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[제11편] 벨연구소를 빛낸 노벨상수상자들

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  • About
    벨연구소를 빛낸 노벨수상자들

    벨연구소(Bell Labs)는 1925년 설립된 세계 최고 수준의 민간 연구개발 기관이다. 설립 이래 3만 3000개가 넘는 특허와 7명의 노벨과학상 수상자를 배출했다. 20세기에는 정보통신 네트워크 시대를 이끌었고 21세기 들어서는 커뮤니케이션 혁신에 집중하고 있다. 벨연구소는 1925년, AT&T 사장이던 월터 기포드가 독립적인 성격의 기관이자 벨 시스템(Bell System)사의 연구개발 연구소로 설립했다. 연구소 명칭은 세계 최초 전화기 발명가인 알렉산더 그레이엄 벨의 이름을 땄다.

    벨연구소의 제 1대 소장인 프랭크 주이트(Frank Jewett)는 “정보통신 산업은 전통산업과 달리 기초연구에서 진전이 이루어져야만 진정한 혁신을 이룰 수 있다. 트랜지스터의 탄생이 그것을 증명한다”고 말했다.

    벨연구소가 개발한 제품 중 대표적인 제품으로는 전화교환기, 전화선 피복, 트랜지스터 등이 꼽힌다. 세계 최초의 TV 위성방송 위성인 텔스타, 소니가 상용화한 디지털 카메라용 반도체 CCD, 유닉스와 C+, 광케이블 등도 벨연구소 작품이다.

    1996년, AT&T는 3개의 회사로 분할되는데, 벨연구소는 장비제조업과 함께 루슨트테크놀로지란 이름으로 재탄생한다. 2005년 외부 출신으로는 최초로 한국인 김종훈 씨가 벨연구소의 사장에 영입되었다. 2006년 프랑스의 알카텔이 루슨트테크놀러지를 인수한 뒤, 2007년 루슨트테크놀로지와 알카텔이 합병하면서 벨연구소는 알카텔-루슨트의 산하로 편입됐다. 이에 따라 벨연구소는 물리와 반도체 연구 등 과거 기초과학 연구 중심에서 네트워킹과 초고속 전자학, 나노테크놀로지와 소프트웨어 등 통신기술에 집중하는 쪽으로 연구방향을 선회했다.

    2014년 5월, 벨연구소는 이스라엘에 가상화 연구소(Virtualization Research Facility)를, 7월에는 영국에 캠브리지 비디오 연구소(Cambridge video facility)를, 9월에는 실리콘밸리에 소프트웨어정의네트워킹(SDN) 전담 연구소를 각각 신설했다.

    2016년 2월 핀란드의 통신장비 기업인 노키아가 프랑스의 통신장비 기업인 알카텔루슨트를 156억 유로(약 18조 2,000억 원)에 인수·합병함에 따라 알카텔루슨트 산하의 ‘벨연구소’도 노키아의 산하로 넘어갔다.

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  • Global
    노키아 벨연구소는 미국 뉴저지 주 크로포드 힐, 중국 상하이, 이스라엘 텔아비브, 독일 스튜트가르트, 프랑스 빌락소, 벨기에 앤트워프, 영국 캠브리지, 아일랜드 더블린, 핀란드 에스포 등 9개국에 글로벌 조직을 갖추고 있다.

    노키아 벨연구소는 미국 뉴저지 주 크로포드 힐, 중국 상하이, 이스라엘 텔아비브, 독일 스튜트가르트, 프랑스 빌락소, 벨기에 앤트워프, 영국 캠브리지, 아일랜드 더블린, 핀란드 에스포 등 9개국에 글로벌 조직을 갖추고 있다.

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  • Research fields

    벨연구소는 태양전지판(Solar Panel) 연구를 통해 최근 벨연구소의 연구방향이 전통적인 통신네트워크 뿐만 아니라 에너지 쪽으로도 확대되어 가고 있음을 상징적으로 보여주고 있다. 지구온난화 및 이산화탄소 배출로 인해 점점 더 중요해지는 지구에너지 문제를 해결하기 위해서 벨연구소에서는 스마트그리드 연구를 활발히 수행하고 있으며, 최근에는 그린터치라는 컨소시엄을 만들어 칼텍, 캠브리지 등과 같은 세계적 일류대학 뿐만 아니라, 통신사업자 및 장비제조 업체를 아우르는 60여개의 회원사들과 함께 산학연 공동으로 에너지 효율이 1,000배 향상된 통신네트워크를 만들기 위한 연구를 활발히 진행하고 있다.

  • Innovation stories

    벨연구소에서는 전파천문학, 레이저, 트렌지스터, 전하 결합 소자(CCD), 정보 이론, 운영 시스템, 인페르노, C, C+, S와 같은 프로그래밍 언어를 개발해 냈다.

    • C+언어 개발 C+언어 개발

      바야네 스트롭스트룹(Bjarne stroustrup)은 1979년 AT&T 벨연구소의 컴퓨터과학 연구센터에 합류하였다. 시뮬라 언어의 대상지향성 모델에 깊은 영향을 받아 C언어의 확대 개발 연구를 시작했고 C언어 효율성을 유지하면서 정교함과 추상성의 매우 높은 수준을 사용한 소프트 웨어를 갭라자가 사용할 수 있도록 하였다.

      바야네는 말했다. “C++에 대한 나의 목표는 시뮬라 프로그램 같이 품격 있고 C 프로그램처럼 효율적인 프로그램 언어를 개발하는 것이다.”

      초기C++언어의 참고서는 1984년, 내부적으로 출판되었고 1985년, 본격적으로 출시되어 빠르게 확장되었고 기존 대상지향성 프로그래밍 언어를 뛰어 넘었다. C언어는 오늘날 까지 가장 널리 알려진 프로그래밍 언어 중 하나로 남았다.

    • 양자 연쇄 반응 레이저 양자 연쇄 반응 레이저

      나노 초격자 구조를 이용한 광소자 응용에서 양자폭포 레이저 기술은 환경, 유독 가스 센서 뿐만 아니라 의료진단, 레이더 등의 시스템에서도 핵심으로 이용될 수 있는 잠재력이 큰 기술이다. 양자 폭포 레이저의 각 층 안의 전자들에서는 단지 특정한 불연속적인 에너지 준위들만이 허용된다. 적합한 전류가 인가되면, 전자들은 하나의 층에서 다른 층으로 점프하는데 이때 각 단계에서 빛의 형태로 에너지를 방출한다.

      기초 개념은 1971년 루돌프 카자리노브(Rudolf Kasarinov)와 로버트 수리스(Robert Suris)가 처음 제안했지만 1994년에서야 처음 상용되었다. 피드리코 카파소(Federico Capasso) 와 알프레드 조(Alfred Cho)는 1994년 벨연구소에서 양자연쇄 반응 레이저를 처음 성공적으로 만들어 냈고 레이저를 여러 응용프로그램에 적용시켰다.

    • 우주마이크로파배경복사 우주마이크로파배경복사

      우주 마이크로파 백그라운드 방사선의 발견은 우주의 근원이론인 빅뱅 이론을 증명하는 강력한 증거 중 하나이다.

      1964년, 벨연구소 과학자 아노 펜지어스(Arno Allan Penzias)와 로버트 윌슨(Robert A. Wilson)은 원래 친환경 위성의 활동을 탐지하는데 사용되다가 이 후에는 첫 통신 위성인 테슬라에 사용되었던 감지 장치인 뿔모양 안테나(Holmdel Horn Antenna)로 실험을 하였다. 하지만 이 안테나의 전파는 매우 미약하여 전파를 탐지하기 위해서는 모든 방해요소를 제거해야 한다는 단점이 있었다.

      안테나에 둥지를 만든 비둘기를 ?아 내거나 관련 폐기물들을 처리하는 등 방해 요소를 모두 제거 했음에도 불구하고 계속해서 하늘 전체에서 하루 종일 이상한 윙윙거리는 소음이 감지되었고, 그들은 결국 소음은 은하계 밖에서 비롯된 것이라고 판단하였다.

      프리스턴 대학의 연구원이자 천체물리학자 로버트 헨리 디키(Robert Henry Dicke), 짐 피볼즈(Jim Peebles), 데이비드 윌킨슨(David Wilkinson)은 빅뱅으로 부터 초래되었다고 믿었던 ‘남아있는 방사선’을 조사할 방법을 간구하고 있었다. 물리학자 아노 펜지어스(Arno Allan Penzias)와 로버트 윌슨(Robert A. Wilson)에 의해 발견된 방사선은 프린스턴 연구원들의 예견과 완벽하게 들어맞았다.

      1964년, 펜지어스와 윌슨에 의해 발견된 이론은 벨연구소 공식 석상에서 발표되었고 노벨 물리학상을 받았다.

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  • History

    벨연구소에는 인류의 역사를 바꾼 발명품 및 업적들이 많이 있다. 대표적인 예로는 1947년 발명된 트랜지스터, 1948년 클라우드 쉐논이 발표한 정보이론, 1970년대에는 데니스 리치, 브라이언 커니핸이 만든 C 언어, UNIX 시스템 개발 및 1980년대 C++개발 등이 있다. 가장 최근인 2009년에는 디지털카메라에 필수로 들어가는 CCD(Charged-coupled device)를 발명한 공로를 인정받아 보일과 스미스가 공동으로 노벨상을 수상하였다.

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  • Programs
    Experience in Art and Technology

    Experience in Art and Technology

    9 Evenings

    1966년, 10명의 뉴욕 아티스트, 30명의 벨연구소 과학자들, 엔지니어들이 새로운 기술을 활용하여 획기적인 공연을 만들어 냈다. 공연에는 비디오 프로젝터, 무선음향송신장치, 도플러 소나가 사용되었는데 오늘날에는 흔히 사용되는 기술이지만 1960년대 당시에는 공연에서는 찾아 볼 수 없는 기술이었다. <9 개의 밤: 연극과 공학(9 Evenings: theatre and engineering)>라는 제목의 시리즈 공연은 무대를 기계적으로 움직이기 보다는 전자공학을 이용하여 무대 공간에 영상과 사운드를 결합시킨 실험적 공연이였다. 로버트 라우센버그(Robert Rauschenberg)와 빌리 클뤼버(Billy Kl?ver), 프레드 발트하우어(Fred Waldhauer)가 조직한 E.A.T는 변화하는 현대 사회에서 예술가들의 역할을 증진시키고 기술 변화에서 개인이 소외되지 않도록 하기 위한 목적으로 설립되었다.

    노키아 벨연구소는 7월 27일 머리힐에서 60명이 넘는 엔지니어들과 예술인들을 초대하여 E.A.T.의 50주년을 기념했다. 벨연구소는 현재 진행 중인 프로젝트를 선보였는데 어떻게 동작이 음악을 만들어 내고, 5세대 빔포밍과 로봇제어 방법을 선보였던 전시가 어떻게 예술적 자유도를 이끌어 낼 수 있는지를 프로젝트를 통해 보여주었다.

    이번 행사에서는 예술가들과 기술자들이 한자리에 모여 어떻게 예술이 기술을 이끌어 가고 기술이 예술로 하여금 인간의 지각과 경험의 경계를 밀어낼 수 있는지에 대해 논의하였다.

    Human Digital Orchestra

    Human Digital Orchestra

    휴먼 디지털 오케스트라는 디지털 예술의 창조와 생산에 있어 길고 특출한 역사를 갖고 있는 벨연구소에서 자랑할 만한 내력 중 하나이다.

    벨연구소는 1927년 처음으로 장거리 TV 방송을 내보냈다. 1969년에는 대서양을 가로질러 처음으로 위성방송 신호를 송신하였고, 전자결합소자(CCD)를 발명하는 등 고화질 TV 선두주자로 나섰고 또한 MP3와 압축비디오(MPEG)를 규정하는 기준을 만드는데 기여를 했다. 소리 분야에서는 1930년대 초 고성능 스테레오 녹음과 재생을 창안해 냈으며, “재즈 가수(The Jazz Singer)”라는 초기 발성영화생산에 기여했다. 1961년, 최초로 컴퓨터로 만든 노래를 탄생시켰으며 컴퓨터로 만든 그래픽, 예술, 영화 분야에 최초로 발을 들여놓았다. 벨연구소는 기초신호처리 알고리즘과 음악, 비디오에서 오늘날에는 어디에서나 찾아볼 수 있는 하드웨어를 만들어 내기도 했다.

    휴먼 디지털 오케스트라는 예술적 표현과 디지털 커뮤니케이션 기술이 결합된 실험의 한 분야로 이어져오고 있는 공동 연구 작업이다. 휴먼 디지털 오케스트라의 첫 시범은 클로드 섀넌(Claude Shannon) 100주년 학회에서였다. 예술가와 관중들의 움직임에 음악, 연설, 영상이 가미된 멀티미디어적 경험을 선사한 공연이었는데, 관객들이 공연의 참가자로서 모바일 기계나 GPS, 가속도계를 활용하여 음악과, 영상, 음성 등을 컨트롤 할 수 있도록 하는 감각적 요소들을 섞은 공연이었다.

    두 번째로는 2016년 5월 20일, 뉴저지 호보킨에서 열린 프로펠러 축제에서 영국 가수 비티 울프와의 합동 공연이었다.

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  • Nobel prizes
    벨연구소를 빛낸 노벨수상자

    1925년 설립된 세계 최고 수준의 민간 연구개발 기관인 벨연구소는 설립 이래 3만 3000개가 넘는 특허와 7명의 노벨과학상 수상자를 배출했다.

    전화교환기에서부터 전화선 피복, 트랜지스터, 세계 최초의 TV 위성방송 위성인 텔스타, 소니가 상용화한 디지털 카메라용 반도체 CCD, 유닉스와 C+, 광케이블까지 벨연구소에서 개발된 기술들은 20세기의 정보 통신 네트워크시대와 21세기의 커뮤티케이션 시대에 혁신을 일으켰다.

    1927년, 니켈 결정면을 이용한 전자선의 회절을 발견하고 ‘전자의 파동성'을 실증한 클린턴 데이비슨과 1956년, 반도체 자유표면에서의 광효과 발견, 점접합형 트랜지스터 개발의 업적을 세운 윌터 브래튼은 노벨 물리학상을 수상하였다. (트렌지스터의 동작은 진공관과 아주 똑같지만 필라멘트를 가열하기 위한 전류의 공급이 필요치 않다는 장점이 있어 오늘날 보청기와 계산기 전화기에 활용되고 있다.)

    필립 앤더슨은 ‘자기적 성질과 비결정 물질의 물성에 관한 연구’로 1977년 노벨물리학상을 수상하며 고체 물리학계의 대부로 자리잡았고, 그 다음해인 1978년에는 아노 펜지어스로버트 우드로 윌슨이 우주의 기원에 관한 빅뱅이론을 설명할 수 있는 3K의 우주배경복사를 발견한 공로로 노벨 물리학상을 수상하였다.

    조지 스미스윌러드 보일은 디지털 영상 촬영에 쓰이는 전하결합소자를 개발한 공로로 2009년 노벨 물리학상을 수상하였다. CCD의 구조는 매우 단순하면서 독창적인데, 이를 통해 영상을 전자소자의 형태로 높은 효율 및 감도로 저장할 수 있어 오늘날에는 천문학에서 사용되는 망원경과 좁은 구멍을 통해 외과 수술을 하는 장치 등에 쓰이고 있다.

    벨연구소를 빛낸 노벨수상자
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