한국전자통신연구원(ETRI)이 초대형 데이터센터, 5G/6G 이동통신 기지국 등에 쓰일 수 있는 광원 소자를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 1초에 5GB 용량 풀HD 영화 5.6편을 보낼 수 있는 초고속 기수로 데이터 폭증으로 인한 통신 문제를 해결할 수 있다는 게 ETRI의 설명이다.

가상현실(VR)/증강현실(AR), OTT서비스 등으로 인해 데이터 사용량이 증가함에 따라 변조대역폭과 데이터 처리용량이 더욱 크고 저가의 광모듈 구현이 가능한 데이터센터 내부 전송용 초고속 광원 기술에 대한 요구가 높아지고 있다.

시장조사 전문기관인 라이트카운팅에 따르면, 전 세계 광트랜시버 시장규모는 2019년 60억달러에서 2026년에는 180억달러 규모로 3배 이상 급성장이 기대되고 있다.

ETRI가 개발한 이 광원 소자는 데이터센터의 내부 네트워크에 사용돼 채널당 224Gbps 광신호를 전송할 수 있다. 기존 데이터센터에 사용되는 광트랜시버는 채널당 최대 100Gbps의 전계흡수변조형 광원 소자가 사용됐지만, 이를 2배 높인 채널당 224Gbps의 전계흡수변조형 광원 소자 기술을 개발한 것이다. 

또 밀리미터(mm) 크기 이하(0.2×0.85mm)로 설계 돼 상용화 시 대용량 데이터센터 내부의 타워랙에 탑재되는 광트랜시버(광송수신 모듈) 송신부에 들어갈 수 있다. 일반적으로 224Gbps 8채널 광트랜시버 32개가 하나의 라인카드를 구성하며 다수의 라인카드가 타워랙에 장착된다.

광결합 효율을 증가시킬 수 있는 광모드 변환기와 실시간으로 광원 소자의 광출력 세기를 모니터링할 수 있는 광검출기를 전계흡수변조형 광원 소자에 단일 집적한 점도 주목할 부분이다.

광모드 변환기 집적으로 광결합 효율이 대폭 개선돼 광도파로와의 결합 효율이 기존 50%에서 85%로 증가되며, 에너지 소모 절감도 가능하다. 또 광검출기 단일집적은 기존 별도의 광검출기 사용 구조보다 패키징 비용도 절감할 수 있는 이점이 있다. 

ETRI는 특히 모듈 개발 위주에서 벗어나 핵심 원천 기술인 칩 단위의 개발에 성공한 것에 의미를 부여했다. 광원 칩의 핵심기술 개발에 성공함으로써 향후 광통신 세계시장을 선도할 수 있게 됐다는 것이다.

ETRI 연구진은 광모드 변환기·모니터링 광검출기가 단일 집적된 전계흡수변조형 광원 소자를 설계부터 제작 단계까지 모두 국내 기술력으로 개발했다. 현재 ETRI는 개발한 광원 기술에 대한 국내외 특허를 출원했다.

224Gbps 전계흡수변조형 광원 소자는 70도에서 70GHz 이상의 변조대역폭을 나타냈다. 이는 상온 뿐만 아니라 70℃에서도 224Gbps로 2km 광전송이 가능한 성능이다.

ETRI 백용순 입체통신연구소장은 “빠르게 성장하는 데이터센터, 5G/6G 시장에 적용할 수 있는 핵심기술을 세계 최초로 개발하면서 국내 광소자·부품 산업의 경쟁력 확보에 기여할 수 있게 됐다”고 말했다.

ETRI 광통신부품연구실 한영탁 책임연구원은 “공정 변수에 민감한 화합물 광반도체의 경우, 핵심 원천기술 확보와 안정적인 파운드리 운영이 최대 관건인데 이중 핵심기술을 개발해 해결한 셈”이라고 밝혔다.