1
00:00:00,902 --> 00:00:06,880
닥 에저톤 선생께서 총알이 사과를 뚫고 지나가는 
이 사진으로

2
00:00:06,880 --> 00:00:12,142
경외감과 호기심으로 가득찬 영감을 불어넣어 주셨죠.

3
00:00:12,142 --> 00:00:17,020
겨우 1백만분의 1초 간의 노출입니다.

4
00:00:17,020 --> 00:00:24,327
50년이 지난 오늘날 우리는 백만배는 더 빨리 할 수 있고

5
00:00:24,327 --> 00:00:27,923
백만분의 1초는 커녕

6
00:00:27,923 --> 00:00:29,733
10억분의 1초도 아닌

7
00:00:29,733 --> 00:00:33,168
초당 1조개의 화면을 볼 수 있습니다.

8
00:00:33,168 --> 00:00:37,553
제가 여러분께 새로운 형태의 
사진을 보여드리려고 하는데요

9
00:00:37,553 --> 00:00:39,612
펨토(femto) 사진입니다.
*femto: 1000조분의 1, 즉 1/10^-15

10
00:00:39,612 --> 00:00:44,212
새로운 이미징 기술인데 매우 빨라서

11
00:00:44,212 --> 00:00:49,413
빛이 움직이는 순간을 
느린 그림으로 만들 수도 있습니다.

12
00:00:49,413 --> 00:00:52,151
이런 사진으로, 시선 너머의

13
00:00:52,151 --> 00:00:54,296
사방을 둘러보는

14
00:00:54,296 --> 00:00:56,293
카메라를 만들 수도 있고

15
00:00:56,293 --> 00:01:00,686
X-선을 사용하지 않고도 
우리 몸 안을 들여다 볼 수도 있습니다.

16
00:01:00,686 --> 00:01:06,087
그리고 카메라라고 하는 것에 정말로 도전해 볼 수 있죠.

17
00:01:06,087 --> 00:01:09,598
레이저 지시봉을 1조분의 1초 간격으로

18
00:01:09,598 --> 00:01:12,425
깜빡여 보죠...

19
00:01:12,425 --> 00:01:15,237
그 간격이 몇 펨토초 인데요...

20
00:01:15,237 --> 00:01:17,517
제가 겨우 밀리미터 정도의 폭을 가진

21
00:01:17,517 --> 00:01:19,867
광자 덩어리를 만들어 보겠습니다.

22
00:01:19,867 --> 00:01:22,793
그 정도의 광자 덩어리는, 총알이죠,

23
00:01:22,793 --> 00:01:24,743
빛의 속도로 나아갑니다.

24
00:01:24,743 --> 00:01:29,251
그것은 실제 총알보다 백만배는 빠릅니다.

25
00:01:29,251 --> 00:01:34,157
이제 그 총알과 이 광자 덩어리를 가지고

26
00:01:34,157 --> 00:01:37,330
이 병에다 쏘아보면

27
00:01:37,330 --> 00:01:41,864
광자 덩어리가 병에 부딪히면서 어떻게 부서질까요?

28
00:01:41,864 --> 00:01:46,088
느린 그림으로 보면 빛은 어떻게 보일까요?

29
00:02:06,041 --> 00:02:09,699
이 광경은 --

30
00:02:09,699 --> 00:02:13,918
(박수)

31
00:02:13,918 --> 00:02:16,521
이 전체 광경은

32
00:02:16,521 --> 00:02:19,904
1 나노초도 되지 않는 시간에 일어납니다.
*1 나노초(10억분의 1초)

33
00:02:19,904 --> 00:02:22,240
-- 그건 빛이 이동하는데 걸리는 정도의 시간이죠 --

34
00:02:22,240 --> 00:02:26,740
제가 이 비디오를 100억배 쯤 느리게 해보겠습니다.

35
00:02:26,740 --> 00:02:30,413
그러면 빛의 움직임을 보실 수 있을겁니다.

36
00:02:30,413 --> 00:02:35,034
그런데 코카콜라 회사에서 
이 연구를 지원하지는 않았습니다.(웃음)

37
00:02:35,034 --> 00:02:37,081
자, 이 비디오에는 많은 일들이 일어나고 있는데요,

38
00:02:37,081 --> 00:02:39,443
부분 부분으로 나누어서 
무슨 일이 일어나고 있는지 보여드리죠.

39
00:02:39,443 --> 00:02:42,683
펄스가 병으로 들어갑니다, 총알과 같죠.

40
00:02:42,683 --> 00:02:45,245
광자 덩어리인 이 펄스는 병안에서 움직이다가

41
00:02:45,245 --> 00:02:47,082
그 안에서 퍼져나갑니다.

42
00:02:47,082 --> 00:02:49,313
그 중 일부는 밖으로 새어나가 탁자위로 흩어지기도 하죠.

43
00:02:49,313 --> 00:02:52,100
여러분들은 여기 물결과 같은 파동을 보실 수 있습니다.

44
00:02:52,100 --> 00:02:54,981
광자들 중 상당수는 결국 여기 뚜껑에 도달하고

45
00:02:54,981 --> 00:02:57,895
그리고는 여러 방향으로 폭발하듯 퍼져나갑니다.

46
00:02:57,895 --> 00:02:59,807
보시는 바와 같이, 여기 공기 방울이 있죠.

47
00:02:59,807 --> 00:03:01,473
광자는 그 주변에서 튀어오릅니다.

48
00:03:01,473 --> 00:03:03,947
그와 동시에, 파동은 탁자위를 퍼져나가고

49
00:03:03,947 --> 00:03:05,816
이 위쪽에서 반사되어

50
00:03:05,816 --> 00:03:09,450
여기 병 뒤쪽으로 보이시죠, 몇 장면이 지나면

51
00:03:09,450 --> 00:03:12,352
그 반사과정에 촛점이 맞춰집니다.

52
00:03:12,352 --> 00:03:18,246
실제 총알을 가지고

53
00:03:18,246 --> 00:03:21,647
일정거리를 날아가게 한 후, 느린 그림으로 보면

54
00:03:21,647 --> 00:03:24,196
100억분의 1 배로 느리게 보는거죠,

55
00:03:24,196 --> 00:03:29,921
그럼, 이 광경을 보기 위해서 
얼마나 기다려야 하는지 아시겠어요?

56
00:03:29,921 --> 00:03:34,309
하루? 1주일? 사실 꼬박 1년 걸립니다.

57
00:03:34,309 --> 00:03:38,223
굉장히 지루한 비디오죠 --(웃음)--

58
00:03:38,223 --> 00:03:42,275
실제 총알의 느린 그림이면 말이죠.

59
00:03:42,275 --> 00:03:46,878
정지 화면 사진은 어떨까요?

60
00:03:52,770 --> 00:03:58,122
여러분은 탁자위의 파동을 다시 보시겠는데요,

61
00:03:58,122 --> 00:04:01,035
뒤쪽으로 토마토와 벽이 보이죠.

62
00:04:01,035 --> 00:04:05,259
이건 마치 연못에 돌을 던지는 것과 같아요.

63
00:04:07,197 --> 00:04:11,087
제 생각에는, 이것이 곧 
자연이 사진을 만들어내는 방식입니다.

64
00:04:11,087 --> 00:04:13,674
한번에 1펨토짜리 장면을 찍는거죠

65
00:04:13,674 --> 00:04:19,066
물론 우리 눈은 이런 것들이 집약된 
총체적인 장면을 봅니다.

66
00:04:19,066 --> 00:04:22,192
그런데 여기 토마토을 한번 더 보시면

67
00:04:22,192 --> 00:04:24,708
빛이 토마토를 지나는 순간,

68
00:04:24,708 --> 00:04:27,599
계속해서 빛이 납니다. 어두워지는 순간이 없다는 걸 
아실거에요.

69
00:04:27,599 --> 00:04:31,147
왜 그럴까요? 사실 토마토는 잘 익은거고

70
00:04:31,147 --> 00:04:33,248
빛은 토마토의 내부에서 튀면서 돌아다니다가

71
00:04:33,248 --> 00:04:37,714
1조분의 몇초쯤 지난 후 밖으로 나옵니다.

72
00:04:37,714 --> 00:04:40,347
몇 년후에

73
00:04:40,347 --> 00:04:42,439
펨토-카메라가 휴대전화에 장착되면

74
00:04:42,439 --> 00:04:44,149
여러분들은 수퍼마켓에 가서

75
00:04:44,149 --> 00:04:48,189
과일을 만져보지도 않고 
잘 익은건지 판단하실 수 있을지도 모릅니다.

76
00:04:48,189 --> 00:04:53,519
그러면, MIT의 우리팀은 이 카메라를 어떻게 만들었을까요?

77
00:04:53,519 --> 00:04:55,486
사진가라면 아시겠지만

78
00:04:55,486 --> 00:04:59,547
노출을 짧게하면 빛을 적게 받습니다.

79
00:04:59,547 --> 00:05:01,753
하지만, 짧은 노출보다도 수십억배

80
00:05:01,753 --> 00:05:03,609
빠르게 하면,

81
00:05:03,609 --> 00:05:05,409
빛을 거의 담지 못하죠.

82
00:05:05,409 --> 00:05:07,252
그래서 우리가 총알을 쓴겁니다.

83
00:05:07,252 --> 00:05:09,801
그 광자 덩어리를 수백만번 쏘면서

84
00:05:09,801 --> 00:05:12,908
매우 영리한 방법으로 동기화하여 기록한 것입니다.

85
00:05:12,908 --> 00:05:14,999
기가바이트 정도의 자료를 가지고

86
00:05:14,999 --> 00:05:17,115
제가 보여드린 펨토-비디오를 만들어내려고

87
00:05:17,115 --> 00:05:20,580
계속해서 자료를 짜맞춰 낸겁니다.

88
00:05:20,580 --> 00:05:23,120
그 초기 자료를 가지고

89
00:05:23,120 --> 00:05:26,015
아주 재미있는 방식으로 처리해 볼 수 있는데요.

90
00:05:26,015 --> 00:05:27,856
그렇게해서, 수퍼맨이 날아다니고

91
00:05:27,856 --> 00:05:30,318
어떤 주인공들은 투명이 되기도 합니다.

92
00:05:30,318 --> 00:05:35,416
그러면, 미래에 나타날 영웅은 어떨까요:

93
00:05:35,416 --> 00:05:37,914
벽을 돌아서도 볼 수 있을까요?

94
00:05:37,914 --> 00:05:42,587
문에 빛을 쏘아보자는게 아이디어입니다.

95
00:05:42,587 --> 00:05:45,262
그러면, 빛이 튀어나가 방으로 들어가죠.

96
00:05:45,262 --> 00:05:47,692
그 중 일부는 문에서 반사되어 나와

97
00:05:47,692 --> 00:05:49,199
카메라에 잡힙니다.

98
00:05:49,199 --> 00:05:52,687
그러니까, 저희는 이렇게 잡힌 빛의 
조각을 이용하는 겁니다.

99
00:05:52,687 --> 00:05:55,084
공상 과학 소설이 아닙니다. 
우리가 실제로 만들었거든요.

100
00:05:55,084 --> 00:05:57,468
왼쪽에, 우리가 만든 펨토카메라가 있습니다.

101
00:05:57,468 --> 00:05:59,847
벽 뒤에는 마네킹이 숨겨져 있어요.

102
00:05:59,847 --> 00:06:02,829
이제 우리가 문에다가 빛을 쏘아 산란시켜 보겠습니다.

103
00:06:02,829 --> 00:06:04,777
저희 논문이 네이쳐 커뮤니케이션에

104
00:06:04,777 --> 00:06:06,711
발표되고 나서

105
00:06:06,711 --> 00:06:08,626
nature.com 에도 소개되었고

106
00:06:08,626 --> 00:06:11,189
사람들이 이런 동영상도 만들었어요.

107
00:06:11,189 --> 00:06:17,591
(음악)

108
00:06:17,591 --> 00:06:21,052
저희는 아까 그런 빛의 총을 쏴서

109
00:06:21,052 --> 00:06:24,315
이 벽을 맞히려고 했죠.

110
00:06:24,315 --> 00:06:26,970
왜냐하면 빛은 광자덩어리니까

111
00:06:26,970 --> 00:06:29,267
모든 방향으로 튀어나가거든요.

112
00:06:29,267 --> 00:06:31,515
그러면, 그 중 일부는 여기 숨겨진 마네킹에도 도달할 것이고

113
00:06:31,515 --> 00:06:34,394
거기서 다시 사방으로 퍼져나가면

114
00:06:34,394 --> 00:06:38,080
이번에는 다시, 그 문에 반사되어

115
00:06:38,080 --> 00:06:40,152
퍼진 일부가

116
00:06:40,152 --> 00:06:42,896
극히 미량일지라도 카메라에 되돌아 오게 됩니다.

117
00:06:42,896 --> 00:06:45,180
제일 흥미로운 점은

118
00:06:45,180 --> 00:06:48,926
광자들이 아주 미세한 시간차를 두고 돌아 온다는 것이죠.

119
00:06:48,926 --> 00:06:53,503
(음악)

120
00:06:53,503 --> 00:06:56,320
펨토카메라는 엄청나게 빠른 속도로 감지하게 때문에

121
00:06:56,320 --> 00:06:59,426
아주 특수한 기능이 있어요.

122
00:06:59,426 --> 00:07:02,332
상당한 시간의 정확도를 가졌고 있어서

123
00:07:02,332 --> 00:07:05,850
빛의 속도로 세상을 감지하지요.

124
00:07:05,850 --> 00:07:09,395
이런 방법으로, 우리는 거리, 그러니까
물론, 문까지의 거리 뿐 아니라

125
00:07:09,395 --> 00:07:11,289
숨겨진 물체까지의 거리를 알 수 있습니다.

126
00:07:11,289 --> 00:07:12,884
하지만 어떤 점이 어떤 거리를 나타내는지는

127
00:07:12,884 --> 00:07:15,206
잘 모르죠.

128
00:07:15,206 --> 00:07:18,446
(음악)

129
00:07:18,446 --> 00:07:22,390
레이져를 한줄기 쏴서, 원시 자료를 기록합니다.

130
00:07:22,390 --> 00:07:24,840
화면에 보시는건데요,
특별한 의미는 없어 보이죠.

131
00:07:24,840 --> 00:07:26,720
그런데, 저런 사진을 여러게 찍어서

132
00:07:26,720 --> 00:07:29,139
아마 수십장은 될텐데, 이 사진을 함께 놓습니다.

133
00:07:29,139 --> 00:07:31,817
그리고는 빛이 여러 각도로 산란 하는 것을 하나씩 분석하죠.

134
00:07:31,817 --> 00:07:35,233
이런 작업으로부터, 숨겨진 물체를 볼 수 있다니요?

135
00:07:35,233 --> 00:07:38,152
완전한 3차원 영상을 볼 수 있답니다.

136
00:07:38,152 --> 00:07:40,788
이것이 우리가 만들어 낸 영상입니다. (음악)

137
00:07:40,788 --> 00:07:44,246
(음악)

138
00:07:44,246 --> 00:07:52,554
(음악) (박수)

139
00:07:52,554 --> 00:07:55,165
자.. 이제, 우리가 이런 것을 찍기 전에 실제 세상에서는

140
00:07:55,165 --> 00:07:58,362
해야 할 것들이 좀 남아있습니다.
그렇지만, 훗날

141
00:07:58,362 --> 00:08:01,196
우리는 굽은 길 뒤를 볼 수 있으니까

142
00:08:01,196 --> 00:08:03,412
절대 충돌하지 않는 차를 만들 수 있을겁니다.

143
00:08:03,412 --> 00:08:07,326
아니면, 재해 지역에서 열린 창문으로 비친 빛을 통해

144
00:08:07,326 --> 00:08:11,604
생존자를 찾아낼 수도 있어요.

145
00:08:11,604 --> 00:08:14,229
혹은, 우리 몸안의 방해물 너머를 볼 수 있는

146
00:08:14,229 --> 00:08:17,499
내시경이나 심장경 같은 것도

147
00:08:17,499 --> 00:08:19,375
만들어 낼 수 있어요.

148
00:08:19,375 --> 00:08:21,876
물론, 조직이나 혈액 문제로 인해서

149
00:08:21,876 --> 00:08:24,063
그건 대단한 도전이 될 것입니다.. 그러니까 이건 정말

150
00:08:24,063 --> 00:08:26,916
과학자들이 펨토사진에 대해서

151
00:08:26,916 --> 00:08:29,505
체내 영상화 문제를 해결하는 차세대 영상화 기법으로

152
00:08:29,505 --> 00:08:33,082
받아들일 수 있는 경종과도 같습니다.

153
00:08:33,082 --> 00:08:36,963
닥 에저톤 교수처럼, 그 분은 과학자셨어요,

154
00:08:36,963 --> 00:08:42,139
과학은 예술, 그러니까 
극단적으로 빠른 속도의 사진으로 된 예술이 된거죠

155
00:08:42,139 --> 00:08:45,603
그리고 제가 알게 된 점은 매번 얻게되는

156
00:08:45,603 --> 00:08:47,607
수 기가바이트 크기의 원시 자료는

157
00:08:47,607 --> 00:08:51,050
꼭 과학적 이미징만을 위한 게 아니라

158
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새로운 형태의 시간 차와 색깔 정보를 가진

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00:08:54,830 --> 00:08:58,969
새로운 형태의 계산 사진 분야에도 쓸 수 있습니다.

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00:08:58,969 --> 00:09:01,739
저 물결같은 파동을 보세요.

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00:09:01,739 --> 00:09:04,414
이 파동들 사이의 시간은 겨우 수조 분의 1초쯤

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이라는 점을 잊지 마세요.

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사실은 여기에 또 재미있는게 있는데요.

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00:09:10,713 --> 00:09:13,067
여기 뚜껑 아래쪽의 파동을 보시면

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00:09:13,067 --> 00:09:16,687
이 파동은 점점 멀어지거든요,

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00:09:16,687 --> 00:09:18,836
원래는 이 파동들이 우리 쪽으로 가까워져애야 하는데

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00:09:18,836 --> 00:09:20,603
어떻게 된걸까요?

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00:09:20,603 --> 00:09:22,561
밝혀진 바로는

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00:09:22,561 --> 00:09:27,108
우리가 거의 빛이 속도로 기록하기 때문에

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이상한 현상이 일어난다는 겁니다.

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이 사진을 아인슈타인이 봤으면 무척 좋아햇을텐데요.

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실제 세상에서 일어나는 현상의 순서가

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카메라에는 때로 거꾸로된 순서로 나타난다는 섭니다.

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그러니까, 여기에 제대로 된 시공 보정을 하면

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그런 문제점을 해결할 수 있습니다.

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모서리를 돌아서 찍는 사진이든

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차세대 체내 영상화 기법,

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혹은 새로운 시각화 방안이든 간에,

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우리가 이걸 만든 후에, 저희는 모든 자료와 자세한 내용을

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웹사이트에 공개했습니다. 저희가 바라는 것은 DIY에요,

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창의적인 연구 단체들이 
*DIY: Do iy yourself.

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우리가 카메라 속 수백만 화소의 
명료함에만 매료되지 않을 수도

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있다는 것을 보여주기 바랍니다. -- (웃음) --

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그리고 고차원의 이미징 기술에 집중하길 바랍니다.

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시간이 다 되었죠. 감사합니다. (박수)

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00:10:30,180 --> 00:10:40,385
(박수)