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프랑스의 물리학자. 하드디스크의 원리인 ''거대자기저항(GMR)'' 기술을 발견함으로써 나노 기술을 실제에 적용한 최초의 사례라는 평가를 받으며 독일의 페터 그륀베르크와 함께 2007년 노벨 물리학상을 수상하였다

1938년 프랑스 남부 카르카손이라는 작은 마을에서 태어났다. 2살까지 툴루즈라는 지역에 살았었고, 그의 부모님은 그 지역에 있는 고등학교 교사였는데 아버지는 물리학, 어머니는 경제학교수였다. 1939년 그의 동생 Andre가 태어나기 2달 전, 전쟁이 발발하자 그의 아버지는 군대로 동원되었고 독일군에 의해 포로로 잡혀 1945년에야 고향으로 돌아오게 된다. 전쟁동안 알베르 페르와 그의 동생은 피레네의 작은 언덕에 있는 마을인 몬클레어로 그의 조부모의 농장으로 보내졌고, 툴루즈에서 교직생활을 했던 그의 어머니는 주말마다 알베르와 그의 동생을 보러왔다. 7살까지 그곳에 살면서 염소의 젖을 짜고, 할아버지의 포토 농장에서 포토를 재배하고, 토끼를 잡으며 물리학과는 거리가 먼 시골 생활을 하며 식물과 동물과는 가깝게 지냈다.

1945년 6월에 포로로 끌려갔던 그의 아버지가 돌아왔고, 그의 가족들은 툴루즈로 돌아온다. 그의 아버지는 교직생활을 계속 하면서 박사학위 논문을 준비하였고, 전자현미경 개발에 중요한 기여를 했던 툴루즈 대학교에 교수로 승진하게 되었다. 알베르 페르와 그의 동생은 초등학교와 중학교를 그들 스스로 공부할 만큼 학구열이 대단했고, 그의 아버지가 주로 과학을 그들에게 가르쳤다. 너무나 자연스럽게 아버지의 철저한 사고방식이 고스란히 알베르페르의 물리학과 수학에 관심을 갖게 만들었고, 과학 성적이 우수하였다. 청소년기에 그는 문학, 예술, 스포츠에 관심이 많았다. 14살에 럭비를 하기 시작하였고, 고등학교 팀 일원으로 선발되기도 하였다. 17살에는 대학입학 자격을 위한 학습을 마친 후, 파리에 있는 고등사범학교로 가야겠다고 결심하였다. 그의 결심은 그곳이 일류 대학기관이기도 했지만, 어릴 적 시골에서 자라온 그에게 있어서 파리는 도시의 지적인 삶의 모습의 환상 때문이기도 했고, 도심 한가운데에 있다는 점에 끌렸다고 한다.

고등사범학교에서 6년 동안 치열한 청소년기를 보냈다. 규율, 과학, 철학, 문학, 역사 등 폭넓은 시야에서 활동하는 학생들과의 매일의 만남으로 부터 그는 울름(d''Ulm)의 작은 캠퍼스에서의 풍성한 시간을 보낸다. 파리는 어디에나 박물관, 전시관, 극장, 콘서트 장, 재즈 클럽이 있었고 그는 재즈, 사진, 영화에 열광했다. 실제로 그는 대본을 쓰거나 영화를 만들기도 했었다.

훌륭한 물리학 지도교수에게서 교육받지 못했기에 과학으로부터 예술로 방향을 돌릴 수도 있었으나, 석사를 위한 물리학 프로그램을 통해 자크프리델을 만나게 된다. 이 프로그램은 그를 응집물질 물리학을 연구하도록 이끌었다. 1965년 재대 후 이안 캠벨(Ian Campbell)의 지도 아래 자크프레델(Jacques Friedel)이 소장으로 있었던 오르세(Orsay)에 있는 고체물리학 연구소에서 박사 논문 연구를 시작했다. 그는 강자성 금속에서 전자의 이동 정도가 자기 방향과 관련하여 자신의 스핀의 방향에 따라 달라질 수 있다는 네트모빌(미래의 노벨상 수상자)의 가설을 실험하였고, 물리학에 매료되었다. 그러나 실험을 진행시킬 만한 기술이 충족되지 않아서 1980년 중반까지 미루어졌다. 1970년대부터 1980년대 초 까지는 다양한 분야의 연구를 했고, 박사과정에 있던 Alain Friederich라는 그의 첫 제자는 홀 효과와 스핀궤도 결합에 연관된 자기저항의 이방성의 문제에 관해 조명하였다. 1975년 홀 효과와 자성이물질과 전자 사이의 상호작용의 이방성의 결과를 설명하기 위해 뉴욕대학에 있는 Peter M Levy와 합동연구를 시작한다.

프랑스-독일 율리히 연구센터(J?lich Research Centre)의 페터 그륀베르크와 별도로 1988년 ''거대자기저항(GMR, Giant Magnetro- Resistance)''을 발견함으로써 스웨덴 왕립과학원으로부터 "나노 기술을 실제에 적용한 최초의 사례"라는 평가를 받으며 페터 그륀베르크와 함께 2007년 노벨 물리학상을 수상하였다.

컴퓨터, MP3, 비디오 재생기 등에서 사용되는 ''GMR''는 나노미터(nm) 수준의 강자성(强磁性)을 띤 금속 박막과 자성을 띠지 않은 금속 박막이 겹쳐졌을 때 발생하는 양자역학적 효과로서 각 박막의 위치 변화에 따라 전자 스핀(spin)에 변동이 일어나게 된다. 이 현상을 하드디스크드라이브(HDD)의 헤드에 적용하면 크기는 작으면서도 매우 큰 용량의 HDD를 구현할 수 있다. 1997년 IBM에서 이 기술을 적용하여 최초의 컴퓨터 하드 디스크를 제작했고, 기가바이트(GB) 용량을 가진 오늘날의 하드디스크도 대부분 이 기술을 이용해 만들어졌다. GMR는 또한 M램 등의 차세대 반도체나 나노 기술에도 응용 분야가 넓은 것으로 평가받고 있다.

노벨 물리학상 이외에도 일본과학기술재단상(2007년), 울프상(2006년), 프랑스 물리학회상(1994년) 등을 수상하였다. 논문으로는 〈Theory of the Bipolar Spin Switch〉(페르 외 1인 공동), 〈Summary of Symposium D on Magnetoelectronics〉등 다수가 있다.

*공동수상
페터 그륀베르크(Peter Grunberg)
1939년 5월 18일 나치 점령하의 체코 필젠(Pilsen)에서 태어났다. 1969년 독일 다름슈타트 공과대학에서 박사 학위를 받고, 캐나다 칼턴 대학의 교수(1969~1972년)와 독일 율리히 연구센터 연구원(1972~2004년)을 거쳐 2007년 10월 현재 율리히 연구센터에서 교수로 재직하고 있다. 1988년 ''거대자기저항(GMR, Giant Magnetro- Resistance)''을 발견함으로써, 거의 같은 시기에 똑같은 발견을 해낸 프랑스 물리학자 알베르 페르(Albert Fert)와 함께 2007년 노벨 물리학상을 수상하였다. 이외에도 일본과학기술재단상(2007년), 울프상(2006년), 독일 미래상(1998년) 등을 수상하였다.

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.

올해의 노벨 물리학상은 자성과 전기에 관한 연구 성과에 수여됩니다. 더 자세히 말씀드리면 금속의 전기 저항이 어떻게 외부 자기장의 변화에 영향을 받는지에 대한 연구입니다.

알프레드 노벨의 유언에 따르면 노벨 물리학상은 인류에 큰 혜택을 준 발견이나 발명에 수여하도록 되어 있습니다. 거대자기저항을 발견한 알베르 페르 박사와 페테르 그륀베르크 박사는 의심할 여지가 없는 중요한 발명품을 인류에게 선사했습니다. 모든 면에서 거대자기저항효과는 현대 정보기술 혁명에서 없어서는 안 될 중요한 발견 중 하나입니다.

물리학의 여러 응용 분야들 중 현대사를 통틀어 가장 확실하게 인류에게 공헌한 분야는 전기라 할 수 있습니다. 18세기 초 영국의 물리학자인 페러데이는 대중 강연에서 전기에 대한 최초의 실험을 보여 준 적이 있습니다. 청중들 중에는 당시 재무성 장관이었던 글래드스톤이 있었는데, 그는 그 실험이 어떤 실질적인 혜택을 주는지 질문했습니다. 페러데이는 지체 없이 "아마도 장관께서 여기에 세금을 물리실 수 있을 겁니다"라고 대답했습니다. 전자의 이동과 관련한 몇 가지 발견들은 몇 세대를 거치면서 재무장관들을 기쁘게 해줄 수 있었습니다.

전통적으로 전기 기기는 전자의 전하를 이용해 왔습니다. 그러나 전자는 전하 말고도 다른 특성이 있는데, 그것은 전자가 회전한다는 것, 다시 말해 스핀을 가지고 있다는 것입니다. 그리고 이 스핀은 물질이 자기적 특성을 나타내는 근본적인 원인입니다. 전자는 북극이 위쪽 또는 아래쪽으로 향해 있는 자석처럼 생각할 수 있습니다. 철과 같은 물질은 강자성 금속이라 부르는데 이 물질 안에는 스핀이 위로 향해 있는 전자의 개수가 아래로 향한 전자보다 많고, 따라서 전체적으로는 특정한 하나의 방향으로 자기적 특성을 나타내게 됩니다.

전류가 금속과 같은 전도체를 통해 전달될 때를 생각해 보겠습니다. 이 물질들은 자성을 가질 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있습니다. 이때 물질을 구성하는 원자들이 불규칙하게 배열되어 있기 때문에 전자의 운동은 방해를 받습니다. 원자 규모에서 전자의 이동이 방해받는 현상이 소위 우리가 말하는 전기저항입니다. 그러나 철과 같은 강자성 금속에서는 보다 특별한 현상을 발견할 수 있습니다. 스핀이 위로 향한 전자는 스핀이 아래로 향한 전자와는 다른 저항을 느낍니다. 다시 말하면 물질의 전기저항이 물질의 자기적 특성에 따라 달라질 수 있다는 것입니다.

거대자기저항 현상의 발견 또는 발명은 기초 과학과 기술 발전이 잘 결합된 아주 좋은 예입니다. 새로운 현상을 발견하게 된 배경은 1980년대 등장한 반도체 산업에서 개발된 기술인 초기 단계의 나노기술입니다.

페테르 그륀베르크 박사와 알베르 페르 박사는 단지 수 개의 원자 두께에 불과한 나노미터 크기의 얇은 막을 만드는 기술을 사용해 자성 물질이 어떻게 행동하는지 이해하고자 했습니다. 그들은 거의 동시에 그렇지만 독립적으로, 자성층과 비자성층을 교대로 쌓은 얇은 막에 외부자기장이 인가될 경우 전기저항이 크게 변화한다는 것을 발견했습니다. 거대자기저항은 이렇게 발견된 새로운 현상을 일컫는 용어입니다.

거대자기저항의 가장 중요한 응용 분야 중 하나는 하드디스크로부터 데이터를 검색하는 것입니다. 하드디스크는 그 안에 배열되어 있는 자석의 방향을 변화시켜서 데이터를 저장합니다. 하드디스크에 저장된 정보를 읽기 위해 자기적인 신호를 전기적인 전류로 변환시켜 주는 것이 거대자기저항을 이용한 하드디스크의 읽기헤드(read-out head)입니다.

그렇지만 이것은 단지 많은 잠재적인 응용 분야 중 하나에 불과합니다. 거대자기저항은 새로운 형태의 전자공학인 스핀전자공학의 시작을 의미합니다. 스핀전자공학에서는 전자의 전하 뿐만 아니라 스핀까지도 이용하게 될 것입니다.

페르 교수님, 그리고 그륀베르크 교수님. 거대자기저항의 발견은 정보기술계를 변화시켰습니다. 그리고 본 자기저항의 발견은 앞으로 중요하고도 무궁무진한 분야에 활용이 가능할 것입니다.

페르 교수님, 그리고 그륀베르크 교수님. 두 분은 거대자기저항 현상을 발견한 공로로 2007년 노벨 물리학상을 받게 되었습니다. 스웨덴 왕립과학원을 대신해 따뜻한 축하의 말씀을 전하게 되어 영광입니다. 이제 나오셔서 전하로부터 노벨상을 받으시기 바랍니다.

스웨덴 왕립과학원 노벨 물리학위원회 뵈리 요한손