6G 시대, 빛으로 이동하는 데이터, 광통신의 비밀 이제 스마트폰은 일상에서 떼어놓기 어려운 도구가 되었습니다. 영상을 보고, 메신저로 대화를 나누고, 이메일을 확인하고, AI 서비스에 질문을 던지는 일까지 우리는 하루에도 수없이 많은 데이터를 주고받으며 살아갑니다. 그런데 우리가 화면에서 보는 영상, 메시지, 메일은 과연 어디를 지나 우리에게 도착하는 걸까요? 데이터는 눈에 보이지 않지만, 실제로는 아주 정교한 통신망을 따라 이동합니다. 어떤 구간에서는 전파를 타고 이동하고, 또 다른 핵심 구간에서는 빛으로 바뀌어 먼 거리를 달려갑니다. 이처럼 데이터를 빛 신호로 변환해 전달하는 기술을 광통신이라고 합니다. 머리카락보다 가느다란 광섬유 안에서 빛은 반사되며 이동하고, 그 빛의 신호는 다시 문자, 사진, 영상, AI 데이터로 바뀌어 전 세계를 연결합니다. 알고 보니, 우리가 매일 사용하는 인터넷과 AI 서비스의 기반에는 광통신 기술이 자리하고 있습니다. 6G시대가 가까워질수록 초고속 광통신의 중요성은 더욱 커질 것으로 보입니다. 데이터가 빛으로 바뀌는 순간 광통신의 핵심은 전기 신호를 빛으로 변환하는 것입니다. 이 빛 신호가 광섬유를 따라 빠르게 이동하고, 도착 지점에서는 다시 전기 신호로 변환됩니다. 이후 스마트폰이나 컴퓨터가 이 신호를 해석해 우리가 볼 수 있는 문자, 이미지, 영상으로 보여줍니다. 여기서 핵심은 빛을 멀리, 빠르게, 안정적으로 보내는 것입니다. 이를 가능하게 하는 통로가 바로 광섬유입니다. 초기 통신 기술은 구리선을 통해 전기 신호(0과 1의 디지털 신호)를 보내는 방식이었습니다. 이 방식은 상대적으로 간단하지만 신호가 약해지고, 거리가 멀어질수록 손실이 커진다는 근본적인 한계가 있었습니다. 이러한 제약을 극복하기 위해 1970년대에 광섬유 기술이 개발되었습니다. 광섬유 안에서 빛이 길을 잃지 않는 이유 쉽게 말해 광섬유는 빛이 지나가는 아주 긴 터널입니다. 매우 가느다란 유리 또는 플라스틱 섬유, 이 안에서 빛은 직선으로만 나아가는 것이 아니라, 벽에 부딪히듯 계속 반사되며 앞으로 이동합니다. 이 현상을 전반사라고 합니다. 전반사는 빛이 굴절률이 큰 물질에서 굴절률이 작은 물질로 나아갈 때, 특정 각도 이상에서는 밖으로 빠져나가지 않고 다시 안쪽으로 완전히 반사되는 현상입니다. 이 원리 덕분에 빛은 코어 내에서 계속 반사되며 이동하며, 광섬유가 휘어져도 빛은 손실 없이 계속 전달될 수 있습니다. Q. 와이파이와 광통신은 무엇이 다를까? 같은 인터넷을 쓰게 해주는 기술이지만, 역할이 다릅니다. 와이파이는 무선 LAN 기술로 2.4GHz나 5GHz 대역의 전자기파를 공기 중으로 방사하여 데이터를 전송합니다. 그래서 와이파이는 가정이나 사무실 안에서 스마트폰, 노트북, 태블릿을 무선으로 연결해 주는 등 주로 전파를 이용해 가까운 거리에서 데이터를 주고받을 때 사용됩니다. 와이파이의 장점은 편의성이지만, 장애물로 인한 신호 감쇠와 다른 무선 기기와의 간섭이 발생할 수 있습니다. 반면 광통신은 더 먼 거리에서 대용량 데이터를 이동시키는 데 쓰입니다. 집 밖의 통신망, 도시와 도시를 잇는 네트워크, 국가와 국가를 연결하는 해저케이블, 데이터센터 사이의 연결에는 광섬유 기반 통신이 많이 활용됩니다. 광통신은 전기가 아니라 빛의 신호를 사용하기 때문에 전자기 간섭의 영향을 적게 받습니다. Q. 스마트폰에서 영상을 볼 때도 광통신이 쓰일까? 직접 눈에 보이지 않을 뿐, 대부분의 인터넷 서비스 뒤에는 광통신 인프라가 연결되어 있습니다. 스마트폰에서 영상을 재생하면, 스마트폰은 먼저 와이파이나 이동통신 기지국과 연결됩니다. 이후 데이터는 통신사의 유선망, 인터넷망, 데이터센터를 거쳐 이동합니다. 이 과정에서 장거리·대용량 전송 구간에는 광섬유가 사용됩니다. 즉, 우리가 스마트폰으로 보는 영상은 마지막 구간에서는 전파를 타고 오지만, 그 이전의 장거리 구간에서는 빛을 타고 이동했을 가능성이 높습니다. 국제 인터넷의 혈관, 해저케이블 해저케이블은 바다 밑에 설치된 광섬유 케이블입니다. 대륙과 대륙을 연결하며, 국제 인터넷 통신의 핵심 통로 역할을 합니다. 미국 해양대기청 NOAA는 국제 데이터와 음성 전송의 95% 이상이 해저 광섬유 케이블을 통해 이동한다고 설명합니다. *출처 : NOAA ‘Submarine Cables’ ( 현재 전 세계에는 약 400개 이상의 해저 케이블이 깔려 있으며, 한국도 국제 해저 케이블의 용량이 200Tbps(테라비트)를 돌파했습니다. 이는 약 1,500만 명이 동시에 HD화질(8Mbps) 영상을 시청할 수 있는 용량에 해당합니다. 다가오는 6G 상용화 현재 전 세계 주요국은 2030년 6G 상용화를 목표로 기술 개발에 한창입니다. 6G는 단순히 스마트폰 속도를 더 빠르게 만드는 기술이 아닙니다. 국제전기통신연합 ITU는 6G에 해당하는 IMT-2030이 몰입형 경험, 더 넓은 커버리지, 새로운 협업 형태를 지원할 것으로 전망하고 있습니다. 6G의 특징은 5G의 초고속·초연결성에 인공지능(AI) 기술을 깊숙이 통합한다는 점입니다. 이는 데이터센터 간의 연결 속도가 더욱 높아져야 함을 의미합니다. 한국 정부도 AI와 6G 시대를 대비해 국가 네트워크 인프라를 고도화하는 전략을 발표했습니다. 2025년 발표된 ‘Hyper AI네트워크 전략’에서는 6G 상용화, AI 기지국 확산, 백본망과 해저케이블 확충 등을 통해 국가망을 고도화하겠다는 방향이 제시됐습니다. 출처:정책브리핑 ‘'AI 고속도로' 깐다…6G 상용화·해저케이블 확충 등 국가망 고도화’ ( 6G 상용화를 위해서는 더 빠른 기지국, 더 똑똑한 AI 네트워크, 더 촘촘한 무선망뿐 아니라, 그 뒤를 받치는 광통신망의 확장이 함께 필요합니다. 우리는 인터넷을 사용할 때 데이터를 눈으로 볼 수 없습니다. 그래서 영상, 메시지, 메일, AI 답변이 마치 공기 중에서 바로 도착하는 것처럼 느껴집니다. 광통신은 우리가 매일 사용하는 인터넷, 영상 스트리밍, 클라우드, AI 서비스의 보이지 않는 기반입니다. 대한민국 과학문화포털 사이언스올은 과학기술진흥기금 및 복권기금의 재원으로 제작되어, 우리나라 과학기술 발전과 저소득·소외계층의 복지 증진에도 기여하고 있습니다.

자율주행 대중교통의 시대, LiDAR의 등장 최근 도심 한복판에서 운전대 없는 버스가 승객을 태우고 달리는 모습을 본 적이 있으신가요? 영화 속 상상이 현실이 된 듯한 자율주행 대중교통 테스트 운행이 활발히 진행되며, 자율주행 상용화 시대가 성큼 다가왔습니다. APEC 손님맞이 '자율주행 셔틀'로…"AI로 알아서 척척" Ⓒ연합뉴스TV 국토교통부에서 추진한 '자율차 시범운행지구 서비스 지원사업'에 따르면 서울, 경기(판교·안양), 충남 천안, 경북 경주, 경남 하동, 세종, 제주 등 전국 7개 지자체에 자율주행 서비스를 확대하고 있으며, 경주 APEC 정상회의 자율주행셔틀, 서울의 심야 자율주행 택시와 버스 등 다양한 지역에서 일상 속 자율주행이 구체화 되고 있습니다. 이처럼 자율주행차가 스스로 운전하기 위해 가장 필요한 요소는 ‘눈’과 같은 센서 기술입니다. 그리고 그 눈의 역할을 완벽하게 수행하기 위한 핵심 센서가 바로 'LiDAR(라이다)'입니다. LiDAR란? LiDAR(Light Detection And Ranging)는 기술입니다. 사람의 눈이나 일반 카메라는 들어오는 빛의 밝기와 색으로 사물의 형태를 구분하지만, 물체까지의 거리는 명확히 알기 어렵습니다. 반면 LiDAR는 기본적으로 직진성이 강한 레이저 빛을 쏘아 주변 환경의 3차원 입체 형태와 거리를 밀리미터 단위로 매우 정밀하게 그려냅니다. LiDAR 센서에는 회전식과 고정식 모델이 있는데, 자율주행차에는 회전식 다중 빔 방식을 이용해 360도 환경을 실시간으로 매핑하는 방식이 주로 사용됩니다. 레이저가 돌아오는 시간을 재다, LiDAR의 작동 원리 LiDAR가 거리를 재는 핵심 원리는 ToF(Time of Flight, 비행 시간 측정)입니다. 마치 산에서 "야호" 하고 외친 뒤 메아리가 돌아오는 시간을 재어 산과의 거리를 짐작하는 것과 같습니다. LiDAR는 소리 대신 아주 빠른 '빛(레이저)'을 사용하는 것이죠. ① 발사 :센서가 주변을 향해 수 많은 레이저 펄스를 짧게 쏩니다. ② 반사 :이 레이저가 사람, 자동차, 나무 등 물체에 부딪혀 튕겨 나옵니다. ③ 수신 및 계산 :반사되어 돌아온 레이저를 센서가 감지하고, 빛이 왕복하는 시간을 나노초 단위로 측정하고, 빛의 속도를 곱해 물체까지의 거리를 계산합니다. 이렇게 모인 무수히 많은 거리 데이터의 점(point)들이 모여 포인트 클라우드(point cloud)를 이루며, 이것이 주변 사물의 3D 형상을 나타냅니다. 3D 포인트 클라우드 레이저 펄스의 반환 신호로 얻은 3차원 좌표 데이터 집합을 말합니다. LiDAR가 주변 물체로부터 반사된 빛의 왕복 시간을 측정해 여러 개의 점들이 형성되고, 이 점들이 모여 3차원 좌표(x, y, z)로 변환되어 3D 포인트 클라우드를 만듭니다. 즉, 자율주행차는 LiDAR로 생성된 포인트 클라우드를 기반으로 주변 건물과 차량, 보행자 등의 위치를 파악하고 주행 경로를 계획합니다. LiDAR 생성 3D 지도는 자율주행뿐 아니라, 오차 없는 정밀 도로 지도(HD Map)를 구축하거나 문화재 복원, 건설 현장의 토공사 측량 등 정밀한 3D 형상이 필요한 모든 곳에 활용됩니다. 비나 안개가 끼면 LiDAR의 정확도가 떨어질까? LiDAR 기술 역시 빛을 쓰는 센서이므로 비·안개 같은 굵은 빗방울이나 짙은 안개 입자에 레이저 빛이 부딪혀 산란되면, 센서로 돌아오는 신호가 약해지거나 지연될 수 있습니다. 이 경우 인식률이 다소 떨어지므로, 실제 자율주행차 시스템은 LiDAR만으로 완전히 의존하기보다, 레이더(Radar)와 카메라를 함께 이용한 센서 퓨전 방식을 사용합니다. 자율주행을 넘어 일상으로 LiDAR 기술은 자율주행차에 국한되지 않고, 점차 소형화되고 저렴해지며 우리 산업과 일상 곳곳으로 퍼져나가고 있습니다. 🤖로봇청소기 : 최신 로봇청소기 상단에 튀어나온 둥근 센서가 바로 소형 LiDAR입니다. 집안의 구조를 3D로 매핑하여 효율적인 청소 경로를 짜고 가구와 장애물을 요리조리 피합니다. 🗺️드론 매핑 : LiDAR는 사람이 접근하기 어려운 곳을 스캔하는 무인항공기(UAV)에도 이용됩니다. LiDAR 장착 드론은 산림, 고속도로 공사장, 재난지역 등 넓은 영역을 고속 비행으로 단시간에 스캔해 정밀한 3D 지도를 만듭니다. 이러한 기술은 토목·건축 현장에서 측량 시간을 크게 단축시키고, 안전하고 효율적인 현장 관리를 가능하게 합니다. 🏙️스마트시티 : 도시 교통·안전 분야에서도 LiDAR가 핵심 센서로 주목받고 있습니다. LiDAR는 교통 혼잡도, 주차 상황, 보행자 밀도 등을 3차원으로 모니터링하여 도시 물류와 교통 체계를 최적화할 수 있도록 돕습니다. 예를 들어, LiDAR로 작성된 3D 지도를 기반으로 특정 지역의 위험 요소나 인기 지역을 식별하고, 시민 이동 데이터를 분석해 교통체계 개선에 활용할 수 있습니다. 이용해 거리를 재는 LiDAR는 자율주행차의 ‘눈’이자 미래 교통·도시 시스템의 핵심 기술입니다. 향후 LiDAR 센서의 소형화와 저비용화, AI 기반 데이터 처리 기술이 발전하면서 자율주행 상용화 시기가 앞당겨질 것으로 전망됩니다. 또한 로봇, 드론, 도시 인프라 등 다양한 분야에 LiDAR 응용이 확산되어, 일상생활의 안전과 편의를 크게 향상할 것입니다. 대한민국 과학문화포털 사이언스올은 과학기술진흥기금 및 복권기금의 재원으로 제작되어, 우리나라 과학기술 발전과 저소득·소외계층의 복지 증진에도 기여하고 있습니다.

이전까지의 AI가 주로 텍스트를 읽고 쓰는 도구였다면, 최근 AI는 이미지·음성·영상처럼 서로 다른 형태의 정보를 함께 이해하고 생성하는 오감형 AI인, 멀티모달 AI로 빠르게 발전하고 있습니다.

과거의 AI가 우리가 던진 질문에 친절히 답해주는 '똑똑한 챗봇'에 가까웠다면, 이제는 사용자의 의도를 해석해 목표를 정의하고, 필요한 도구를 선택·사용하며, 결과를 확인하고 다시 시도하면서 과업을 끝까지 완수하는 방향인, AI 에이전트로 진화하고 있습니다.

과학과 문화가 만나는 순간을 기록하는 과학문화 매거진 WAVE가 세 번째 이야기를 선보입니다. 이번 호의 주제는 ‘일상’입니다.

WAVE는 매번 하나의 키워드를 중심으로 과학을 이야기하고 있습니다. 이번 2호에서는 ‘공간’ 속에서 펼쳐지는 과학문화의 다양한 모습을 담았습니다.

국내 유일의 과학문화 전문 매거진 과학문화 매거진 WAVE 출간호를 소개합니다.

친애하는 게일 교수님께, 교수님, 안녕하세요. 저는 이번 학기에 《고급물리학 실험》 과목을 수강하려고 하는 한국에서 온 보람이라고 합니다. 졸업 요건 중 전공 필수 과목으로 지정되어 있는 《고급물리학 실험》 교과목에 대해 걱정되는 부분이 있어 연락 드렸습니다. 한국에서 학부 과정을 거치면서 졸업에 필요한 실험 교과목은 모두 이수했지만 독일의 실험 교과목은 공부하기가 상당히 까다롭다는 이야기를 들었습니다. 또 홈페이지에 기재된 빈틈 없는 학습 내용을 살펴본 결과 제가 이 과정을 잘 마칠 수 있을지 자신감이 없어졌습니다. 저와 같이 벽을 느끼는 학생을 위해 이 과정을 잘 알고 계신 교수님께 약간의 조언을 얻고자 합니다. 바쁘신 중에 이 글을 읽어 주셔서 감사드립니다. 존경을 담아, 보람.

차가운 바람이 볼을 스친다. 독일의 11월은 정말로 독특한 분위기를 자아낸다. 낮이 짧아지고 하늘은 흐리며 추위가 슬며시 찾아와 고독한 감정을 불러일으킨다. 특히, 오후 4시 이후로 도시를 빠르게 휘감는 어둠은 이 시기 베를린의 조용하고 차분한 분위기가 더해져 자연스럽게 감정에 몰입하게 만든다. 베를린 중앙역에 도착하자마자 오늘의 목적지인 홀쯔막트(Halzmarkt)로 발걸음을 바삐 옮겼다. 베를린에 자리를 잡고 있는 폴링월즈재단(Falling Walls foundation)은 과학 기술을 산업과 사회로 확산하기 위한 글로벌 허브 역할을 하며, 베를린 장벽이 무너진 이후 ‘다음에 무너뜨려야 할 장벽’ 중 하나로 과학의 접근성을 선택했다

탄소중립 정책 기조 속에서 원자력 에너지의 가치가 재조명되고 있다. 전세계적인 탄소중립 기조와 신재생에너지의 간헐성, 에너지 저장의 기술적인 한계, 전쟁 이슈 등으로 안정적인 에너지 공급의 중요성은 더욱 높아지고 있다. 최근에는 전통적인 원자로보다 더 작은 발전 출력을 갖는 차세대 원자로 SMR(Small Modular Reactor, 소형모듈원자로)에 대한 관심이 높아지고 있다. 원자력 발전과 함께 SMR이 주목되는 이유는 무엇이며, 우리가 앞으로 맞이할 미래 산업에서 어떤 영향을 미치게 될까?