[더테크=전수연 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)이 초대형 데이터센터, 5G·6G 이동통신 기지국 등에 쓰일 수 있는 광원 소자를 세계 최초로 개발했다. 이 기술은 5GB 용량의 풀HD 영화를 1초에 5.6편 보낼 수 있는 속도를 지원한다.

ETRI는 데이터센터의 내부 네트워크에 사용돼 채널당 224Gbps 광신호를 전송할 수 있는 밀리미터 크기 이하(0.2mm x 0.85mm)의 전계흡수변조형 광원 소자 기술을 독자 개발했다고 24일 밝혔다.

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

광원 소자는 광트랜시버(광송수신 모듈) 송신부에 들어가며 광트랜시버가 타워랙 내부의 라인카드에 꼽히게 되는 셈이다. 일반 224기가 8채널 광트랜시버 32개가 하나의 라인카드를 구성하며 다수의 라인카드가 타워랙에 장착된다.

연구진은 그간 모듈 개발 위주에서 벗어나 핵심 원천 기술인 칩 단위의 개발에 의미를 뒀다. 광원 칩의 핵심기술을 개발했기에 향후 광통신 세계시장도 선도할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

ETRI는 최근 VR, AR, OTT, AI 등 데이터 사용량이 증가함에 따라 변조대역폭과 데이터 처리용량이 크고 저가의 광모듈 구현이 가능한 데이터센터 내부 전송용 초고속 광원 기술이 필요했다고 판단했다.

기존 데이터센터 내부에 사용되는 광트랜시버의 경우 채널당 최대 100Gbps 광신호를 전송할 수 있는 전계흡수변조형 광원 소자가 사용된다. 이에 ETRI는 변조대역폭, 데이터 처리용량을 두 배 높여 채널당 224Gbps 광신호 전송이 가능한 전계흡수변조형 광원 소자를 제작했다.

이와 함께 광결합 효율을 증가시키는 광모드 변환기와 실시간으로 광원 소자의광출력 세기를 모니터링할 수 있는 광검출기를 224Gbps 전계흡수형 광원 소자에 단일 집적했다. 이를 통해 광결합 효율을 대폭 개선하고 광도파로와의 결합 효율을 기존 50%에서 85%로 증가시켜 에너지 소모 절감도 가능해졌다.

특히 광출력세기를 모니터링하는 광검출기 단일집적을 통해 기존 별도의 광검출기 사용 구조 대비 단일 채널 광모듈은 물론 800G/1.6Tbps급 광모듈 제작에서 패키징 비용을 크게 절감할 수 있게 됐다.

이번에 개발된 224Gbps 전계흡수변조형 광원 소자는 70℃에서 70GHz 이상의 변조대역폭을 보였다. 또 상온과 70℃에서도 224Gbps, 2km 광전송이 가능한 성능을 보였다. 해당 소자는 현재 글로벌 소수 기업만 개발이 가능했지만 이번 연구를 통해 해외수입 의존도를 낮출 수 있게 됐다.

ETRI는 광모드 변환기, 모니터링 광검출기가 단일 집적돼 기술 경쟁력과 함께 800G/1.6Tbps 광모듈의 가격 경쟁력에 도움이 될 것으로 전망했다. 또한 이번 연구결과가 그간 보유한 광원을 만드는 레이저 다이오드 기술과 연구개발용 파운드리에서 쌓은 화합물 반도체 핵심원천기술 등을 보유했기 때문에 가능했다고 분석했다.

아울러 연구진은 이번 광원 기술을 활용해 국내와 국제에 특허를 출원했으며 국내 광부품업체게 기술을 전해 데이터센터, 5G·6G 시장에서 글로벌 기업과 경쟁할 수 있도록 지원할 예정이다.