'빛의 혁명' 일궈 노벨물리학상 받은 일본인 3인방

<'빛의 혁명' 일궈 노벨물리학상 받은 일본인 3인방>

원문 |입력 2014.10.07 21:00 |수정 2014.10.08 08

 

(서울=연합뉴스) 전성훈 기자 = 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.

녹색·적색 LED는 상대적으로 쉽게 상용화의 길을 열었지만 청색 LED는 기술적으로 제조가 어려워 반도체·조명 업계의 난제로 꼽혔다.

특히 녹색·적색·청색이 어우러져야 하는 백색 LED 광원을 개발하려면 청색 LED가 반드시 필요했다는 점에서 이들의 발명은 '빛의 혁명'을 이끌었다는 평가를 받는다. 형광등을 대체할 친환경·고효율 LED 조명도 청색 LED 개발로 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 백열구의 수명이 1천시간, 형광등이 1만시간인데 반해 LED는 10만시간 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 1907년으로, 당시 개발자인 헨리 라운드와 굴리엘모 마르코니도 노벨물리학상의 영예를 안았다.

이후 LED 기술이 진화하면서 1950년대 말 적색 LED가 개발됐고 이어 1980년대에는 상용화가 가능할 정도의 효율을 지닌 녹색 LED가 세상에 등장했다.

청색 LED도 실험실 차원에서는 진작에 개발됐지만 적색·녹색 LED에 비해 효율이 지나치게 떨어진다는 게 문제였다.

이런 상황에서 청색 LED 상용화의 실마리를 찾은 인물이 아카사키·아마노 교수다.

이들은 갈륨 나이트라이드(GaN)라는 물질이 청색 LED의 효율 개선에 유용하다는 사실을 발견했고, 1992년 세계 최초로 고효율 청색 LED를 개발하는데 성공했다.

나카무라 교수의 경우 1988년 독자적으로 LED를 개발하기 시작했는데 온도차를 이용해 갈륨 나이트라이드를 성장시키는 독창적인 방법을 사용해 나름대로 청색 LED의 상용화에 기여했다. 나카무라 교수는 현재 서울반도체[046890]의 고문으로도 활동하고 있다.

김수봉 서울대 물리학과 교수는 "우리가 조명, 자동차 백라이트, 휴대전화 등으로 LED의 쓰임새를 넓힌 것도 이들이 청색 LED를 상용화했기 때문"이라며 "인류의 삶의 질을 크게 높인 공로가 있다"고 평가했다.

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

하지만 물리학계에서는 이들의 노벨상 수상이 다소 의외라는 반응도 존재한다.

임현식 동국대 반도체과학과 교수는 "지금까지 물리학의 새로운 이론을 검증한 사람들에게 노벨상이 주어졌다는 점을 고려하면 깜짝 수상으로도 볼 수 있다"고 말했다.

lucho@yna.co.kr

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올해 노벨 물리학상 수상자로 선정된 아카사키 이사무(일본, 왼쪽부터), 아마노 히로시(일본), 나카무라 슈지(미국) (AP=연합뉴스)