1초에 5기가 용량 다섯번 전송…200Gbps 광소자 기술 국산화

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 국내 연구진이 초대형 인공지능(AI) 데이터센터와 5G/6G 이동통신 인프라에 활용될 수 있는 초당 200기가바이트(Gbps)급 광검출기 소자를 국내 최초로 개발했다. 이번 기술은 5GB 용량의 풀HD 영화를 1초에 5편 전송할 수 있는 수준의 초고속 데이터 수신을 가능하게 한다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 채널당 200Gbps급 광신호 처리가 가능한 광검출기 소자를 개발했다고 19일 밝혔다. 광검출기는 광신호를 전기신호로 변환하는 핵심 반도체 부품으로, 데이터센터·통신망의 데이터 수신 성능을 좌우하는 필수 요소다.

연구진이 개발한 광검출기 소자는 70기가헤르츠(GHz) 이상의 대역폭과 0.75암페어퍼와트(A/W) 이상의 높은 광응답도를 동시에 구현했다. 크기는 0.5㎜ × 0.4㎜다. 특히 칩 후면에 인듐인화물(InP) 재질의 볼록 렌즈를 단일 집적한 후면렌즈 집적형 구조를 적용해 광수신 효율과 정렬 편의성을 크게 높였다. 설계부터 제작까지 전 과정을 순수 국내 기술로 구현한 점도 의미가 크다.

해당 소자는 향후 AI 데이터센터 내부 네트워크용 광트랜시버 수신부에 적용될 예정이다. 데이터센터 타워랙 내부 라인카드에는 다수의 광트랜시버가 탑재되는 만큼, 핵심 부품의 성능과 비용 효율성이 중요하다.

ETRI의 후면렌즈 집적 구조는 별도의 수광 렌즈 부품이 필요없어 패키징을 단순화할 수 있다. 800Gbps 및 초당 1.6테라바이트(Tbps)급 광모듈 제작 시 비용 절감 효과가 기대된다.

데이터센터에서 널리 사용되는 광검출기 소자는 채널당 약 112Gbps급 성능이 일반적이다. ETRI는 이번 기술 개발을 통해 채널당 최대 224Gbps 광신호 처리까지 가능하도록 해 데이터 처리 용량을 기존 대비 약 2배 향상시켰다.

권용환 광무선연구본부장은 "빠르게 성장하는 AI 데이터센터와 5G/6G 시장에 적용 가능한 핵심 광검출기 소자 기술을 국내 최초로 개발해 국내 광부품 산업 경쟁력 강화에 기여할 수 있게 됐다"고 말했다.

한영탁 광통신부품연구실 책임연구원은 "공정 변수에 매우 민감한 화합물 광반도체 분야에서 핵심 원천기술 확보와 안정적인 파운드리 운영 역량을 동시에 확보한 것이 이번 성과의 핵심"이라고 설명했다.

ETRI는 기술 관련 국내외 특허를 출원, 국내 광부품 관련기업 ㈜우리로에 기술 이전을 완료했다. 향후 AI 데이터센터 및 5G/6G 통신 시장에서 글로벌 기업들과 경쟁할 수 있도록 산업 적용과 상용화를 적극 지원할 계획이다.

연구 성과는 일본 삿포로에서 개최된 아시아·태평양 지역 최대 광통신 학술대회 'OECC 2025'에서 발표됐다. 최근 국제우수논문지(Optics Express)에 게재됐다.

연구는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)이 지원하는 '인트라-DC(Intra-DC) 통신을 위한 1.6Tbps 광트랜시버용 광소자 부품 기술 개발' 과제를 통해 수행됐다.

jongseo12@news1.kr