한국전자통신연구원(ETRI)이 25Gbps 속도로 30km이상 데이터 전송이 가능한 전계흡수변조형 광원소자 상용화에 성공했다고 밝혔다. ETRI와 광통신 전문기업 엘디스가 함께 한 이번 사례는 국책연구기관과 중소기업이 협력해 차세대 네트워크 기술 상용화 사례로 관심이 모아진다.

기존 5G 이동통신 등 대용량 통신서비스를 수용하기 위해서는 전류인가방식으로 광원을 직접 변조해 온·오프하는 방식이 이용됐다. 허나 이 방식은 광원소자의 전류 충·방전 시간 지연과 이에 따른 변조속도 감소와 신호품질 저하라는 한계가 존재했다.

전계흡수변조형 광원소자는 순간적인 빛을 흡수해 광출력 세기를 조절할 수 있어 기존 기술의 한계를 극복할 수 있다.

ETRI는 광원소자의 출력단에 온·오프 신호를 만들 수 있는 전계흡수변조기(EAM)가 집적된 형태로 제작하고, 일정한 세기로 빛을 방출하는 광원소자의 출력단에 전압인가에 따른 광출력 세기 조절로 기존 직접변조 방식의 문제점이던 변조속도 감소와 신호품질 저하 문제를 해결한다. 

전계흡수변조형 광원소자는 현재 전 세계적으로 극소수 기업만 시장공급이 가능해 ETRI는 이번 기술개발로 향후 해외수입 의존에서 탈피할 수 있을 것으로 기대했다. 또 데이터 트래픽 폭증에 대응하고, 5G 이동통신 네트워크 수요에 대응할 수 있는 기술 기반도 마련하게 됐다.

이번에 개발된 전계흡수변조형 광원소자는 In-Ga-As-P(인듐-갈륨-비소-인) 화합물 조성을 사용한 점도 특징이다. 이를 통해 기존 In-Al-Ga-As(인듐-알루미늄-갈륨-비소) 조성이 성능 면에서는 유리하나 신뢰성이 떨어졌던 문제점을 해결하고 양산공정에서 신속한 사업화 고려와 초기 신뢰성 확보에 유리하도록 한 것이다.

현재 엘디스 양산공정에서 제작된 전계흡수변조형 광원소자는 상온뿐만 아니라 55도 고온에서도 25Gbps 전송이 가능하며, 데이터센터 내부 네트워크에 적용할 수 있는 100Gbps급 변조속도도 확보했다고 ETRI는 전했다.

엘디스는 우선 25Gbps급 제품에 대한 양산 수율을 높여 국내외 5G 시장에 공급하고, 내년 상반기에는 100Gbps급 제품을 출시해 시장 공략을 확대할 전략이다.

향후, ETRI와 엘디스는 전계흡수변조형 광원소자의 성능 향상과 다각화를 통해 제품경쟁력 강화에도 지속적으로 협력할 계획으로, 반도체 공정 이후 특성, 신뢰성 등 평가기술과 광모듈 적용을 통한 성능 최적화 등에도 공동 대응할 계획이다.

ETRI 이종진 광패키징연구실장은 “연구진의 선행연구 성과가 기술 상용화로 이어진 우수한 사례라 의미가 크다”며 “사업화 과정에서도 지속적인 협력을 통해 세계 최고의 제품이 되도록 지원하겠다”고 밝혔다. 

엘디스의 조호성 대표는 "EML과 같은 고부가가치 광원에 대한 국산화 성공을 계기로 국내 화합물 광반도체 전문 기업체가 대외 기술격차를 해소하고, 국산 광원소자로 해외시장에 진출하는 등 좀 더 많은 성과를 낼 수 있도록 정부출연연구원과 정부의 지속적인 지원이 필요하다”고 전했다.