[포럼] 초고속광원이 여는 미래, 가까이 왔다

한영탁 ETRI 광통신부품연구실 책임연구원

초고속 광원(光源) 기술의 발전은 현대 사회에 혁신적인 영향을 미치고 있다. 이 기술은 빛의 속도로 데이터를 전송하고 처리하게 만들어 준다. 우리의 일상을 더욱 편리하게 만들면서 시간적 공간적 제약으로부터 자유로운 미래 세상을 열어가고 있다.

광통신 시스템을 구성하는 핵심 요소인 광원은 주로 반도체 레이저 다이오드가 사용된다. 전기신호를 광신호로 바꾸어 광섬유에 신호를 전달하는 역할을 수행하는 것이다. 이 과정에서 디지털 정보가 빛을 매개로 송신되므로 정보(데이터)를 기존 동축 케이블 기반의 통신방식에 비해서 수배 내지 수십배 넘는 혁신적인 속도로 데이터를 전송할 수 있도록 해준다.

이렇듯 광원은 대용량의 데이터를 장거리로 전송할 수 있게 해주는 주인공이다. 통신망의 성능을 향상시키고 사용자 경험(UX)을 새롭고 다양화한다. 대표적인 예로 초고속 광원 기반의 광통신이 상용화되면서 인터넷 서비스는 거의 무지각적인 속도로 웹페이지를 불러오게 되었다. 고화질의 영상과 대용량 파일도 순식간에 다운로드할 수 있다.

최근 차세대 이동통신이라 불리는 6G나 사물인터넷(IoT), 클라우드, 빅데이터 등 고용량 데이터 서비스가 보급되면서 데이터센터에서 요구되는 통신용량이 급증하고 있다. 이러한 데이터센터 내·외부의 대용량 데이터 교환을 가능케 만들어 주는 것을 광트랜시버라 부른다. 광신호의 송·수신 기능을 담당하는 고속의 광트랜시버 개발을 위해서는 대역폭과 집적도가 향상된 초고속 광원 칩 개발이 필수적이다. 2020년에 불어닥친 코로나 대유행 당시 급증한 비대면 서비스를 뒷받침한 것도 바로 광통신 기술이었다. 그 이면에는 초고속 광원이 있었기에 가능했던 셈이다.

이처럼 초고속 광원은 데이터 속에 파묻혀 사는 우리의 일상에 없어서는 안될 요소로 자리매김하고 있다. 눈에 보이지 않은 곳에서 묵묵히 전기를 빛으로 변환하는 일을 수행하고 있는 것이다.

초고속 광원은 광통신 뿐만 아니라, 의료·교육·산업 등 다양한 분야에서 혁신을 가져오고 있다. 의료 분야에서는 초고속 광원을 이용한 초정밀 수술로 환자의 회복 기간을 단축한다. 교육 분야에서는 초고속 인터넷을 활용한 온라인 교육이 더욱 발전하고 있다. 또한, 산업현장에서는 센서와 연결을 통해 실시간 데이터 분석이 가능해지면서 생산성과 효율성이 대폭 향상되고 있다.

이러한 혁신은 인공지능·IoT· 6G·자율주행차 등으로 대표되는 4차산업혁명이 도래하는 미래 세상을 새로운 차원으로 끌어올릴 것으로 기대된다. 즉, 초고속 광원은 비단, 데이터센터와 관련된 전문가만의 전유물이 아니다. 현대 사회의 다양한 측면에서 발전하고 있는 기술 중 하나로 우리 주변의 생활을 보다 안전하고 편리하며 윤택하게 만들어주는 기술들에 속속 적용되고 있다. 다시말해 우리 생활과 아주 밀접한 관련이 있는 기술인 것이다.

광원 기술을 활용한 미래 세상은 더욱 더 빠르고 지능적인 통신과 혁신적인 서비스가 이뤄질 것으로 보인다. 또한, 이러한 기술의 지속적인 연구와 발전은 새로운 산업 분야의 탄생과 서비스 발굴로 일자리 창출에도 기여할 것으로 기대된다.

필자는 최근 동료 연구진들과 함께 데이터 폭증을 해결할 224G 광원 소자기술을 세계 최초로 개발했다. 광모드 변환기와 모니터링 광검출기까지 집적했다. 기존 제품에 비해 변조대역폭, 채널당 데이터 처리용량 측면에서 획기적인 성과를 이뤄냈다. 5G짜리 풀HD급 영화 6편을 똑딱하는 1초만에 보낼 수 있는 성능이다. 해당 기술로 광모듈 저가화와 국내 광통신 산업 발전에 보탬이 되었으면 좋겠다.

이처럼 초고속 광원은 미래에 빠른 속도로 발전하는 4차산업혁명 기술을 뒷받침하며 미처 생각하지 못했던 편리한 서비스로 탈바꿈해 우리의 미래 세상을 활짝 열어 갈 것이다. 이는 우리의 일상 생활부터 산업 현장까지 다양한 분야에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다.

필자 또한 광원 기술개발과 관련된 분야에 종사하는 연구자로서 늘 자부심이 있다. 연구진이 개발하는 최첨단 광원기술이 미래를 더욱 환하게 비춰주길 기대한다.