2018년 9월 23일, 미국의 공학자 ‘광섬유 통신분야 개척자’ 찰스 K. 가오 (Charles K. Kao), 찰스 곤 고 경 (Sir Charles Kuen Kao, 1933 ~ 2018) 고곤 (高錕) 별세
찰스 K. 가오 (Charles K. Kao), 찰스 곤 고 경 (高錕, Sir Charles Kuen Kao, 1933년 11월 4일 ~ 2018년 9월 23일) 또는 고곤(高錕)은 중국 상해에서 태어난 홍콩, 영국, 미국의 전기공학자, 물리학자이다. 광섬유를 이용한 통신 분야의 개척으로 2009년 노벨 물리학상을 수상했다.
– 찰스 K. 가오 (Charles K. Kao)
.본명: 고곤 (高錕, Gāo Kūn)
.출생: 1933년 11월 4일, 중국 상해
.사망: 2018년 9월 23일, 홍콩 사톈
.성별: 남성\
.국적: 홍콩, 영국, 미국
.직업: 전기공학자, 물리학자
.상훈: 2009년 노벨 물리학상
- 학력
그리니치 대학교 전기공학과 학사 (1957), 유니버시티 컬리지 오브 런던 전기공학과 박사 (1965)
- 수상
스튜어트 발렌타인 메달 (1977), IEEE 모리스 N. 리브만 기념 메달 (1978), IEEE 알렉산더 그레이엄 벨 메달 (1985), 마르코니 상 (1985), C&C 상 (1987), 패러데이 메달 (1989), 제임스 C. 맥그로디 신소재 상 (1989), FREng (펠로우 오브 로열 아카데미 엔지니어링, 1989), SPIE 황금 메달 (1992), 대영 제국 훈장 (대영 제국 최고훈장 사령관, 1992), 필립 공 메달 (1996), 일본국제상 (1996), 3463 카오쿠엔 (1996), FRS (펠로우 오브 로열 소사이어티, 1997), 찰스 스타크 드라퍼 상 (1999), 세기의 아시아인 (1999), 노벨 물리학상 (2009), 그랜드 바우히니아 메달 (2010), 대영 제국 훈장 (대영 제국 훈장기사 사령관, 2010)
○ 생애 및 활동
1933년 11월 4일 중국 상하이에서 태어나 어린 시절을 보냈다.
그는 수조대학교 비교법학교 교수이자 변호사였던 아버지 가오춘향 (高君湘) 밑에서 태어났다.
그는 그의 형과 함께 가정교사를 통해 중국 고전들을 공부했으며, 카이 위안페이를 포함한 많은 진보적인 중국 교육자들에 의해 설립된 상하이 프랑스 결사의 국제 학교에서 영어와 불어를 공부했다.
1948년에 대만을 거쳐 영국 홍콩으로 이주하여 중등학교인 세인트조지프칼리지 (St. Joseph’s College)를 졸업했다.
그는 울리치 폴리테크닉 (현 그리니치 대학)에서 전기공학 학사 학위를 받으며 학부 과정을 마쳤다.
1965년 런던임페리얼칼리지 (Imperial College London)에서 교수 해롤드 바로우 (Harold Barlow)에 의해 영국 하로우에 있는 표준통신연구소와 텔레콤에서 일하면서 전기공학 박사학위를 받았다.
1970년부터 1974년까지, 가오는 중국 홍콩 대학에 전기공학과를 설립했다.
1974년 미국 국제전신전화회사 (ITT)의 최고 기술책임자로 자리를 옮겼다가 1987년 다시 홍콩중문대학교로 돌아와 1996년까지 부총장을 지냈다.
가오는 2018년 9월 23일 홍콩에서 84세의 나이로 별세했다.
중국 태생으로 미국과 영국 시민권자인 찰스 가오 박사는 2004년 알츠하이머병 진단을 받고 투병해오다 별세한 것이다.
그는 다른 알츠하이머병 환자를 돕고 이 병에 대한 일반의 인식을 높이기 위해 2010년 부인과 함께 알츠하이머병을 위한 찰스 K. 가오 재단을 설립하기도 했다.
○ 가오 박사의 ‘광섬유통신 기술’ 노벨상 수상
현재 지구인들에게 인터넷과 디카가 없으면 살아가는 자체가 어려울 정도로 우리의 생활에 밀접하게 자리 잡았다.
그 주인공은 영국 스탠더드텔레콤의 찰스 가오 박사와 미국 벨연구소의 윌러드 보일 박사, 조지 스미스 박사 등 세 명이다.
노벨상은 두 부분으로 나뉘었는데 수상 제목은 가오 박사의 「광섬유통신 기술」은 인터넷 광통신의 핵심기술인 광섬유의 개발에 관한 내용이며 보일과 스미스 박사의 「전자결합소자 (CCD) 기술」은 필름이 없어도 사진을 찍을 수 있는 디카를 대상으로 한다.
특히 가오 박사의 노벨상은 노벨상 수상자로는 매우 이례적인 예에 들어간다. 그것은 어떤 신규 아이디어나 발명품의 경우 기초 원리를 도출한 사람에게 수여되는데 광섬유는 가오 박사가 원천적으로 개발한 것이 아니기 때문이다.
광섬유는 이미 1930년대부터 환자의 위나 치과치료 중에 치아를 들여다보는 용도로 사용되고 있었다.
그러나 이 당시 사용된 광섬유는 길이가 짧고 구조가 단순했다.
그런데 이런 광섬유를 현대의 인터넷을 폭발적으로 보급시키는 원동력이 되도록 실용화했다는 점을 인정받아 수상한 것이다.
광섬유의 이론은 간단하다.
광통신은 ‘전반사 특성’을 이용해 빛을 효과적으로 전달한다.
전반사는 굴절률이 높은 매질에서 낮은 매질로 빛을 비출 때 그 각도가 특정한 각 (임계각)보다 크면 빛이 매질을 넘어 진행하지 못하고 100% 반사되는 현상을 말한다.
그러므로 광섬유는 상대적으로 밀도가 높은 유리인 ‘코어’를 상대적으로 밀도가 낮은 유리인 ‘클래딩’으로 감싼 구조다.
코어를 통해 전송되는 빛은 전반사 때문에 클래딩 부분으로 새나가지 않는다.
즉 광섬유는 전반사의 원리를 통해 빛을 밖으로 빠져나오지 못하게 함으로써 먼 곳까지 정보를 전달해준다.
가오 박사가 도전한 것은 적은 손실로 빛 신호를 장거리 전송하는 도파로를 만들자는 것이다.
그는 1966년에 발표한 논문에서 유리로 된 섬유를 레이저신호의 전송로로 사용할 수 있다고 주장했다.
즉 직경이 빛의 파장 백 배 정도 되는 원통형 유리 섬유를 만들고 이의 중심축에 빛의 파장 정도 직경을 갖는 범위 안의 굴절률을 1% 정도 높인 광섬유 구조를 처음 제안한 것이다.
가운데 유리 섬유의 굴절률을 높이면 전반사 현상으로 빛이 중심축에서 벗어나지 않는다.
또한, 굴절률 높은 부분의 크기를 파장 크기 정도로 작게 하면 빛의 경로가 여럿이 생기지 않고 하나로 되어 장거리 전송이 가능하다.
그러나 당시 가오 박사의 이론을 근거로 만든 실제 광섬유는 손실이 1,000dB/km 수준이었다.
즉 빛이 불과 20m 가면 원래 세기의 100분의 일 수준으로 작아져서 사실상 장거리 전송이 불가능했다.
그런데 가오 박사는 이런 결과는 불순물 때문이므로 유리의 특성을 이용한 광섬유를 사용하면 손실을 20dB/km (1km에 100배의 손실) 이하로 낮출 수 있으며 1Gb/s 정도의 고속 신호를 전송하는 것이 가능할 것이라고 예측했다.
가오 박사의 예측이 알려지자마자 1970년에 코닝 (Corning)사의 모러 (Maurer) 박사 등은 티타늄을 도핑하여 17dB/km 수준의 단일 모드 광섬유 제작에 성공했고 1972년에는 게르마늄 (Ge)을 도핑하여 삽입 손실을 4dB/km로 줄였다.
이어서 1978년 일본의 에서 1.55μm 대역에서 단일모드 광섬유 삽입 손실 기록을 0.2dB/km로 단축했다.
현재 사용하고 있는 광섬유의 삽입 손실도 이와 큰 차이가 없다.
더불어 광섬유를 대량으로 생산하는 기술도 확보했다. 광섬유는 ‘모재’라는 유리 기둥으로 만들어진다.
모재는 1,900도 이상으로 가열해 서서히 녹인 뒤 고속으로 잡아당겨 실처럼 뽑아 만든다.
광섬유 모재를 만드는 방법은 크게 세 가지가 있는데 그 중에서도 실리콘, 케르마늄 같은 재료를 얇은 유리관 안쪽 벽에 증착시켜 광섬유 모재를 안쪽으로부터 만들어 나가는 방식이 대표적이다.
이 방식 덕분에 순도가 높은 광섬유 모재를 대량으로 생산하고 있으며 한국의 백운출 교수는 광섬유를 뽑는 속도를 20배 향상시키는 시스템을 개발했다
그러나 여기에 해결해야 할 또 다른 문제점이 있었다.
광섬유를 통해 장거리 전송을 하려면 수십 킬로미터마다 중계기를 통해 신호를 재생해야 했다.
광신호에서 신호를 찾아내어 새로운 광원에 다시 신호를 싣는 과정에는 신호의 광/전 변환 (광신호에서 전기 신호로 변환)에 이은 전/광 변환 (전기 신호에서 광신호로 변환)이라는 복잡한 절차가 필요한데 이 말은 경비가 많이 든다는 뜻이다.
○ 수상
1977년 : 스튜어트밸런타인 메달 (프랭클린연구소) 수여
1985년 : 알렉산더그레이엄벨 메달 (미국전기전자기술자협회, IEEE) 수여
1989년 : 패러데이 메달 (영국 전기기술자협회, Institution of Electrical Engineers) 수여
1995년 : 세계기술조직연맹 금메달 수여
1996년 : 홍콩중문대학교 명예교수, 스탠더드텔레콤연구소 기술국 국장
1999년 : 찰스 스타크 드레이퍼 상 수상
2009년 노벨 물리학상 수상
참고 = 위키백과
크리스천라이프 편집부