[별별 과학] 인공의 빛 레이저

레이저는 1960년 미국의 과학자 시어도어 메이먼이 개발한 인공의 빛이다. 레이저 발생기는 빛을 만드는 이득매질(레이저결정), 이 빛을 증폭하는 공진기와 이득매질에 에너지를 공급하는 여기 장치 등으로 이루어진다. 이 구조 안에서 진행 방향, 파장(빛의 색깔), 편광 방향 등 모든 성질이 동일한 빛이 증폭되어 레이저는 만들어진다.

그 결과 레이저는 직진성이 뛰어나고 높은 단색성을 지니며 간섭성이 우수한 특성을 갖고 있다. 이런 특성으로 레이저는 수㎞ 이상 멀리 진행해도 퍼지지 않고 직진하며, 빨간색이나 녹색 등 특별한 단색을 띠고, 빛의 세기를 한 점에 강하게 모을 수 있다.

그래서 레이저는 다양한 분야에 널리 사용된다. 병원에서 몸에 난 점을 제거하거나 간단한 외과적 치료를 할 때, 산업현장에서 철판을 자르거나 용접하는 데 사용하기도 한다. 심지어 콘서트나 공연 현장에서도 레이저를 이용하여 퍼포먼스의 재미를 높이기도 한다. 우리가 잘 느끼지 못하지만 인터넷 광통신에도 사용된다. 광섬유 케이블로 구성된 전 세계 인터넷 망을 레이저 빛이 돌아다니면서 1초에 수십억 번씩 디지털 신호를 전달한다.

지금은 교통사고 때문에 약간 위기에 처한 상황이지만, 자율주행차는 자동차 산업 전반에 있어서 크나큰 화두다. 자율주행차에는 여러 가지 첨단 기술이 들어가는데 라이다 기술도 그중 하나다. 라이다는 레이저를 사용하여 물체의 거리 정보뿐 아니라 그 물체의 3차원 영상 정보도 제공하는 장치다. 레이저는 일반적인 빛과 달리 직진성이 매우 뛰어나서 원하는 방향으로 퍼짐이 거의 없이 보낼 수 있다.

라이다는 자율주행차의 주위를 빠르게 스캔하면서 레이저를 보내고 되돌아오는 빛을 감지한다. 레이저가 되돌아오는 시간 지연을 측정하면 자동차 주위에 있는 물체와의 거리를 알아낼 수 있다. 이런 방법으로 라이다는 자동차 주위에 존재하는 물체에 대한 공간 정보와 떨어진 거리 등 3차원 정보를 높은 정밀도로 제공한다.

이남영 칼럼니스트

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