시사위크=박설민 기자  국내 연구진이 초대형 데이터센터와 이동통신 기지국 등에 쓰일 수 있는 신개념 광원 소자 개발에 성공했다. 이 신형 광원 소자를 사용하면 5GB 용량의 초고화질 영화 파일을 1초에 5.6편 보낼 정도로 통신 속도가 빨라진다. 인공지능(AI), 자율주행 등 첨단 IT산업 발전의 초석이 될 수 있을 것으로 기대된다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 데이터센터의 내부 네트워크에서 채널당 224Gbps 광신호를 전송할 수 있는 ‘전계흡수변조형 광원 소자’ 기술 독자 개발에 성공했다고 24일 밝혔다. 소자 크기도 밀리미터(mm) 크기 이하인 0.2mm x 0.85mm에 불과해 소형 통신기 개발 등에 이용 가능하다.

연구진은 광모드 변환기 및 모니터링 광검출기가 단일 집적된 전계흡수변조형 광원 소자를 설계부터 제작 단계까지 모두 국내 기술력으로 개발했다. 이 신규 광원 소자는 향후 상용화가 되면 대용량 데이터센터 내부의 타워랙에 내장된다. 

광원 소자는 데이터센터의 ‘광트랜시버(전기신호를 빛 신호로 변환하는 장치)’ 송신부에 들어간다. 광트랜시버를 타워랙 내부의 라인카드에 꼽는 방식이다. 일반적으로 224기가(G) 8채널 광트랜시버 32개가 하나의 라인카드를 구성한다. 다수의 라인카드가 타워랙에 장착된다. 이때 데이터센터 내부에 사용되는 광트랜시버는 채널당 최대 100Gbps 광신호를 전송할 수 있는 전계흡수변조형 광원 소자가 사용된다.

ETRI 연구팀은 여기서 더 나아가 변조대역폭 및 데이터 처리용량을 두배 높여 채널당 224Gbps 광신호 전송이 가능한 세계 최고 수준의 전계흡수변조형 광원 소자를 제작했다. 이 소자를 이용하면 데이터 처리 속도가 급상승하는데 5GB 용량의 풀HD 초고화질 영화를 1초에 5.6편 전송할 수 있는 수준이다.

연구팀은 또한 광결합 효율을 증가시킬 수 있는 광모드 변환기와 실시간으로 광원 소자의 광출력 세기를 모니터링할 수 있는 광검출기도 제작했다. 224Gbps 전계흡수변조형 광원 소자에 단일 집적해 사용 가능하다. 광모드 변환기 집적을 통해 광결합 효율을 대폭 개선하는데도 성공했다. 태스트 결과, 광도파로와의 결합 효율을 기존 50%에서 85%로 증가시키며 에너지 소모 절감도 확인했다.

연구진은 개발한 광원 기술의 국내·국제 특허도 출원했다. 국내 광부품업체에 기술이전해 데이터센터 및 5G·6G 시장에서 글로벌 기업들과 경쟁할 수 있도록 지원할 계획이다.

한영탁 ETRI 광통신부품연구실 책임연구원은 “공정 변수에 매우 민감한 화합물 광반도체의 경우 핵심원천기술 확보 및 안정적인 파운드리 운영이 최대 관건”이라며 “이번 연구는 이중 핵심기술을 개발해 해결한 것”이라고 밝혔다.

백용순 ETRI 입체통신연구소장은 “빠르게 성장하는 데이터센터 및 5G·6G 시장에 적용할 수 있는 핵심기술을 세계 최초로 개발하는데 성공했다”며 “국내 광소자 및 부품 산업의 경쟁력 확보에 기여할 수 있게 돼 기쁘다”고 전했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 ‘Intra-DC 통신을 위한 1.6Tbps 광트랜시버용 광소자 부품 기술 개발’ 과제의 일환으로 진행됐다. 지난해 3월 미국 샌디에이고에서 개최된 세계 최대 광통신 학술회의 ‘OFC 2023’에서 본 기술을 발표했으며 ‘IEEE JLT 국제 SCI 논문’에 게재됐다.