중소기업 연구원에서 노벨물리학상을 수상하기까지의 감동적인 스토리

무명의 한 과학자가 고휘도 청색 LED라는 반도체조명 제조기술의 마지막 퍼즐을 짜맞췄다고 발표하면서 세상을 놀라게 했다. 100년 이상 지속적으로 사용되고 있는 에디슨의 백열전구를 구시대의 유물로 전락시킨 것과도 같은 그의 성과는 전 세계 물리학자와 전자회사 최고의 두뇌들이 30여 년을 매달려 해결하고자 고군분투하던 것이었다. 그 발표 전까지 그의 존재를 아는 사람은 거의 아무도 없었다. 그는 그 흔한 박사학위조차 하나 없는 지방대학 출신의 중소기업 연구원에 불과했다. 이 책은 고휘도 청색 LED를 개발하여 인류를 위한 새로운 빛의 시대를 열면서 2014년 노벨물리학상을 수상한 혁신적인 그 과학자 나카무라 슈지의 숨겨진 이야기다.

서구 언론인으로서 그를 최초로 인터뷰한 과학기술 분야의 저명한 저널리스트 밥 존스턴은 나카무라의 협조와 독점 인터뷰를 통해 나카무라 슈지라는 한 인물과 조명기술 혁명의 과정과 그 역사를 심도 있게 추적하며 흥미롭게 서술하고 있다. 일본에서도 외진 시골에 있는 니치아화학공업 입사와 전폭적인 지원을 아끼지 않았던 오가와 노부오 사장의 만남, 피땀을 흘리고 눈물을 삼키며 자신만의 방식으로 청색 LED를 연구해온 과정, 오가와 에이지 신임사장과의 갈등과 좌절, 20년간 몸담았던 니치아를 그만두고 미국 캘리포니아대학교(UCSB) 교수로 떠날 수밖에 없었던 상황, 기업비밀 누설과 특허권 양도, 그리고 특허 대가를 둘러싸고 니치아와 계속된 지루한 법정 소송, 새로운 빛의 세상을 만들기 위한 미국에서의 연구 활동들에 이어 반도체 조명산업의 주역들과 벌여온 치열한 각축전 등 조명혁명의 역사와 나카무라 슈지의 삶이 함께 어우러지며 한 편의 대서사시처럼 펼쳐진다.

나카무라 슈지와 LED 조명기술의 혁명

LED는 현존하는 조명기술 중에서 가장 효율이 높다. 고휘도 청색 LED의 개발은 가히 혁명적인 사건이었다. 그 조명혁명의 중심에 나카무라 슈지가 있었고, 그는 지금도 새로운 조명의 역사를 써오고 있다. 1993년 11월 29일 그가 고휘도 청색 LED를 개발했다는 소식은 세계를 충격에 휩싸이게 했다. 쉽사리 믿을 수 없다는 분위기였다. 발명가라는 사람은 이름조차 제대로 알려진 적이 없었을 뿐더러 그 흔한 박사학위도 이렇다 할 경력도 없는 서른여섯 살의 한 기술자에 불과했다. 그가 근무하고 있던 니치아화학은 일본에서도 아주 외진 시골인 시코쿠 섬의 이름 없는 조그마한 회사로, 그는 그곳에서 혼자 격리된 채 연구를 했다고 한다. 청색 LED 개발 이후에도 그는 LED 분야의 난제들을 하나하나 해결해 나갔다. 고휘도 청색 LED에 이어 고휘도 진녹색 LED를 개발해 삼원색을 완성하고, 차세대 고화질 DVD 플레이어에 적용되는 청자색 레이저를 개발했다. 하나같이 결점이 없을 정도로 뛰어난 발명품들이었다. 애리조나주립대학교 페르난도 폰스 물리학과 교수가 “나카무라처럼 타의 추종을 불허할 정도로 독보적인 사람은 처음 봅니다. ……탁월한 기술자가 이루어낸 정말 놀라운 성과입니다.”라고 극찬할 정도로 나카무라 슈지는 LED 조명을 통해 숨 막힐 정도로 빠르게 새로운 빛의 시대를 열어왔다. 이러한 공로를 인정받은 나카무라는 2014년 전자공학자로서는 드물게 일반적으로 기초 이론을 확립한 과학자에게만 주는 것으로 알려진 노벨물리학상을 수상했다.

인류를 위한 새로운 빛의 시대를 연 LED

2014년 10월 7일 스웨덴 왕립아카데미는 나카무라 슈지에게 노벨물리학상을 수여하면서 “백열전구가 20세기를 밝혔다면 21세기는 LED 조명이 세상을 밝힐 겁니다.”라고 강조했다. 그 말은 곧 토머스 에디슨이 발명하여 1879년에 빛의 시대를 연 이래 지금도 지속되고 있는 백열전구 시대의 종말을 고하는 것이었다. 유리구 속에 필라멘트를 넣어 만든 백열전구는 에너지를 소비하면서도 그 에너지의 95퍼센트를 빛이 아닌 열로 낭비한다. 뿐만 아니라 얼마 지나지 않아 필라멘트가 끊어지므로 수명이 짧다. 반면 LED 조명은 반도체 물질을 원자 두세 개 정도의 두께로 층층이 쌓아 만든 것으로 거의 열이 나지 않는다. 전력소비도 20퍼센트에 불과하고 구조적으로 매우 튼튼해서 부서질 염려도 거의 없다. 수명도 10만 시간이나 되어 조명을 24시간 켜놓지 않는다면 사실상 영구적으로 사용할 수 있을 정도다. 전 세계 전력소비량의 4분의 1을 차지하는 조명을 LED로 교체하면 엄청난 전력을 절약할 수 있으며, 그로 인해 발전소 건설비용이나 화석연료 사용을 절감할 수 있고 탄소배출양도 줄일 수 있다. 이처럼 LED 조명은 지구 온난화를 막는 데도 효과적이며 형광등과 달리 수은 같은 독성물질이 없기 때문에 지하수를 오염시키지도 않고 인체에도 전혀 해롭지 않은 친환경적인 도구다. 단파장 자외선을 이용한 살균력이나 어둠 속에서 고통 받는 제3세계 국가까지 빛을 공급할 수 있기 때문에 LED는 곧 인류를 위한 조명으로 평가받고 있다.

지금 세계는 반도체 조명의 시대

나카무라 슈지는 조명 분야에서의 공헌뿐 아니라 특허권과 관련된 니치아화학공업과의 오랜 법정 싸움 과정에서 개인과 회사 간의 권리관계를 확립하는 등 일본 기업의 관행을 깨는 데도 중요한 역할을 했다. 그는 니치아화학공업과 소송이 마무리된 이후에 캘리포니아대학교 샌타바버라 캠퍼스(UCSB)의 더 나은 연구 환경에서 반도체 조명의 시대를 본격적으로 열어가기 시작했다. 에너지 효율 기준을 강화해 반도체 조명을 권장하고 보조금을 적극 지원하는 등 세계 각국에서도 관심을 기울이며 사업에 참여하기 시작했다. 사실 반도체 조명은 스마트폰, 태블릿, 노트북 같은 IT기기를 비롯해 자동차, 선박 등 우리의 거의 모든 일상, 즉 인류의 삶 자체를 바꿔놓고 있다. 나카무라는 UCSB에 전 세계 조명기업이 참여하는 컨소시엄인 반도체 조명 및 에너지 전자공학센터를 설립했다. 또한 연구의 어려움과 천문학적 비용 때문에 누구도 엄두를 내지 않던 GaN-on-GaN LED 개발을 위해 ‘소라(Soraa)’라는 스타트업을 설립해 차세대 LED 개발을 목표로 ‘LED 2.0’ 프로젝트를 수행하고 있다. 2012년에는 그 연구결과의 제품을 발표함으로써 세상을 또 한 번 놀라게 했다. 나카무라의 조금은 무모하고 용기 있는 도전에 자극을 받은 창조적인 기업가들이 새로운 조명제품을 속속 출시하고 있으며 ‘지능형 조명’이라는 말이 유행어가 될 정도로 수많은 스타트업들이 디지털 방식의 조명제어기술 연구에 뛰어들었다. 지금도 조명기술의 혁명은 시작되고 있으며, 앞으로도 LED 분야에서는 수많은 혁신이 일어날 것이다.

추천의 글

나카무라 슈지의 이야기는 그 자체로 사람들의 관심을 끌 만큼 흥미로우며 밥 존스턴의 글 또한 독자를 실망시키지 않는다. 무엇보다 꿈을 이루기 위해 나카무라 자신만의 원칙과 신념으로 연구에만 매진했던 일과 그 역경의 과정들이 아주 상세하고 명쾌하게 그려진다. 나카무라만이 아니라 한 해 수백억 달러 규모 이상으로 성장한 반도체 조명산업의 주역들 역시 빠짐없이 거론되며 LED 조명의 역사가 하나하나 펼쳐진다. 지금도 끊임없이 발전하고 있는 최첨단 기술에 관한 극적인 이야기들이 말로 다 못할 만큼 흥미진지하다.
－《IEEE 스펙트럼IEEE Spectrum》

에디슨을 꿈꾸는 사람들에게 교훈이 될 만한 나카무라 슈지의 발명 이야기! 대중적으로 잘 어울릴 것 같지 않은 난해한 과학을 지금 세상을 휩쓸고 있는 LED 조명혁명의 주역인 나카무라 슈지라는 한 과학자의 삶을 통해 열정적으로, 그리고 누구나 쉽게 이해할 수 있는 언어로 다루고 있다.
－《파이낸셜 타임스Financial Times》

우리가 세상을 보는 방식을 근본적으로 바꾼 반도체 조명의 역사를 철저하게 분석하고 폭넓게 설명한 책이다.
－《데일리 요미우리The Daily Yomiuri》

나카무라가 거둔 성과는 한둘이 아니다. 그의 천재성, 그리고 불가능을 가능으로 바꾼 연구성과는 반도체 연구사에 기록된 다른 위대한 업적만큼이나 감동적이다. 그는 자신의 연구성과를 대부분 문서로 기록했다. 하나같이 정말 놀라운 기록이었다. 1991년부터 1999년까지 나카무라는 146개 논문을 혼자 또는 공동으로 썼고 여섯 권의 책을 혼자 쓰고 열 권의 책을 공동으로 썼다.
－과학전문 저널리스트 글렌 조페트(Glenn Zorpette)