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캐나다 출신의 미국 물리학자로서 디지털 영상 촬영에 쓰이는 전하결합소자를 개발한 공로로 2009년 조지 스미스·찰스 가오와 노벨 물리학상을 공동 수상하였다.

1924년 캐나다의 노바스코샤에서 태어나 14세까지 어머니로부터 홈스쿨 교육을 받았다. 로어캐나다칼리지(Lower Canada College)를 거쳐 맥길대학교(McGill University)를 다니다가 1943년 왕립캐나다해군에 입대하여 제2차 세계대전에 참전하였다. 종전 후 맥길대학교에 복학하여 1947년 학사, 1948년 석사, 1950년 박사 학위를 취득하였다. 이후 방사선연구소를 거쳐 캐나다왕립사관학교에서 물리학을 가르쳤으며, 1953년 벨연구소(Bell Labs)의 연구원이 되었다.

1962년 벨연구소의 자회사인 벨컴(Bellcomm)으로 옮겨 아폴로우주계획에 참여하였고, 1964년 벨연구소로 돌아와 집적회로(集積回路) 개발에 몰두하였다. 1969년 반도체 연구 책임자로서 연구원인 조지 스미스(George E. Smith)와 함께 CCD(charge coupled device)라 약칭하는 전하결합소자(電荷結合素子)를 세계 최초로 개발하였다. 이후 1975년부터 1979년 은퇴할 때까지 벨연구소의 연구 총책임자로 일하였다.

조지 스미스와 공동 개발한 CCD는 아인슈타인이 발견한 광전효과(光電效果)를 이용한 것으로, 광전효과는 빛이 물질에 닿았을 때 전자를 방출하는 동시에 그 물질이 전기를 띠는 현상을 가리킨다. 금속판으로 이루어진 CCD는 빛을 전기신호로 바꾸어 디지털 이미지를 만들어 냄으로써 필름을 사용하던 사진기술에 혁명을 가져왔으며, 오늘날 디지털카메라와 내시경, 감시카메라 등 일상생활에서도 폭넓게 활용된다. 이 공로로 2009년 조지 스미스·찰스 가오와 노벨 물리학상을 공동 수상하였다.

이밖에 1973년 프랭클린연구소(Franklin Institute)의 스튜어트밸런타인 메달, 1974년 미국 전기전자기술자협회(IEEE)의 모리스리프만 기념상, 2006년 미국공학아카데미(National Academy of Engineering)의 찰스스타크드레이퍼상 등을 받았다.

그는 55세 은퇴 후 33피트짜리 보트를 타고 뉴저지와 뉴욕 항구에서 시작하여 퀘백과 세인트 로렌스강 까지 친구들과 조수들 그리고 가족들과 그의 애완견들을 데리고 6주 동안 국내수로를 따라 월리스에 위치한 별장으로 가는 여행을 즐겼다고 한다.

<공동수상>

조지 E. 스미스(George E. Smith, 1930~)
미국의 응용물리학자.
1959년 시카고 대학교에서 박사학위를 취득하였고, 이후 1986년까지 벨 연구소에서 근무하였으며, 1969년 윌러드 보일과 함께 CCD를 세계 최초로 개발하였다.

광섬유 연구를 통해 광통신 발전에 기여 영상 반도체 회로인 전하결합소자(CCD) 발명

올해의 노벨 물리학상은 일상생활과 과학의 진보 양쪽에 결정적인 영향을 준 연구에 수여되었습니다. 오늘날 우리는 지구 반대편에 있는 사람에게 전화를 하고, 멀리 있는 사람과 같은 방에 앉아 이야기하듯이 대화할 수 있다는 것을 당연하게 생각하고 있습니다. 또한, 한 대륙에서 사진이나 동영상이 올라가면 그와 동시에 전 세계에서 그것을 볼 수 있습니다. 우리가 갖고 있는 컴퓨터는 대부분 인터넷에 연결되어 있는데, 현대 사회에서 인터넷은 거의 필수불가결한 존재라 할 수 있습니다. 오늘날의 인터넷은 사람들이 소통할 수 있게 하고 필요한 바로 그 순간에 원하는 정보에 접속할 수 있게 해줍니다.

과거에는 장거리 정보 전달을 위해 여러 형태의 광학적 통신 기법을 사용했습니다. 많은 정보들이 잘못 전달되기도 하였지만 광학전신 방법은 보다 복잡한 통신에 사용될 수 있었습니다. 그러나, 이런 형태의 광학적 통신 방법은 전신, 전화 그리고 라디오와 같은 전기적 통신 방법이 개발되면서 쓸모없게 되었습니다.

이후 광학통신은 다시 우수한 통신 방법으로 화려하게 복귀하였습니다. 빛은 구리 전선이나 라디오파에 비해 수천 배 더 많은 정보를 전달합니다. 빛의 용량이 더 큰 이유는 빛의 주파수가 전파보다 훨씬 더 높아 훨씬 더 많은 신호를 보낼 수 있기 때문입니다. 1950년대 연구자들은 이와 같은 빛의 장점을 이용하기 위해 먼 거리까지 빛을 전송하는 데 광섬유를 사용하고자 노력했습니다. 그러나 광섬유를 통해 빛을 전송할 때는, 거리에 따라 빛이 급속하게 약해져 겨우 몇 백 미터만에 빛이 없어져 버리는 것이 가장 큰 문제였습니다. 찰스 가오는 1966년 이와 같은 문제점을 극복하기 위한 돌파구를 마련했습니다. 즉 극단적으로 순수한 유리섬유를 제조하면 장거리 통신를 하더라도 빛이 약화되지 않는다는 것을 보였습니다. 4년 후 가오가 예측했던 광섬유를 제조할 수 있었으며, 오늘날 그가 예측했던 미래의 통신 사회가 현실화되었습니다.

텔레비전과 디지털 카메라 덕분에 비디오 기술과 디지털 사진은 우리 일상생활에 아주 두드러진 역할을 하고 있습니다. 과학과 기술 분야에서 이 기술들은 무엇으로도 바꿀 수 없는 중요한 도구가 되었습니다. 광섬유를 통해 전 세계의 인터넷에 흐르는 정보들에는 디지털 형태의 영상과 비디오도 포함되어 있습니다. 이런 일이 가능할 수 있었던 결정적인 역할을 한 기술이 1969년 윌러드 보일과 조지 스미스에 의해 발명되었습니다. 이들은 전하가 표면에 분포되는 방법에 따라 정보를 저장하거나 읽을 수 있는 전자회로를 설계하였습니다. 이 기술에 의해 전하가 영상으로 변환될 수 있었습니다. 이 소자를 전하결합소자 또는 CCD라고 부릅니다.

이 CCD의 구조는 매우 단순하면서 독창적인데, 이를 통해 영상이 전자소자의 형태로 효율이 높으며 감도가 높은 상태로 저장될 수 있었습니다. 영상 센서로서 CCD는 신기능 디지털 카메라와 텔레비전 카메라의 전자 눈이 되어 주었습니다. 이 소자는 많은 과학 및 의학 장치의 핵심적인 부품이 되었습니다. 천문학에서 사용되는 망원경과 좁은 구멍을 통해 외과 수술을 하는 장치 등이 그 예라 할 수 있습니다.

가오 박사님, 보일 박사님, 스미스 박사님. 여러분들은 광학 통신과 영상 저장 분야에서 기초가 되는 연구를 수행해 2009년 노벨 물리학상을 수상하게 되셨습니다. 스웨덴 왕립학회를 대신하여 여러분들의 걸출한 연구에 따뜻한 축하의 말씀을 드릴 수 있게 되어 영광이며, 또한 즐겁게 생각합니다. 이제 앞으로 나오셔서 전하로부터 노벨상을 수상하시기 바랍니다.

노벨 물리학위원회 위원장 조세프 노르트그렌