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ETRI Conference 2022 통신미디어연구소 02. 테라비트 시대를 열어가는 실리콘 포토닉스 기술

4차 산업혁명은 5G, 증강현실, 자율주행 등 첨단 정보통신 기술을 통해 우리의 일상을 더욱 풍요롭게 혁신하고 있습니다. 특히 비대면 생활이 보편화되면서 데이터 사용량이 전례 없이 폭증하고 있으며, 이는 데이터를 저장하고 처리하는 데이터 센터의 처리 용량 한계 문제를 야기하고 있습니다. 데이터 센터의 증설과 확장은 필연적으로 막대한 전기 에너지 소비 증가로 이어지기 때문에, 지속 가능한 디지털 전환을 위해서는 대규모 데이터를 효율적으로 처리하면서도 전력을 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 전송 기술의 도입이 시급한 시점입니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 한국전자통신연구원(ETRI)은 빛을 이용해 초고속으로 데이터를 전송하는 100Gbps 광 트랜시버 기술을 개발하고 있습니다. 100Gbps는 1초에 8K 고해상도 비디오 신호 1,000개 분량의 대용량 데이터를 단일 광 채널로 보낼 수 있는 놀라운 속도입니다. 기존의 전기 신호 방식보다 전송 속도는 월등히 높으면서도 소모 전력은 오히려 낮아 에너지 절감 효과가 탁월합니다. 광 트랜시버는 레이저와 광 변조기를 통해 디지털 신호를 빛으로 변환하고, 이를 수신단에서 다시 전기 신호로 복원하며 데이터 센터의 운영 효율을 극대화합니다. 실리콘 포토닉스 기술은 반도체 공정 노하우를 광학 분야에 접목하여 성능과 경제성을 동시에 확보한 차세대 핵심 기술입니다. 현재 연구팀은 다중화 기술을 활용해 데이터 전송 용량을 1테라비트급까지 확대하는 차기 과제를 추진하며 기술적 완성도를 높이고 있습니다. 이러한 혁신은 국내 관련 산업 생태계를 활성화하고 국제 경쟁력을 강화하는 데 기여할 것입니다. 나아가 데이터 센터의 효율적인 운영을 도와 에너지 소비를 줄임으로써 탄소 배출 감소라는 환경적 가치까지 실현하는 초광대역 인프라의 기반이 될 것으로 기대됩니다.

한국전자통신연구원

융합
공학·기술

ETRI 『World Online ICT ShoW(WOW)』 ① Ultra high speed optical transceiver

4차 산업혁명 시대가 도래하며 5G, 인공지능, 자율주행 등 혁신적인 기술이 우리의 일상을 변화시키고 있습니다. 특히 비대면 생활이 일상화되면서 데이터 사용량이 폭발적으로 증가했고, 이는 데이터를 처리하는 데이터 센터의 용량 한계라는 문제로 이어졌습니다. 현재의 시스템으로는 급격히 늘어나는 빅데이터를 효율적으로 관리하기에 역부족이며, 데이터 센터의 확장은 막대한 전기 에너지 소비를 초래합니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 기존의 전기 신호를 빛으로 대체하여 전송 속도를 획기적으로 높이고 에너지 소비를 줄이는 광 전송 기술의 중요성이 그 어느 때보다 강조되고 있습니다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 실리콘 포토닉스 기술을 활용해 단일 파장으로 100Gbps의 데이터를 전송할 수 있는 광 트랜시버를 개발하고 있습니다. 이 기술은 CMOS 반도체 공정을 적용해 수많은 광소자를 하나의 칩에 집적하는 첨단 방식으로, 기존 제품보다 성능과 효율성 면에서 뛰어납니다. 100Gbps 속도는 8K 고해상도 비디오 1,000개 분량의 데이터를 단 하나의 광 채널로 동시에 보낼 수 있는 수준입니다. 현재 광변조기와 레이저로 구성된 송신단과 광섬유를 거쳐온 신호를 전기 신호로 변환하는 수신단 설계를 통해 전송 효율을 높이는 연구가 활발히 이뤄지고 있습니다. 실리콘 기반의 광 트랜시버 기술은 전송 속도를 높이는 동시에 에너지 소비를 줄여 탄소 배출 감소에도 기여하는 친환경적인 해결책이 될 것입니다. 연구팀은 다중화기와 역다중화기를 통해 여러 파장의 신호를 하나로 합치고 분리하는 기술을 고도화하여, 향후 테라비트급 광 전송 시대를 열어갈 계획입니다. 이러한 원천 기술의 확보는 국내 실리콘 포토닉스 생태계를 활성화하고 국제적인 경쟁력을 높이는 발판이 됩니다. 궁극적으로 초광대역 및 초실감 서비스 인프라를 구축함으로써 포스트 코로나 시대에 국민의 삶을 더욱 풍요롭게 만들고 미래 정보통신 산업의 핵심 동력이 될 것으로 기대됩니다.

한국전자통신연구원

공학·기술

ETRI 『World Online ICT ShoW(WOW)』 ① 실리콘 포토닉스 기반 초고속 광트랜시버

4차 산업혁명은 5G, 인공지능, 사물인터넷, 자율주행 등 혁신적인 기술을 통해 우리의 일상을 더욱 나은 삶으로 변화시키고 있습니다. 특히 코로나19 이후 물리적 제약이 발생하면서 비대면 생활의 비중이 커졌고, 이는 자연스럽게 데이터 사용량의 폭증으로 이어졌습니다. 급증하는 데이터를 저장하고 전송하는 데이터 센터는 처리 용량의 한계에 직면했으며, 추가 증설에 따른 전기 에너지 사용량의 증가는 중요한 해결 과제가 되었습니다. 이러한 상황에서 빛을 이용해 대용량 데이터를 빠르게 전송하는 광전송 기술은 데이터 센터의 효율성을 높일 수 있는 핵심적인 열쇠로 주목받고 있습니다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 실리콘 포토닉스 기술을 기반으로 100Gbps 광트랜시버 원천기술을 세계 최고 수준으로 개발하고 있습니다. 이 기술은 CMOS 반도체 공정을 활용하여 수많은 광소자를 하나의 칩에 집적하는 첨단 기술로, 기존 제품 대비 성능과 효율 면에서 매우 뛰어납니다. 송신단에서는 레이저 빛을 디지털 신호로 변조하여 전송하고, 수신단에서는 이를 다시 전기 신호로 복원함으로써 대용량 데이터를 빠르고 정확하게 처리합니다. 특히 전송 속도가 전력 소모량보다 훨씬 크게 증가하기 때문에, 에너지 절감 효과를 동시에 거둘 수 있다는 점이 이 기술의 가장 큰 장점 중 하나입니다. 연구진은 현재의 성과를 디딤돌 삼아 더 많은 데이터를 동시에 보낼 수 있는 다중화 기술을 고도화하여 1테라비트급 광트랜시버 개발에 박차를 가하고 있습니다. 이러한 기술력은 국내 실리콘 포토닉스 생태계를 활성화하고 국가적인 경쟁력을 확보하는 데 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 나아가 데이터 센터의 효율적인 운영을 가능하게 함으로써 포스트 코로나 시대를 대비하고, 에너지 소비와 탄소 배출을 줄여 환경 문제 해결에도 기여할 수 있습니다. 초광대역 및 초실감 서비스를 위한 인프라 기술 개발은 궁극적으로 국민의 삶을 더욱 풍요롭게 만들며 미래 정보통신 사회의 든든한 기반이 될 것입니다.

한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트

융합
공학·기술

[KISTI TV] 2020년 새해 맞이, 쥐띠 연구원 인터뷰

현대 과학의 최전선인 입자물리 연구는 엄청난 양의 데이터를 생성합니다. 흔히 '신의 입자'라 불리는 힉스 입자를 탐색하는 CMS 실험과 같은 프로젝트는 전 세계적인 협력이 필수적이며, 여기서 발생하는 대용량 데이터를 처리하기 위한 컴퓨팅 자원의 역할은 매우 결정적입니다. 우리나라 연구진 역시 슈퍼컴퓨팅 인프라를 통해 이러한 거대 과학 프로젝트를 지원하며, 복잡한 데이터를 효율적으로 분석할 수 있는 환경을 구축하는 데 매진하고 있습니다. 이는 단순한 데이터 보관을 넘어 기초 과학의 발전을 뒷받침하는 핵심적인 기반이 됩니다. 대용량 연구 데이터를 원활하게 전송하고 처리하기 위해서는 일반적인 인터넷 환경을 뛰어넘는 초고속 네트워크 인프라가 필수적입니다. 국가과학기술연구망(KREONET)은 전국적인 백본망을 통해 연구자들에게 쾌적한 데이터 고속도로를 제공합니다. 특히 100Gbps급 네트워크는 일반 가정용 인터넷보다 수백 배에서 수천 배 빠른 속도를 자랑하며, 이는 수 기가바이트에 달하는 대용량 학술 정보를 단 몇 초 만에 주고받을 수 있는 기술적 토대가 됩니다. 이러한 속도는 연구 효율성을 극대화하여 국가 경쟁력을 높이는 데 기여하고 있습니다. 첨단 인프라를 유지하고 고도화하는 과정은 보이지 않는 곳에서의 치열한 노력으로 완성됩니다. 전산실의 물리적 이전이나 노후화된 백본 장비의 대대적인 교체 작업은 국가과학기술연구망(KREONET)의 안정성을 확보하기 위한 필수적인 과정입니다. 이러한 시스템의 개선은 단순히 기술적인 업그레이드를 넘어, 연구자들이 네트워크 속도나 자원 부족의 제약 없이 자신의 연구에만 몰입할 수 있도록 돕는 근본적인 해결책을 마련하는 과정이기도 합니다. 이를 위해 운영진은 365일 무중단 시스템 운영을 위해 전문성을 발휘하고 있습니다. 방대한 양의 데이터를 단순히 축적하는 것을 넘어, 이를 가치 있는 정보로 변환하여 제공하는 콘텐츠 큐레이션 기술 또한 중요합니다. 이용자의 요구사항을 체계적으로 분석하고 데이터 생애주기 모델을 고도화함으로써, 연구자들은 필요한 정보를 더욱 쉽고 정확하게 찾아낼 수 있습니다. 이러한 서비스 중심의 접근 방식은 과학기술 정보의 활용도를 극대화하고, 연구 데이터가 사장되지 않고 지속적으로 새로운 가치를 창출할 수 있도록 돕습니다. 결과적으로 이용자의 만족도를 높이고 신뢰할 수 있는 데이터 생태계를 구축하는 것이 목표입니다. 기술적 성취와 더불어 이를 이끌어가는 연구자들의 건강한 삶과 열정은 지속 가능한 과학기술 발전의 원동력이 됩니다. 새로운 시스템을 도입하고 전문성을 키우는 바쁜 일상 속에서도, 스스로의 성장과 행복을 도모하는 균형 잡힌 태도는 매우 중요합니다. 즐겁게 일할 수 있는 환경과 건강한 신체가 뒷받침될 때, 비로소 이용자들이 만족할 수 있는 최상의 서비스가 탄생할 수 있습니다. 개인의 성취가 연구원의 발전으로 이어지고, 나아가 국가 과학기술의 눈부신 성과로 환원되는 선순환 구조를 만드는 것이 우리 연구자들의 진정한 야망입니다.

한국과학기술정보연구원

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