램 등에 활용되고 있는 빛의 중요한 두 가지 성질을 알아본다.

◆ 데이터를 나르는 빛, IT산업의 새로운 혁명을 꿈꾸다

빛이 상상을 초월한 고화질의 초고속 인터넷 시대를 열어가고 있다.

최근 국내 한 연구팀은 1초에 300만 번 깜박이는 LED 특성을 이용해 빛에 데이터를 실어 보내는 ‘라이파이(Li-Fi)’ 기술 개발에 성공했다. 이를 통해 LED 조명이 있는 곳이면 언제 어디서든 초고속 인터넷이 가능해질 전망이다.

컴퓨터 내 칩과 칩끼리 빛으로 데이터를 주고받는 일명 ‘광컴퓨터 칩’도 개발돼 광컴퓨터의 핵심기술로 주목받고 있다. 이 기술이 적용되면 고화질 영화 1편을 0.8초 만에 다운받을 수 있는 초고속 시대가 열리게 될 것이다.

◆ 21세기 의학혁명 ‘광유전학’, 빛으로 질병을 치료하다

빛으로 세포의 단백질을 조종할 수 있는 시대가 열렸다. 빛에 유전학을 접목시킨 ‘광유전학’을 통해서다.

광유전학 기술은 특정 세포에 빛과 반응하는 단백질을 주입해 세포의 분열을 막거나 반대로 활성화시킬 수도 있다. 국내 한 연구팀은 특정 단백질을 차단하는 ‘올가미 기술’로 암세포 분열을 억제하는 기술을 개발했다. 뿐만 아니라 기억력 향상에 중요한 칼슘이온을 청색 빛에 노출시키면 세포가 활성화 된다는 사실도 발견했다.

이 광유전학 기술은 암 세포 연구와 알츠하이머 등 각종 신경질환 치료에도 활용될 전망이다.

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