[정보통신신문=서유덕기자]

국내 연구진과 중소기업이 힘을 모아 초당 250억개 비트(bit)를 광섬유 케이블을 통해 장거리 전송이 가능한 광원소자를 국내 최초로 상용화하는데 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 광통신 전문기업인 엘디스와 함께 25Gbps 속도로 30㎞이상 데이터 전송이 가능한 전계흡수변조형 광원소자 상용화에 성공했다고 2일 밝혔다. 

이로써 데이터 트래픽 폭증에 대응하고 5G 이동통신 네트워크 수요에 대응할 수 있는 기술 기반을 다졌다.

그간 5G 등 대용량 통신서비스를 수용하기 위해서는 전류인가방식으로 광원을 직접 변조해 온·오프해 왔다. 하지만, 이 방식은 광원소자의 전류 충·방전 시간 지연과 이에 따른 변조속도 감소와 신호품질 저하 등 한계가 있었다.

ETRI는 이 같은 한계를 극복하고자 전계흡수변조형 광원소자를 개발해 냈다. 이 방식은 일정한 세기로 빛을 방출하는 광원소자의 출력단에 전압인가에 따라 순간적으로 빛을 흡수해 광출력 세기를 조절한다.

이를 통해 연구진은 광원소자의 출력단에 온·오프 신호를 만들 수 있는 전계흡수 변조기(EAM)가 집적된 형태로 제작했다. 이로써 기존 직접변조 방식의 문제점이던 변조속도 감소와 신호품질 저하 문제의 해결이 가능해졌다. 

또한 현재 전 세계적으로 소수 기업만 시장공급이 가능한 전계흡수변조형 광원소자 기술을 개발함으로써 향후 해외수입 의존에서 탈피할 수 있는 기반을 마련하게 됐다.

연구진은 이번 연구결과가 그간 ETRI의 연구개발용 파운드리에서 축적해온 화합물 반도체 기술과 국내 화합물 광반도체 전문 기업체의 양산 기술을 성공적으로 융합한 사례라고 평가했다. 

연구진은 기존 고온상 광출력세기 및 변조속도 등 광원소자의 성능 면에서는 유리하나 신뢰성이 떨어졌던 인듐-알루미늄-갈륨-비소 화합물 조성을 인듐-갈륨-비소-인 조성으로 바꿨다. 향후 기업의 양산공정에서 신속한 사업화 고려와 초기 신뢰성 확보에 유리하게 변경한 전략이 주효한 것이다.

현재까지 엘디스 양산공정에서 제작된 전계흡수변조형 광원소자는 상온뿐만 아니라 55℃ 고온에서도 25Gbps 전송이 가능하다.

아울러, 데이터센터 내부 네트워크에 적용할 수 있는 100Gbps급 변조속도도 확보했다. 이는 글로벌 경쟁제품과 동등한 수준이다.

엘디스는 우선 25Gbps급 제품에 대한 양산 수율을 높여 국내·외 5G 시장에 공급하고, 내년 상반기 목표로 100Gbps급 제품을 출시할 계획이다.

아울러 ETRI와 엘디스는 전계흡수변조형 광원소자의 성능 향상과 다각화를 통해 제품경쟁력 강화에도 지속적으로 협력할 계획이다. 반도체 공정 이후 특성 및 신뢰성 등 평가기술과 광모듈 적용을 통한 성능 최적화 등에도 노력할 계획이다.

이종진 ETRI 광패키징연구실장은 “연구진의 선행연구 성과가 기술 상용화로 이어진 우수한 사례라 의미가 크다”며 “사업화 과정에서도 지속적인 협력을 통해 세계 최고의 제품이 되도록 지원하겠다”고 밝혔다.

조호성 엘디스 대표는 “정부의 소·부·장 산업 육성정책이 조금씩 결실을 보고 있다”면서도 “EML 같은 고부가가치 광원에 대한 국산화 성공을 계기로 국내 화합물 광반도체 전문 기업체가 대외 기술격차를 해소하고, 국산 광원소자로 해외시장에 진출하는 등 좀 더 많은 성과를 낼 수 있도록 정부출연연구원과 정부의 지속적인 지원이 필요하다”고 설명했다.

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