반에서 20등하던 열등생, 에디슨의 120년 백열 전구 시대 끝내다

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반에서 20등하던 열등생, 에디슨의 120년 백열 전구 시대 끝내다
[테크노 사이언스의 별들] 청색 LED 만든 나카무라 슈지

박건형 기자
입력 2023.10.24. 03:00
업데이트 2023.10.24. 06:28

2014년 노벨 물리학상 수상자 나카무라 슈지가 자신이 개발한 청색 LED를 발전시킨 청색 레이저를 들고 있다. 그는 대중 강연에서 “좀 더 일찍 좋아하는 일을 찾고, 시작하라. 하지 않으면 이룰 수 없다”고 입버릇처럼 말한다./UC샌타바버라

1979년 일본 전자 업체 교세라 신입 사원 공채 면접장. ‘경영의 신’으로 불리는 이나모리 가즈오 회장이 한 지원자에게 물었다. “만약 입사한다면 뭘 하고 싶습니까?” 취업이 절실하던 도쿠시마대 전자공학부 출신 청년은 “영업이든, 경리 일이든 잘할 자신이 있습니다. 시켜만 주십시오”라고 답했고 합격 통보를 받았다. 하지만 정작 청년이 입사한 곳은 도쿠시마현 아난시라는 소도시의 직원 200명 규모 중소기업 니치아화학공업(니치아화학)이었다. 아내, 아들과 함께 고향 근처에서 살고 싶다는 것이 이유였다. 이 선택은 15년 뒤 인류의 밤을 바꿨다. 창고나 다름없던 니치아화학 연구소에서 홀로 기기를 용접하던 나카무라 슈지(中村修二·1954~)는 청색 LED(발광 다이오드)를 만들어 에디슨이 1880년 개발한 백열전구의 시대를 끝냈다. TV와 스마트폰·노트북 같은 디지털 기기의 혁신도 이끌었다. 회사 기여가 없어 진급도 하지 못하던 샐러리맨은 노벨 물리학상을 받았고, 자신을 괴롭힌 회사를 상대로 역사상 가장 화제가 된 특허 소송을 제기해 승리했다.

◇반석차 20등의 열등생

나카무라는 일본 에히메현 시골 마을에서 태어났다. 가장 좋아한 것은 데즈카 오사무의 만화 ‘철완 아톰’이었다. 아톰이 아니라 아톰을 만든 오차노 미즈 박사 때문이었다. 수학을 제외한 다른 과목 성적은 형편없었다. 역사와 지리 같은 암기 과목은 왜 연도를 외워야 하는지 도저히 이해할 수 없었다. 그는 “선생님에게 물어도 ‘시험에 나오니까’라는 답밖에 듣지 못했다”고 했다. 중·고등학교 시절 배구부에 열정을 바쳤다. 운동에 집중하다 보니 고교 졸업 때 반에서 20등 정도였고 성적에 맞춰 고향 도쿠시마대에 진학했다. 나카무라는 자서전 ‘끝까지 해내는 힘’에 “물리를 전공하고 싶었지만 취업도 못 할 것이라는 담임 선생님 말 때문에 공학부를 선택했다”면서 “전자공학이 그나마 물리와 가까울 것이라 생각했다”고 적었다. 니치아화학에 입사한 것은 오가와 노부오 사장과 친구인 지도 교수의 추천 덕분이었다. 사장은 탐탁지 않아 했지만 지도 교수가 강력하게 밀어붙였다. 니치아화학은 형광등 안에 넣는 형광체 생산이 주력이었고 나카무라의 전공과 아무런 연관이 없었다. 나카무라가 배속된 개발과에는 직원이 네 명이었는데 다른 사람은 모두 화학과 출신이었다.

그래픽=정인성
그래픽=정인성
◇”분노가 나의 힘”

나카무라는 10년간 화합물 반도체의 원료인 인화갈륨 결정을 비롯한 다양한 제품을 개발했다. 다른 직원들이 형광체 개발에 몰두했기 때문에 스테인리스 용접, 석영과 카본 절단, 전기 배선 등 새로운 제품을 개발하는 모든 일을 혼자 했다. 전기로(電氣爐) 같은 복잡한 장비도 직접 만들었다. 나카무라는 “결과는 냈지만 내가 만든 제품은 팔리지 않았다”면서 “제품 질이 떨어지거나 성능에 문제가 있기 때문이 아니라 니치아화학 인지도가 낮았기 때문”이라고 했다. 나카무라는 세상에 없던 제품을 만들어야 한다는 확신을 가졌고, 사장을 찾아가 “청색 LED를 개발할 테니 예산을 달라”고 요청했다. 오가와 사장은 3억엔(약 27억원)과 미 플로리다대 1년 연수를 지원했다. 나카무라는 “청색 LED는 20세기에는 개발이 불가능하다는 것이 학계의 정론이었다”면서 “대기업이었다면 기획 단계에서 무산됐겠지만, 사장은 내가 회사에서 유일하게 새로운 제품을 만들어낸 경험이 있다는 것을 높게 샀다”고 했다. 연수 생활은 비참했다. 나카무라가 석사에 논문도 쓴 적이 없다는 것이 알려지자 모두 따돌렸다. 나카무라는 이때를 인생의 전환점으로 꼽는다. “분노했고, 논문을 쓰고 청색 LED도 개발하겠다고 다짐했다”면서 “분노가 나의 힘이었다”고 했다.

◇나카무라 매직은 장인의 매직

왜 청색 LED였을까. 필라멘트에 전류를 흘려 나오는 열로 빛을 내는 백열등과 달리 LED는 전기가 곧바로 빛이 된다. 전력 효율이 훨씬 높고, 수명도 월등히 길다. 1962년 적색 LED를 시작으로 주황색, 황색, 녹색은 이미 제품화됐다. 하지만 청색 LED가 없으면 조명으로 쓸 수가 없다. 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색이 모여야 흰색 빛을 만들 수 있기 때문이다. 다른 색에 비해 파장이 짧은 청색은 높은 에너지 준위가 필요해 만들기 어려웠다. 나카무라는 당시 청색 LED를 연구하던 대기업이나 대학 연구실과 다른 소재를 선택했다. 모두가 셀레늄화 아연을 핵심 소재로 꼽았지만, 나카무라는 가능성이 제로(0)에 가까운 질화갈륨에 집착했다. 그는 “뒤늦게 뛰어든 만큼 남들이 가지 않는 길을 가는 것이 유일한 방법이었다”고 했다. 나카무라는 4년 만인 1993년 상업용 청색 LED를 만드는 데 성공한다. ‘장인(匠人)의 감’이 그가 꼽은 비결이었다. 반도체 개발에 필수적인 양자역학은 공부하지도 않았고, 실패한 방법은 필요가 없다며 논문도 참조하지 않았다. 의논할 동료조차 없었지만, 나카무라에게는 혼자 반도체 소재를 만들며 익힌 경험이 있었다. 문제가 생기면 기기를 직접 개조하면서 해결책을 찾았다. 4년간 실험 횟수가 500번이 넘었다. “위대한 발명은 손으로 이뤄진다”는 것이 그의 지론이다. 나카무라는 “사람들이 청색 LED를 ‘나카무라 매직(마술)’이라고 하지만, 굳이 매직이라면 그건 장인이라는 이름의 매직”이라며 “내가 필요한 것은 이론과 법칙이 아니라 제품이었다”고 했다.

나카무라 슈지가 2014년 10월 7일 캘리포니아주 이슬라비스타에 있는 UC산타바바라 캠퍼스에서 열린 노벨 물리학상 수상 기자회견에서 파란색 LED 조명을 들고 있다./로이터

◇노예(슬레이브) 나카무라

나카무라는 이후 자색 LED와 청색 레이저까지 개발하면서 전 세계 LED·레이저 업계에서 가장 주목받는 인물이 됐다. 니치아화학 매출은 1993년 200억엔에서 2001년 800억엔으로 급증했고, 직원도 1300명으로 늘었다. 니치아화학이 투자한 것은 나카무라가 쓴 연구비 3억엔이 전부였는데, 나카무라에게 지급된 것은 보상금 20만원뿐이었다. 회사는 나카무라가 청색 LED 논문을 써서 도쿠시마대에서 박사 학위를 받은 것도 탐탁지 않아 했다. 회사 기밀을 공개했다는 것이 이유였다. 오가와 사장의 뒤를 이은 사위이자 니치아화학 대표 오가와 에이지는 나카무라를 관리직으로 발령 내고 외부 강연이나 하라고 했다. 이 사실이 해외에 알려지자 학계에서는 나카무라를 ‘슬레이브(노예) 나카무라’라고 불렀다. 결국 나카무라는 “일본을 사랑하지만, 일본 시스템에 환멸을 느낀다”는 말을 남기고 미국으로 떠나 캘리포니아 샌타바버라대 교수로 부임했다.

니치아화학은 퇴사 당시 보안 각서 서명을 거부하고 떠난 나카무라를 영업 비밀 누설 혐의로 고발했고 연구실과 학교, 집에 조사관이 들이닥쳤다. 참다못한 나카무라는 일본 법원에 자신의 특허권을 돌려 달라는 소송을 제기했다. 질화갈륨 청색 LED 특허의 마지막 세 자리를 딴 이른바 ‘404 특허’ 사건이다. 2004년 1월 도쿄 지방재판소는 니치아화학이 나카무라에게 200억엔을 지급하라는 판결을 내렸다. 나카무라의 공이 절대적이었다는 것이다. 돈과 아무 인연이 없던 ‘슬레이브 나카무라’가 1800억원의 사나이가 된 순간이었다. 항소심 재판부는 화해 권고를 내렸고, 2005년 회사가 나카무라에 8억엔을 지급하는 것으로 소송이 마무리됐다. 나카무라는 기자회견에서 “일본의 사법은 부패했고 신뢰할 수 없다”고 했다.

◇”좀 더 일찍 좋아하는 일을 찾아라”

2014년 노벨위원회는 나카무라를 아카사키 이사무 메이조대 교수, 아마노 히로시 나고야대 교수와 함께 노벨 물리학상 수상자로 선정했다. 사제지간인 아카사키와 아마노 교수는 질화갈륨이 청색 LED의 소재가 될 수 있다는 것을 처음 규명했고, 나카무라는 이를 상용화한 공로였다. 노벨위원회는 “저전력의 태양광 발전으로 작동할 수 있는 LED는 전기 공급이 되지 않는 지역에 사는 15억 명의 삶의 질을 높였다”고 했다. 나카무라는 상금 절반을 모교인 도쿠시마대에 기부했다. 나카무라는 2005년 미국 시민권을 얻었고, 2008년 동료 교수들과 함께 조명 업체 소라(Soraa)를 세워 억만장자가 됐다. 카네기재단은 2018년 나카무라를 ‘위대한 미국 이민자 38인’의 한 명으로 선정했다.

나카무라는 지난해 자신이 개발한 레이저 기술을 기반으로 핵융합 스타트업인 블루레이저 퓨전을 공동 창업해 7개월 만에 2500만달러를 투자받았다. 창업에 뛰어든 이유를 묻자 “어떤 성과를 내더라도 달라지지 않는 샐러리맨에 미련을 가졌던 내가 얼마나 멍청했는지 깨달았기 때문”이라고 했다. 그가 대중 강연에서 입버릇처럼 하는 말이 있다. “좀 더 일찍 좋아하는 일을 찾고, 시작하라. 집념이 있는 한 미래는 있다. 하지 않으면 이룰 수 없다.”


☞청색 LED


반도체인 LED를 흰색 조명으로 쓰려면 적색·녹색·청색 세 가지 LED가 필요하다. 하지만 파장이 짧은 청색을 내는 소재는 기판에 증착하면 곧바로 날아가 박막을 만들 수 없었다. 나카무라 슈지는 위에서 또 다른 가스를 뿌려 질화갈륨을 강제 증착시키는 방법을 찾아내 청색 LED를 상용화했다.

박건형 기자
박건형 기자
과학과 테크 분야를 주로 취재했습니다. 실리콘밸리 특파원, IT팀장을 거쳐 과학, 전자, 제약, 바이오, 게임, 인터넷 등을 다루는 테크부 부장을 맡고 있습니다. 테크노 사이언스의 별들, 홀리테크, 닥터사이언스를 씁니다.
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2023.10.24 06:18:37
역시 성공하는 인물들은 역경의 과정에서 나타나는 공통점이 주변으로부터 무시나 외면을 당했을때 보통사람들은 그것에 대한 부조리와 분노를 그들을 공격하고 세상을 공격하는것으로 해소해 영원히 피해자인채 벗어나질 못하지만, 성공하는 사람들은 그러한 분노를 성공의 에너지로 발판을 삼아 승리자가 된다는것. 또한 이론과 법칙을 강조하는 전문가들속에서 "이론과 법칙이 아닌 제품이 중요했다" 라는 실천과 실험주의 정신은 귀감이 될만 합니다.

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알라딘4U
2023.10.24 06:47:32
LED 는 HID 와 함께 빛에 혁명을 일으킨 대 발견입니다. 특히 나카무라 슈지박사의 특허를 단돈 30만엔으로 갈취했던 고용주를 소송하여 거액의 배상금을 받아낸 사건으로도 유명하지요. 스티브잡스의 애플 핸드폰에 버금 가는 인류에 큰 혜택을 안긴 발명입니다..!!

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유박사
2023.10.24 05:58:48
도전정신의 승리로군요. 나약해 빠진 우리나라 젊은이들아, 좀 배워라.

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自由
2023.10.24 07:16:32
교육시스템, 사회시스템이 일본과 비슷한 우리가 그의 인생스토리에서 우리 스스로를 반추해봐야한다. 오늘 이순간에도 어디에서가 천재들을 우리 교육, 사회시스템이 천재성을 죽이고 있는지도 모른다.

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양사
2023.10.24 06:14:36
우리의 노벨상 스토리. 나카무라 슈지는 기사 속 인물. 상온초전도체 개발했다고 날뛴 사회. 본질 내용을 싫어하고 회피하는 사회. 적절한 타협을 의도하는 대마왕과 국민. 본질을 하면 선거 참패, 강서구청장 선거. 선거와 노벨상은 별개인데 이를 섞는 사회 국민성 팬덤.

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이언남
2023.10.24 07:56:08
우리는 일본은 모방은 잘하지만 차의력이 없다며 비웃는다. 그러나 일본이 개발한 상품들이나 높은 과학 기술수준 그리고 노벨과학상 수상자 수자를 보면 그런 말이 얼마나 근거 없는 것인지 알 수가 있는데도 그런 말이 우리나라 사람들이 가장 듣기 좋아하는 말이 되어있다.

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권명진
2023.10.24 07:30:34
원래 별종들이 새로운 걸 만든다. 에디슨도 어릴때 학교에서 쫓겨났었다.

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똑똑한척
2023.10.24 09:30:01
학교에서 그냥 공부 잘한다는 학생들은 검사 의사 이런 쪽으로 나가려 하고 낙제생들은 엉뚱한 생각으로 새로운 것을 발견하고 그러죠. 그래서 공부가 행복 순이 아니라고 하는가 봐요.
에따예브게니
2023.10.24 08:01:33
오, 그냥 노벨상 수상자로만 알았는데, 반전에 반전을 가진 인생이네요. 새로운 도전을 응원합니다.

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나라구하기
2023.10.24 08:34:16
에너지 대혁명이지요!! 이분이었네요!!

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이언남
2023.10.24 07:51:58
우리는 이론은 모방은 잘 하지만 창의력은 우리보다 떨어지는 것처럼 비웃는다. LED, 워크맨, 유니클로 등을 보면 또 노벨상 수상자 수를 보면 그런 말이 근거 없다는 것을 알텐데도 우리나라 사람들이 듣기 좋아하는 말이다.

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jameskim27
2023.10.24 06:27:20
오탈자 회사이름이 sorra인지 soraa인지 약력과 기사가 틀렸어요 sorra인지

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개돼지세상
2023.10.24 09:06:04
기자가 열등생인 모양 이지요?
저녁노을
2023.10.24 08:52:20
블루 LED를 개발한 나까무라 슈지를 너무 멋있게 띄우고 있군요. 니치아화학이라는 회사를 잘 압니다. 회사가 나쁘다기 보다는 보수적인 일본사회의 특성이라고 보는 것이 더 정확할듯 싶습니다. 니치아화학이 있는 곳은 비교적 시골인데 지역 사회에 엄청난 금액의 기부금을 내고 있는 것으로 알고 있습니다. 니치아화학에 가기 위해 택시를 타면 기사들이 종종 요금을 받지 않는다고 합니다. 지역사회에 기부금을 내는 회사의 발전을 위해 상담하러 가는 손님에게 돈을 받을 수 없다는 이유라고 합니다.

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프로도
2023.10.24 08:27:52
좀 더 일찍 좋아하는 일을 찾아라? 이 사람은 수학을 잘하고 물리를 좋아했는데 이런 특성은 요즘 흔히 얘기하는 좋아하는 일을 하라는 이야기와는 비교될 수 없는 것이다. 이 사람은 학문적으로 전문적인 지식을 갖추고 그것을 바탕으로 노력한 결과를 이룬 것인데, 나이들어서는 육체적으로 감당할 수 없는데 그래도 젊어서 좋아한다면 그걸 하라는 말과 같은 눈높이에서 얘기하면 안된다.

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글쎄다
2023.10.24 08:15:01
블루라이트 백판을 만든 사람이 이 사람이구만!! 기사처럼 청색광은 고에너지 파장이라 수많은 사람들의 망막 손상을 가져왔다. 휴대폰 등 LED가 실명의 원인중 하나가 되고 있다

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개돼지세상
2023.10.24 09:03:21
60등 하는 학생은 저 능 아 인가? 기자 너는 전교 1등 했느냐?

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semi
2023.10.24 09:00:21
기자는 왜 20등 하던 사람을 열등생이라고 표현을 해야 하나. 반전을 고려하여 표현하려는 의도는 이해하지만 보통 사람을 열등하다고 한다면 우리 사회는 열등한 사람이 주류가 되는 것이다. 조금 양보해서 20명 중에 20등이라면 열등생이지만 200명 중에 20 등이라면 우등생이 아닌지....

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brain
2023.10.24 08:52:25
창의성과 집념의 산물이 발명이다. 수많은 발명품이 인류의 생활을 향상시켰으며 행복의 밑거름이 되었다. 나카무라 슈지 박사의 도전정신을 본받자.

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빅터
2023.10.24 08:21:28
노벨상 수상 직전 우리나라에 와서 실무자들에게 강연을 했었는데 그 직후 수상을 해서 놀란 기억이 있다. 그런데 심지어 수상을 해도 일본내에서 무시당한다고 하는데 심지어는 과학분야에도 허세가 존재하는듯.

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지나가던사람
2023.10.24 08:12:01
ㅋㅋㅋㅋㅋ 소설이네 ㅋㅋㅋㅋ 진실을 알고 싶은면 진공학회지의 기사를 찾아봐라 ㅋㅋㅋㅋ 저 000의 진실을 알 수있다, 좀 옛날 거니 잘 찾아봐야 할거다민 ㅋㅋㅋㅋ

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모-모
2023.10.24 09:18:35
노벨상이라고는 김대중의 평화상 밖에 없는 이 나라 국민으로서 솔직히 부럽다. 우리 나라에도 훌륭한 인재가 많이 나와서 과학 분야 등 노벨상 수상자가 많이 나왔으면 좋겠다.

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하늘배
2023.10.24 09:10:49
LED 조명! 빛의 혁명, 밝기와 에너지 절약 등 인류공영에 이바지 한 나카무라 슈지가 께 찬사를 보낸다. 대단합니다.

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