권위 있는 상의 대표격인 노벨상. 매년 발표될 때마다 세간의 주목을 끌다가도 생소하고 어려운 연구 주제가 대부분이라 이내 잊혀지곤 하는데, 마침 지난해 노벨물리학상의 연구 주제는 필자의 전공인 안과의 시력교정 수술과 관련이 있어 반가운 마음에 소개하고자 한다.
연구의 주인공은 올해 노벨물리학상 공동수상자인 제라드 무루(74) 교수와 도나 스트리클런드(59) 교수다. 1985년에 미국 로체스터대에서 박사 과정을 밟은 스트리클런드 교수는 지도교수이던 무루 교수와 함께 레이저 물리학 분야의 논문을 발표했는데, 이 연구가 노벨상으로까지 이어지게 됐다.
이 두 교수의 업적을 소개하기 전에 우선 레이저에 대한 이해가 필요하다. 1960년 세상에 첫선을 보인 레이저는 사방으로 퍼지는 자연의 빛과는 다르게 한 방향으로 모아서 강하게 증폭시킨 인공의 빛으로, 인간이 빛을 활용하는 가장 훌륭한 방법이라고 일컬어지고 있다.
레이저 중에서도 특히 짧은 주기로 빛을 끊어서 내보내는 ‘펄스 레이저’는 순간적으로 높은 에너지를 낼 수 있어 그 효용이 높아 많은 연구자가 레이저광의 출력(세기)을 점진적으로 높여왔다. 하지만 출력을 높이면서 레이저 증폭기 자체가 손상되는 문제에 부딪히면서 레이저 기술은 한동안 정체기에 접어드는데, 바로 무루 교수와 스트리클런드 교수가 그 해결책이 찾은 것이다. 두 연구자는 ‘처프 펄스 증폭(CPA)’이라는 기술을 고안해서 좀 더 강력한 고출력 펄스 레이저를 만드는 데 성공했다. 이 기술은 ‘레이저 물리 분야에 혁신을 일으킨 기술’이라고 평가되면서 지금까지도 레이저 표준 기술의 하나로 활용되고 있다. 이 기술을 기반으로 현재 1000조분의 1초인 펨토초레이저에서 100경분의 1초인 아토초레이저라는 가히 상상도 하기 힘든 짧은 펄스의 레이저 사용이 가능해졌다.
이처럼 정교해진 레이저는 금속이나 플라스틱 등을 정확히 재단하는 데에도 쓰이는데, 인체에도 마치 투명 플라스틱과 비슷해서 레이저를 활용하기에 안성맞춤인 부위가 있다. 바로 눈의 각막이다. 각막은 콜라겐 섬유층으로 이루어진 투명한 조직이라서 펨토초레이저가 통과할 수 있고, 레이저가 원하는 위치에 도달하면 미세한 크기의 기포가 발생, 팽창하면서 주위 각막 조직을 세밀하게 분리시킬 수 있다. 이 원리를 응용해서 펨토초레이저만으로 각막 내부에 미세한 렌즈 모양을 정확하게 만들 수 있게 되면서 요즘 시력교정술의 추세가 되고 있는 ‘스마일라식’이 탄생한 것이다. 특히 스마일라식은 각막의 표면을 열고 각막을 깎아야만 했던 기존의 라식 라섹에 비해 각막 표면을 열지 않고 수술이 가능해져 각막의 안정성이나 수술 후 회복 속도가 한결 개선됐다.
이처럼 환자의 신체적 부담을 최소화하면서 안전하게 시력교정수술을 가능하게 해준 훌륭한 과학자의 업적에 새삼 경의를 표하며, 이런 첨단의 과학기술의 혜택이 환자에게 온전히 전달되도록 오늘도 수술실에서 한 분 한 분께 최선을 다하고자 다짐해본다.
류규원 누네빛안과 원장
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