POSTECH 노준석 연구팀, 메타물질 설계에 최적화된 초고속 시뮬레이션 프로그램 개발·온라인 무료 배포

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[시사뉴스 정은주 기자] POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 연구팀이 빛을 자유자재로 조절해 모습을 숨기거나 정보를 암호화하고, 입체 동영상을 광속으로 전달할 수 있는 물질인 ‘메타물질’을 설계할 수 있는 최적화된 시뮬레이션 프로그램을 개발, 무료로 배포했다.

POSTECH 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 윤관호 박사(현 서울과학기술대학교 생산시스템 및 설계공학과 조교수) 연구팀이 메타물질 설계에 최적화된 시뮬레이션 프로그램을 개발 및 온라인을 통해 무료로 배포했다. 가격이 비싸고 계산 안정성이 낮은 기존의 상용 전자기파 시뮬레이션 소프트웨어의 한계를 극복하는 연구성과로, 수리물리 및 컴퓨터공학 분야 세계적인 학술지 컴퓨터 피직스 커뮤니케이션즈(Computer Physics Communications) 온라인판에 소프트웨어 패키지와 함께 소개됐다.

메타물질이란 자연에 존재하는 원자를 모사한 인공원자로 이루어진 새로운 물질로 기존의 물질이 제공하지 못하는 음굴절 및 초고굴절 등 다양한 광 특성을 자유자재로 제어할 수 있다. 이런 특성 때문에 메타물질을 이용해 초박막 평면렌즈, 고해상도 홀로그램, 투명망토와 같은 이전에 없던 새로운 광학 기기를 구현하기 위한 연구가 전 세계적인 관심을 받고 있다.

사람의 눈에 보이는 가시광선에서 작동하는 메타물질의 경우 1마이크로미터 이하 수백 나노미터 크기의 구조체(이하 ‘나노구조체’)의 규칙적인 배열을 통해 제작된다. 이런 메타물질을 설계하기 위해서는 원하는 광특성에 대응하는 개별 나노구조체의 형상을 계산해야 하지만, 이에 대한 수학적인 해가 아직 밝혀지지 않았기 때문에 메타물질 연구 분야에서는 이에 대한 근사적인 해를 구할 수 있는 수치해석 프로그램을 사용하여 메타물질을 설계하고 있다.

이제까지 메타물질 설계에는 주로 FDTD(Finite-Difference Time-Domain method)에 기반한 상용 전자기파 시뮬레이션 프로그램이 사용되고 있으며, 이는 메타물질뿐만 아니라 여러 가지 전자기 관련 시뮬레이션에 광범위하게 사용할 수 있는 범용 프로그램이다.

그러나 FDTD 기반의 프로그램을 메타물질 설계에 사용할 경우 계산 시간이 오래 걸리고 계산 안정성이 낮아 결과의 신뢰도가 떨어지며 메타물질 설계를 위해서는 복잡한 후처리 계산이 요구된다는 한계가 있다. 또한 이러한 프로그램은 상용 소프트웨어로써 가격(라이선스 비용)이 비싸기 때문에 재정적인 여유가 없는 연구자는 사용이 어렵다.

이에 연구팀은 RCWA(Rigorous Coupled-Wave Analysis)를 통해 메타물질 설계에 최적화된 오픈소스 전자기 시뮬레이션 프로그램 'MAXIM'을 개발했다. RCWA는 주기적으로 배열된 나노구조체의 광특성 계산에 특화된 계산 방법으로써 계산 속도가 빠르고 계산 안정성이 높기 때문에 기존 FDTD 프로그램(Lumerical)의 한계를 극복할 수 있다. 또한 MAXIM은 메타물질 설계에 필요한 결과 값을 자동으로 계산하여 제공하기 때문에 복잡한 후처리 계산 없이 메타물질 설계에 필요한 데이터를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

연구팀은 여러 가지 메타물질의 광특성을 MAXIM과 상용 FDTD 프로그램으로 계산하여 비교했다. 그 결과 일반적인 메타물질에 대한 두 프로그램의 계산 결과 차이는 1% 이내로, MAXIM을 통한 계산 결과의 높은 신뢰도를 검증했다.

뿐만 아니라, 연구팀은 메타물질 연구를 위해 이를 온라인상에 무료로 배포해 누구나 이용할 수 있도록 공유했다.

MAXIM은 윈도우 상에서 일반적인 프로그램과 같이 아이콘을 더블클릭함으로써 실행할 수 있고 시뮬레이션 환경을 한눈에 관찰할 수 있는 직관적인 GUI를 가지고 있기 때문에 누구든 쉽게 사용이 가능하다.

노준석 교수는 "MAXIM은 오픈소스 소프트웨어임에도 불구하고 상용 소프트웨어에 상응하는 수준의 GUI와 계산 정확성을 제공하기 때문에 프로그래밍에 대한 지식이 없는 일반인도 쉽게 사용이 가능해 접근성이 매우 높다"고 소개했다.

또한, "MAXIM은 파이썬으로 제작되어 LGPL(Lesser General Public License) 라이센스를 통해 무료로 배포되기 때문에 재정적인 어려움이 있는 연구자들도 자유롭게 사용할 수 있어 메타물질 분야의 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다"고 말했다.

현재 개발돼 배포된 MAXIM은 메타물질 연구에는 바로 활용될 수 있으며, 연구팀은 앞으로도 MAXIM에서 계산 가능한 경계조건을 다양화하고 인공지능 기반의 최적화 및 병렬계산 등 최신 알고리즘을 적용해 메타물질 뿐만 아니라 광범위한 전자기 시뮬레이션이 가능한 범용 전자기 시뮬레이션 프로그램으로 개발해 나갈 계획이다.

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업, 글로벌프론티어사업, 미래소재디스커버리사업, RLRC 지역선도연구센터 사업, 교육부BK21 Four(4단계 두뇌한국21) 사업의 지원을 받아서 수행됐다.

김민석 국무총리 후보자 인준안 국회 본회의 통과

[시사뉴스 홍경의 기자] 김민석 국무총리 후보자에 대한 인준안이 3일 국회 본회의를 통과했다. 국회는 이날 오후 국회에서 열린 제426회 국회(임시회) 제4차 본회의에서 김 후보자 임명동의안을 표결에 붙였고 출석의원 179명 중 찬성 173명, 반대 3명, 무효 3명으로 가결됐다. 이로써 김 후보자는 이재명 정부의 초대 국무총리로 임명될 예정이다. 김 의원은 임명동의안이 가결되자 동료 의원들로부터 축하를 받았다. 민주당(167석)을 비롯한 범여권은 의석 수 과반을 확보하고 있어 국민의힘의 동의 없이도 김 후보자의 인준안 단독 처리가 가능했다. 현행법상 국무총리 임명동의안은 본회의 재석 의원 과반 찬성으로 통과된다. 국민의힘은 이날 표결에 불참하고 본회의장 앞 로텐더홀에서 '불법! 무능! 부적격 김민석' '스폰의혹 배추투자 김민석은 사퇴하라' '묻지마식 의회폭주 민주당식 협치파괴' 피켓을 들고 규탄했다.

'3%룰' 포함 상법개정안 국회 본회의 통과

[시사뉴스 홍경의 기자] '3% 룰'이 포함된 상법개정안이 3일 여야가 합의로 국회 본회의를 통과했다. 국회는 이날 오후 본회의에서 이같은 내용의 상법개정안을 상정해 재석 272명 중 찬성 220명, 반대 29명, 기권 23명으로 통과시켰다. 김민석 국무총리 후보자 임명동의안 표결에 불참했던 국민의힘은 상법개정안 표결에 맞춰 본회의장에 돌아왔다. 민주당 주도로 추진된 상법 개정안은 이사의 충실 의무 대상을 기존 회사에서 '회사 및 주주'로 확대하고 사외이사를 독립이사로 전환하는 내용이 골자다. 자산 2조원 이상 대규모 상장사에 전자주주총회를 도입하고 사외이사인 감사위원을 선출할 때 주주의 합산 의결권을 3%로 제한하는 '3% 룰'도 포함됐다. 현재는 사내이사를 감사위원으로 선출할 때만 '3% 룰'을 적용했는데 이를 확대한 것이다. 상법 개정안은 지난 3월 민주당 주도로 국회 본회의를 통과했지만 당시 대통령 권한대행이던 한덕수 전 총리가 재의요구권(거부권)을 행사하면서 폐기된 바 있다. 하지만 이번에는 법제사법위원회 법안심사1소위원회부터 이날 법사위 전체회의, 본회의까지 모두 여야 합의로 상법을 처리했다. 여야의 견해 차가 좁혀지지 않은 ▲대규모 상장사 집중투표제 도입 ▲감사위원 분리선출 확대 등은 공청회 등을 열어 더 논의하기로 했다. 국회 법제사법위원회 소속 박균택 민주당 의원은 제안설명을 통해 "상법개정안은 이사가 총 주주의 이익을 보호하며 전체 주주의 이익을 공평하게 대우하도록 규정하고 전자 주주총회를 현장과 병행할 수 있도록 하는 내용"이라며 "여야의 합의를 거쳐 1500만 명 소액 주주의 기대를 담아 만들었다"라고 했다. 우원식 국회의장은 "어려운 쟁점이 있었던 법안"이라며 "여야가 합의해 줘서 매우 감사하다"고 말했다.

이 대통령 "민생회복지원금 추가 지급 계획 없어…재정 상황 녹록치 않아"

[시사뉴스 홍경의 기자] 이재명 대통령이 3일 민생회복 지원금의 추가 지급 가능성에 대해서 "또 할 것인지의 문제는 그때 가서 봐야 한다"며 "일단은 재정상황이 또 지급할 만큼 녹록치가 않다"고 말했다. 이 대통령은 이날 청와대 영빈관에서 취임 30일을 맞아 열린 기자회견에서 '민생지원회복금을 통한 기대효과가 부족하다고 생각될 때는 추가적으로 지급할 생각도 있느냐'는 질문에 "추가로 할 계획은 없다"며 이같이 답했다. 그는 "(민생회복 지원금 지급은) 내수진작을 위한 조치가 분명하다"며 "코로나19 때 경기도에서 선제적으로 10만원을 지역화폐로 지급한 경험이 있다. 그 후 정부에서도 이어서 한 번 했는데 정부 연구기관 조사에 의하면 자영업이 체감하는 지방 경제에서 상당히 효과가 있었다고 한다"고 설명했다. 이어 "경험상으로 보면 지금 골목경제가 너무 안 좋다"며 "마치 저수지로 보면 아주 깊은 부분은 좀 가물어도 견딜 수 있지만 대부분 얕은 부분은 피해가 너무 크다. 회생 불가능하게 될 수도 있다"고 했다. 그러면서 "그런 측면에서 지금 현재 재정상황, 부채상황, 경제상황 이런 것들을 다 고려해서 나름 (민생회복 지원금 지급을) 정한 것이고 효과는 일반적으로 평가되는 것보다는 높을 것"이라고 강조했다. 이 대통령은 "약간의 마중물을 부어주면 (경제의) 선순환이 시작되지 않겠나라고 생각하고 다시 억지로 해야 되는 상황이 안 되게 만드는 것도 정부가 해야 할 일이라고 생각한다"고 덧붙였다.

美 관세 영향에도 수출 4.3% 증가한 598억 달러…6월 역대 최대

[시사뉴스 홍경의 기자] 6월 수출이 1년 전보다 4.3% 증가한 598억 달러(80조7898억원)을 달성했다. 지난달 수출이 전년과 비교해 4.3% 증가하며 한 달만에 플러스(+)로 반등했다. 미국의 관세 조치에 따른 영향과 글로벌 통상환경 불확실성 확대에도 우리나라 수출 1위 품목인 반도체 수출이 늘어나며 전체 수출 증가를 견인했다. 반도체의 경우 고대역폭메모리(HBM)와 더블데이터레이트(DDR)5 등 고부가 메모리 반도체 수요가 견조한 모습을 보여주며 사상 최대 실적을 기록하며 4개월 연속 플러스 흐름을 이어갔다. 미국의 자동차에 대한 25% 품목별 관세 부과에도 자동차 수출은 반등세를 보였다. 6월 자동차 수출은 전년대비 2.3%를 기록하며 3개월만에 반등했고 역대 최초로 5개월 연속 60억 달러 이상 수출액을 기록했다. 1일 산업통상자원부가 발표한 '6월 및 상반기 수출입동향'에 따르면 수출은 1년 전보다 4.3% 증가한 598억 달러(80조7599억원), 수입은 3.3% 증가한 507억2000만 달러(68조4973억원)을 기록한 것으로 나타났다. 무역수지는 전년동월대비 8억2000만 달러 증가한 90억8000만 달러 흑자를 달성했다. 2018년 9월 96억2000만 달러로 무역수지 흑자를 달성한 이후 최대 규모의 흑자를 기록한 것으로 집계됐다. 올해 무역수지는 1월 18억 달러 적자를 기록했지만 2월부터 6월까지 5개월 연속 흑자를 보이며 상반기 무역수지는 278억 달러 흑자로 전년대비 48억 개선됐다. 수출은 미국의 관세 조치에 따른 영향에도 불구하고 역대 6월 중 최대실적을 달성했다. 우리나라는 올해 1월 전년대비 10.1% 감소한 492억 달러의 수출액을 기록한 뒤 2월까지 523억 달러(0.4%), 3월 581억 달러(2.8%), 4월 581억 달러(3.7%)를 기록한 뒤 5월엔 573억 달러(-1.3%)로 마이너스를 기록했지만 한 달만에 반등했다. 일평균 수출은 28억5000만 달러로 전년동월대비 6.8% 증가했다. 일평균 수출액은 1월 7.8%, 2월 -6.4%, 3월 5.1%, 4월 -0.8%, 5월 1.0% 등 등락을 보였지만 6월엔 조업일 대비 수출액이 역대 1위 실적을 경신했다. 15대 주력 수출 품목 중 7개 품목 수출이 증가한 것으로 집계됐다. 최대 수출 품목인 반도체 수출은 D램 고정가격이 반등한 가운데 HBM 등 고부가 메모리 수출 호조세도 지속되면서 149억 달러(11.6%)로 사상 최대 실적을 기록하면서 4개월 연속 플러스 흐름을 이어갔다. 컴퓨터SSD 수출은 15.2% 증가한 13억3000만 달러로 2개월 연속 증가했다. 자동차는 전년대비 2.3% 증가한 63억 달러 수출액을 올리며 역대 6월 중 최대실적을 기록했다. 대미 수출 감소에도 불구하고, 유럽연합(EU) 수출이 전기차를 중심으로 호조세를 보이는 가운데 중고차 수출이 6억7000만 달러(67.9%)로 증가하면서 역대 최초로 5개월 연속 60억 달러를 올렸다. 바이오헬스는 바이오 의약품 수출 증가세에 힘입어 지난해보다 54% 늘어난 11억1000만 달러의 수출액을 기록하며 5개월 연속 증가세와 6월 중 역대 최대 실적을 달성했다. 선박 수출도 63.4% 증가한 25억 달러를 기록하면서 4개월 연속 증가했다. 석유제품·석유화학 수출은 각각 36억2000만 달러(-2.0%), 33억6000만 달러(-15.5%)를 기록한 것으로 집계됐다. 트럼프 행정부 출범 이후 저유가 기조가 이어짐에 따라 품목 가격이 급락하면서 감소 흐름을 지속했다. 15대 주력 수출품목 외 호조를 보이고 있는 품목도 있었다. 농수산식품과 화장품의 경우 전년동월대비 각각 7.7%, 22.0% 증가한 10억3000만 달러, 9억5000만 달러로 역대 최대 실적을 기록했다. 전기기기는 지난해 5월 대비 14.8% 늘어난 15억8000만 달러의 수출액을 올렸다. 지역별로 살펴보면 9대 주요시장 중 7개 지역에서의 수출이 감소했다. 미국의 경우 최대 수출품목인 자동차 수출이 줄어들면서 전년대비 0.5% 감소한 112억4000만 달러를 기록했다. 중국은 최대 수출품목인 반도체와 석유화학 수출이 줄어들며 2.7% 감소한 104억2000만 달러의 수출액을 올렸다. 아세안은 반도체·선박·철강제품을 중심으로 수출액이 늘어나며 전년동월대비 2.1% 증가한 97억6000만 달러를 기록했다. EU는 자동차·차부품, 선박, 석유제품 수출이 증가하면서 14.7% 증가한 58억 달러의 수출액을 올리며 4개월 연속 플러스를 달성했다. 인도 수출은 2.3% 증가한 15억9000만 달러를 기록, 역대 6월 중 최대실적을 기록했고 CIS 수출은 18.5% 증가한 11억 달러로 4개월 연속 증가했다. 이외에도 중남미 24억 달러(3.3%), 일본 25억 달러(3.0%), 중동 19억 달러(14.8%) 등을 기록했다. 9대 주요 지역 외에도 주요 반도체 수출국인 대만으로의 수출은 전년 대비 31.0% 증가한 43억4000만 달러로 역대 6월 중 최대실적을 기록한 것으로 집계됐다. 올해 상반기 수출은 3347억 달러로 전년대비 0.003% 감소한 것으로 집계됐다. 조업일수를 고려한 일평균 수출은 2.3% 증가한 25억6000만 달러를 기록했다. 수입은 3069억 달러로 1.6% 감소했고 무역수지는 278억 달러 흑자로 전년 대비 48억 달러 개선됐다. 상반기에는 15대 주요 수출품목 중 5개 품목 수출이 증가했다. 반도체는 733억 달러(11.4%), 무선통신 75억 달러(8.5%), 컴퓨터 59억 달러(12.6%), 선박139억 달러(18.8%), 바이오헬스 82억 달러(11.0%) 등으로 나타났다. 양대 수출품목인 자동차는 올 상반기 364억 달러(-1.7%)의 수출액을 올렸다. 미국의 관세 조치 및 현지 전기차 생산 본격화 등에도 불구하고 하이브리드차 수출이 호조세를 보이며 감소폭은 제한적이었다. 상반기 미국 수출은 3.7% 감소한 622억 달러를 기록했다. 수입은 0.7% 증가하면서 흑자 규모는 263억 달러로 전년대비 26억 달러 축소됐다. 중국 수출도 최대 수출품인 반도체 수출 감소로 4.6% 감소한 605억 달러를 기록했다. 안덕근 산업부 장관은 "올해 상반기 우리 수출은 미국의 관세 조치, 경기 회복세 둔화, 중동 사태 등 전례 없는 글로벌 통상·무역 환경의 불확실성에도 불구하고 전년 수준을 유지했다"며 "새 정부가 출범한 6월에는 역대 6월 중 최대실적을 기록하면서 플러스로 전환된 것은 치열하게 시장·품목 다변화에 노력한 결과"라고 평가했다.

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