블랙홀 비밀 푼 KAIST 교수…서선옥, 세계 기초과학상 2년 연속 수상

[경제일보] 블랙홀의 미시 구조와 양자중력의 연결고리를 연구해 온 KAIST 서선옥 교수가 국제 무대에서 다시 성과를 인정받았다. 지난해에 이어 2년 연속 프런티어 과학상 수상자로 이름을 올리며 한국 이론물리 연구의 존재감을 높였다는 평가다.

KAIST는 물리학과 서선옥 교수가 공동 집필한 논문이 국제기초과학학회(ICBS)의 ‘2026 프런티어 과학상(Frontiers of Science Award)’ 수상작으로 선정됐다고 12일 밝혔다. 시상식은 오는 8월 중국 베이징에서 열리는 국제기초과학학회 행사 기간 중 진행된다. 상금은 총 2만5000달러로 공동 저자들이 나눠 받는다.

프런티어 과학상은 수학, 물리, 정보과학 분야에서 최근 10년 이내 발표된 연구 가운데 학문적 독창성과 학계 파급력이 큰 논문을 선정해 수여하는 국제 학술상이다. 서 교수는 지난해 양자중력 이론 연구로 같은 상을 받은 데 이어 올해도 수상자로 선정됐다.

이번 수상 논문은 미국 캘리포니아공과대학교의 알렉세이 키타예프 교수와 공동 수행한 ‘Sachdev-Ye-Kitaev(SYK) 모델의 소프트 모드와 대응하는 중력 이론’ 연구다. SYK 모델은 다수의 마요라나 페르미온이 복잡하게 상호작용하는 양자계를 다루는 이론 모델이다. 계산 가능성이 높으면서도 블랙홀에서 나타나는 양자 혼돈과 정보 저장 현상을 설명하는 틀로 활용돼 왔다.

연구진은 이 논문에서 SYK 모델의 저에너지 영역이 특정 2차원 중력 이론과 정교하게 연결된다는 점을 규명했다. 복잡한 양자 다체계와 시공간을 지배하는 중력 이론 사이의 대응 관계를 구체적으로 보여준 연구로 평가된다. 블랙홀 정보 역설과 양자중력 연구에서 중요한 참고 문헌으로 자리 잡은 이유다.

이 연구가 주목받는 배경에는 현대 물리학의 오래된 질문이 있다. 양자역학은 미시 세계를 설명하고, 일반상대성이론은 중력과 시공간을 설명한다. 그러나 블랙홀처럼 두 이론이 동시에 필요한 영역에서는 아직 완전한 통합 이론이 정립되지 않았다. SYK 모델은 이 간극을 이론적으로 탐색할 수 있는 실험장 역할을 해왔다.

서 교수의 연구는 블랙홀을 직접 관측해 구조를 밝힌 것이 아니라, 블랙홀과 닮은 양자계가 어떤 방식으로 중력 이론과 연결되는지를 수학적으로 설명한 작업이다. 물리학계가 이를 높게 평가하는 이유는 난해한 양자중력 문제를 계산 가능한 모델 안에서 다룰 수 있는 길을 넓혔기 때문이다.

서 교수는 “당시 연구는 특정 양자 다체계와 중력 이론이 미시적 수준에서 어떻게 연결되는지를 분석한 작업”이라며 “현재는 이러한 대응 관계를 바탕으로 시공간 자체가 양자계에서 어떻게 형성되는지 탐구하고 있다”고 말했다.

국제기초과학학회는 선정 통지문에서 서 교수의 연구가 형식적 양자장론 분야에 중요한 기여를 했다고 평가했다. 인류 지식의 경계를 확장하려는 연구자의 노력이 과학계에 영감을 주고 있다는 설명도 덧붙였다.

서 교수는 미국 스탠퍼드대에서 물리학과 수학을 전공한 뒤 MIT에서 물리학 박사학위를 받았다. 이후 캘텍과 프린스턴 고등연구소(IAS) 등에서 연구 활동을 거쳐 2023년부터 KAIST 물리학과 교수로 재직 중이다. 주요 연구 분야는 양자중력, 양자응집물질, 양자정보다.