[데이터넷] 한국전자통신연구원(ETRI)은 데이터센터의 내부 네트워크에 사용돼 채널당 224Gbps 광신호를 전송할 수 있는 밀리미터(mm) 크기 이하(0.2x0.85mm)의 전계흡수변조형 광원 소자 기술을 독자 개발에 성공했다고 밝혔다. 연구진의 기술은 5GB 용량 FHD 영화를 1초에 5.6편을 보낼 수 있다.

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

광원 소자는 광 트랜시버 송신부에 들어가고, 광트랜시버가 타워랙 내부의 라인카드에 꼽히게 된다. 일반적으로 224기가 8채널 광 트랜시버 32개가 하나의 라인카드를 구성하며, 다수의 라인카드가 타워랙에 장착된다.

연구진은 그동안 모듈 개발 위주에서 벗어나 핵심 원천 기술인 칩 단위의 개발에 의미를 부여했다. 최근 가상현실(VR), 증강현실(AR), OTT, 인공지능 등 데이터 사용량이 증가함에 따라 변조대역폭과 데이터 처리용량이 더욱 크고 저가의 광모듈 구현이 가능한 데이터센터 내부 전송용 초고속 광원 기술이 필요했다.

기존 데이터센터 내부에 사용되는 광 트랜시버는 채널당 최대 100Gbps 광신호를 전송할 수 있는 전계흡수변조형 광원 소자가 사용된다. ETRI는 변조대역폭 및 데이터 처리용량을 두배 높여 채널당 224Gbps 광신호 전송이 가능한 세계 최고 수준의 전계흡수변조형 광원 소자를 제작했다.

뿐만 아니라 광결합 효율을 증가시킬 수 있는 광모드 변환기와 실시간으로 광원 소자의 광출력 세기를 모니터링할 수 있는 광검출기를 세계 최초로 224Gbps 전계흡수변조형 광원 소자에 단일 집적했다. 광모드 변환기 집적을 통해 광결합 효율을 대폭 개선해 광도파로와의 결합 효율을 기존 50%에서 85%로 증가시켜 에너지 소모 절감도 가능케 됐다.

아울러 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.

연구진이 개발한 224Gbps 전계흡수변조형 광원 소자는 세계 최고 수준인 70℃에서 70GHz 이상의 변조대역폭을 보였다. 상온뿐 아니라 70℃에서도 224Gbps, 2km 광전송이 가능한 우수한 성능인 셈이다.

224Gbps급 전계흡수변조형 광원 소자는 현재, 전 세계적으로 소수 기업만 개발이 가능해 본 기술 개발로 향후 해외수입 의존에서 탈피할 수 있게 되었다고 연구진은 설명했다. 또한 광모드 변환기 및 모티터링 광검출기가 단일 집적돼 있어 기술 경쟁력과 함께 800G/1.6Tbps 광모듈의 가격 경쟁력에 도움이 될 것으로 전망된다.

ETRI는 이번 연구결과가 그동안 연구진이 보유한 광원을 만드는 레이저 다이오드 기술 및 연구개발용 파운드리에서 선도적으로 축적해 온 화합물 반도체 핵심원천기술 등을 보유함에 따라 이번 성과가 가능했다고 밝혔다.

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

ETRI 광통신부품연구실 한영탁 책임연구원은 “공정 변수에 매우 민감한 화합물 광반도체의 경우 핵심원천기술 확보 및 안정적인 파운드리 운영이 최대 관건인데 이중 핵심기술을 개발해 해결한 셈이다”고 밝혔다.

한편 연구진은 개발한 광원 기술을 활용해 국내/국제 특허를 출원했다. 국내 광부품기업에 기술이전해 데이터센터 및 5G/6G 시장에서 글로벌 기업들과 경쟁할 수 있도록 지원할 계획이다.

강석오 기자 다른기사 보기