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전남, 초강력레이저시설 유치 전면전

지역의 미래 바꿀 첨단 시설

과기부 올 하반기 공모 예정

방사광가속기 실패 뒤 와신상담

GIST 내 레이저시설의 50배

반도체단지·에너지공대와 연계

2022년 8월1일 광주일보

전남도가 초강력 레이저 융합기술 개발을 선도할 ‘초강력 레이저 연구시설’ 유치를 위해 지난해 말 각계 인사 100명으로 구성된 ‘초강력 레이저 연구시설 추진위원회’를 공식 발족하고, 과학기술정보통신부의 움직임을 예의주시하는 등 본격적인 준비에 착수했다. 사진은 초강력 레이저 연구시설 후보지로 유력한 한국에너지공대와 그 주변 전경. /김진수 기자 jeans@kwangju.co.kr

#.지난 6월 삼성전자 이재용 부회장은 네덜란드 반도체 장비회사 ASML 본사를 방문했다. ASML은 반도체 초미세공정에 필수적인 대당 최대 5000억원에 달하는 ‘극자외선(EUV) 노광장비’를 전 세계에서 유일하게 생산하는 업체다. EUV 공정은 반도체 생산 비용과 시간을 크게 절감해줘 삼성전자는 물론 대만의 TSMC, 미국의 인텔 등이 이를 확보하기 위해 치열하게 경쟁하고 있다.

#.지난 5월 러시아가 우크라이나와의 전쟁 중 특수 작전에 레이저 무기를 사용하고 있다고 발표했다. 보도에 따르면 보리소프 러시아 총리는 이 무기를 자체 테스트한 결과 5㎞ 떨어진 드론을 5초만에 불태웠다고 설명했다. 영화 ‘스타워즈’의 레이저 무기들이 이제 판타지가 아닌 ‘현실’이 되고 있는 것이다.

전남도가 초강력 레이저 융합기술 개발을 선도할 ‘초강력 레이저 연구시설’ 유치를 위해 도정의 모든 역량을 집중하기로 했다.

전남도는 지난 2020년 1조원 규모의 제4세대 방사광가속기 공모에서 충북에게 아깝게 밀렸다. 그러나 도는 곧바로 초강력 레이저 연구시설 공모 준비에 나서 타 시도보다 한참 앞서 국내 최고 권위의 전문가들과의 협의체 구성, 부지 선정 및 안전성 검증 등을 마쳤다. 주무부처인 과학기술정보통신부가 올 하반기 전국 지자체를 대상으로 후보지 공모에 들어갈 예정으로, 전남도는 평가가 공정하게 진행된다면 어려움 없이 선정될 것이라는 자신감도 내비치고 있다.

26일 전남도에 따르면 전남이 초강력 레이저 연구시설 후보지로 선정된다면 한국에너지공대가 자리한 나주 빛가람혁신도시 내 50만㎡의 부지에 2024년부터 2033년까지 10년간 9000억원의 국비를 투입, 200PW(페타와트, 1000조W)급의 초강력 레이저 연구시설 조성을 추진한다. 이 같은 규모는 현재 광주과학기술원(GIST) 고등광기술연구소와 IBS 초강력레이저과학연구단에서 운영중인 4PW 레이저 시설의 50배에 달하는 것으로, 국가 과학 및 산업 경쟁력 향상을 위해 반드시 필요하다는 것이 전남도와 전문가 등의 일치된 의견이다. 전남도가 구상하는 초강력 레이저 연구시설은 레이저 원천기술을 연구하고 곧바로 산업 현장에 투입할 수 있는 산·학·연 연계 집약형으로, 초강력·고에너지 레이저 발생실, 입자가속실, 레이저 개발 연구실, 플라즈마 물리 실험실, 가속기 응용 연구실 등으로 구성될 예정이다.

과기부 역시 이 시설의 필요성을 인정, ‘초강력 레이저 기술 개발 및 인프라 구축 관련 연구’를 진행중이다. 다만 연구시설 부지는 올 하반기 전국 지자체를 대상으로 한 공모를 거쳐야 해 전남도가 지난 2020년 제4세대 방사광가속기에 이어 다시 한 번 타 시도와 경쟁에 나서야 하는 입장이다.

전남도는 지난해 12월 각계 인사 100명으로 구성된 ‘초강력 레이저 연구시설 추진위원회’를 공식 발족하며 전국 지자체 가운데 가장 먼저 준비에 들어간데다, 사업예정지인 나주가 부지 안정성 측면에서도 방사광가속기 유치 과정에서 충분히 검증됐다는 장점이 있다. 특히 국가균형발전위원회가 지난 2019년 7월 ‘한전공대 설립 기본계획’을 의결하면서 한국에너지공대와 연계한 국가 대형 랜드마크 연구시설 구축을 약속했다는 점도 긍정적인 요소다.

여기에 GIST의 기초과학, 전남테크노파크 레이저센터, 광주 광산업 단지와 연계, 국내 유일의 ‘레이저 융복합 클러스터’를 구축해 반도체 등 국가전략산업, 국책연구기관·강소기업 유치, 국가 주도 실증사업 추진, 청년 창업 및 인재 양성 등 연관 프로젝트를 추진하는 계획도 수립한 상태다.

박창환 전남도 정무부지사는 “초강력 레이저시설의 전남 유치로 호남·충청·경북을 잇는 국가 대형연구시설 삼각벨트가 완성된다면 지방이 발전할 수 있는 토대가 될 것”이라며 “초강력 레이저 연구시설을 반드시 유치해 에너지, 반도체, 국방 등 첨단산업을 육성하고, 세계적 수준의 레이저 산업 클러스터로 키워 일자리 창출에도 앞장서겠다”고 강조했다.

[전남 초강력 레이저 시설 왜 필요한가] 기초과학부터 전략산업 육성까지 획기적 기여

레이저 산업 규모 폭발적 증가

세계 각국 시장 선점 치열한 경쟁

전남도 유치땐 클러스터 조성

레이저 전문가 “전남 준비 완벽”

올 하반기 과학기술정보통신부(이하 과기부)의 초강력 레이저 연구시설 공모를 앞두고 전남도가 지금까지 전문가들과의 논의 과정에서 부상한 과제들을 세심하게 점검하고 있다. 전남도내에 이 시설이 구축돼야 하는 타당성을 확보하기 위해 과기부의 국가 과학기술 분야 중장기계획에 포함시키고, 광주·전북의 협력을 얻어내 호남권 유치라는 명분을 얻어 분위기를 조성하는 등의 방안도 추진한다. 중앙부처, 지역 정치권, 전문가, 지역민 등과의 접촉면도 늘려가 지지 기반을 다지면서 붐을 조성해 공모 과정에서 압도적인 격차를 내겠다는 입장이다.

◇초강력 레이저 연구시설, 왜 필요한가=레이저는 1960년 미국의 메이먼(T. Maiman)에 의해 최초로 개발된 이래로 지난 60년간 비약적으로 발전했다. 전 세계적으로 페타와트(PW) 이상의 초고출력 레이저 개발이 활발히 이뤄지고 있으며, 기초과학 연구 및 응용연구 및 산업 전반에 걸쳐서 다양하게 활용되고 있다. 특히 초강력 레이저 연구시설은 기초연구 측면에서 초고속, 초고온, 초고압 등 극한 과학 연구 환경을 조성할 수 있다. 우주에만 존재하는 고에너지 천체 현상을 실험실 내에 구현하는 등 지금까지 불가능했던 자연 현상 탐구가 가능해진다.

초강력 레이저 연구시설은 원천 기술 확보, 전략산업 육성 등에도 크게 기여한다. 국내에 약 2000여개의 레이저 관련 기업들이 있으나, 레이저 관련 국내 기술력은 주요국 대비 50% 이하로 매우 낮은 실정이다. LD(반도체 레이저 다이오드) 칩이나 모듈과 같은 핵심부품의 90% 이상을 수입에 의존하고 있다. 원천 기술 확보를 위한 국가 차원의 장기적 투자와 기술집약형 고부가가치 산업 생태계의 조성이 필요하다는 것이 전문가들의 의견이다.

◇세계 각국 레이저 선점 위해 치열한 경쟁=레이저 관련 산업의 규모와 경제적 가치도 폭발적으로 증가하고 있다. 국내 레이저 시장은 2016년 2조5000억원에서 2021년 5조원으로 매년 15% 이상 성장세를 보이고 있다. 세계 시장 역시 지난해 말 기준 13조8000억원이었던 것이 오는 2025년 20조8000억원까지 성장할 전망이다. 이러한 관련 산업의 성장과 국방, 의료 등과의 연계성으로 인해 미국의 경우 이미 4조5000억원 규모 레이저 연구시설인 ‘NIF’를 구축했으며, 프랑스 역시 1조7000억원 규모 연구시설인 ‘LMJ’를 갖추고 있다. 러시아도 레이저 연구시설인 ‘XCELS’, 유럽연합은 레이저 연구시설 ‘ELI’를 각각 조성해 가동중이다.

◇전남 기존 산업과 시너지 효과, 관련 클러스터 조성=전남도는 올 하반기 초강력 레이저 연구시설을 유치한다면 곧바로 내년에 ‘레이저 산업생태계 조성 기획연구’를 추진할 방침이다. 광주 광산업단지 내 레이저 관련 기업, 한국광기술원과 한국광산업진흥회, 전남테크노파크 레이저응용산업센터 등을 초강력 에너지 연구시설을 중심으로 묶어내 산·학·연 클러스터를 구축하겠다는 것이다. 열악한 호남권 산업 기반의 판도를 획기적으로 개선할 수 있는 핵심시설이 될 수 있을 것으로 보고 있다. 광주시와 공동으로 추진중인 ‘반도체 특화단지’ 유치는 물론 우주항공, 국방, 에너지, 의료, 바이오 등 관련 산업의 혁신적인 기술 개발도 가능해진다.

◇남창희 초강력레이저연구단장 “전남 최적지”=국내 최고 권위의 레이저 전문가인 남창희(66) IBS 초강력레이저과학연구단장은 GIST에서 10년째 초강력 레이저 연구를 수행하고 있다. 그는 미국 프린스턴 대학에서 플라즈마 물리로 박사학위를 취득한 뒤, 1999년 KAIST에서 자체 개발한 고출력 펨토초 레이저를 이용해 초고속 광학 분야에서 우수한 연구 업적을 남겨 이달의 과학기술자상 및 학술원상 등을 수상했다. 또 2012년 기초과학연구원의 초강력 레이저 과학 연구단을 GIST캠퍼스에 설립해 초고출력 레이저를 이용한 초강력 레이저과학 분야에서 한국의 높은 기술력을 세계에 알리고 있다. 현재 유럽에서 건설하고 있는 초대형 레이저 연구시설인 ELI-ALPS(헝가리)와 ELI-NP(루마니아)의 과학 자문 위원으로 활동하고 있으며, 미국 물리학회 및 광학회의 펠로우로 선정된 바 있다.

남창희 단장은 “현재 우리나라가 가지고 있는 규모에서 50배를 키워 대규모 초강력 레이저 연구시설을 만든다면 기초과학은 물론 각 분야의 발전에 큰 도움이 될 것”이라며 “GIST가 쌓아온 연구 성과를 전남도에서 발전시킨다는 것이 굉장히 중요하며, 전남도는 오랜 기간 면밀하게 준비해왔다는 점에서 후보지가 될 명분이 있다”고 설명했다.

/윤현석 기자 chadol@kwangju.co.kr