5GB 영화 5편 1초 전송 수준…AI 데이터센터·5G/6G 핵심 기술 확보
후면렌즈 집적 구조로 효율·가격 경쟁력 동시강화

5GB 용량의 영화를 1초에 5편 전송할 수 있는 초대형 인공지능(AI) 데이터센터와 차세대 이동통신용 200Gbps급 광검출기 소자가 국내 처음으로 개발됐습니다.

한국전자통신연구원은 채널당 200Gbps급 광신호 처리가 가능한 광검출기 소자를 개발했습니다. 광검출기는 빛으로 전달되는 데이터를 전기 신호로 바꾸는 핵심 반도체 부품으로, 데이터센터와 통신망의 성능을 좌우하는 핵심 요소입니다.

이번에 개발된 소자는 70GHz 이상의 대역폭과 0.75A/W 이상의 높은 광응답도를 동시에 구현했습니다. 크기는 0.5mm × 0.4mm 수준으로 소형화에도 성공했습니다.

특히 칩 후면에 인듐인화물(InP) 기반의 볼록 렌즈를 통합한 ‘후면렌즈 집적형 구조’를 적용해 광 수신 효율과 정렬 편의성을 크게 높였습니다. 별도의 렌즈 부품이 필요 없어 패키징을 단순화할 수 있고, 비용 절감 효과도 기대됩니다.

이 기술을 활용하면 5GB 용량의 풀HD 영화를 1초에 5편 전송할 수 있는 수준의 초고속 데이터 수신이 가능합니다.

연구진은 해당 소자가 향후 AI 데이터센터 내부 네트워크용 광트랜시버 수신부에 적용될 것으로 보고 있습니다. 데이터센터에서는 다수의 광트랜시버가 사용되는 만큼, 핵심 부품의 성능과 가격 경쟁력이 중요한 요소입니다.

현재 상용 광검출기의 데이터 처리 용량은 채널당 약 112Gbps 수준이지만, 이번 기술은 이보다 두 배 높은 224Gbps까지 처리할 수 있습니다.

최근 AI, 클라우드, OTT, 가상현실(VR), 증강현실(AR) 서비스 확산으로 데이터 트래픽이 급증하면서 초고속 광소자 기술 확보의 중요성은 더욱 커지고 있습니다.

200Gbps급 광검출기 칩은 세계적으로도 소수 기업만 개발 가능한 고난도 기술입니다. ETRI는 인듐갈륨비소(InGaAs) 기반 광검출기 기술과 화합물 반도체 파운드리 운영 경험을 바탕으로 핵심 원천기술 확보에 성공했습니다.

이번 기술은 해외 수입 의존도를 낮추고 국내 광부품 산업 경쟁력을 강화하는 데 기여할 것으로 기대됩니다. 특히 800Gbps, 1.6Tbps급 차세대 광모듈 시장에서도 가격 경쟁력을 확보할 수 있을 전망입니다.

권용환 ETRI 광무선연구본부장은 “AI 데이터센터와 5G·6G 시장에 적용 가능한 핵심 광검출기 기술을 국내 최초로 확보했다”고 말했습니다.

연구팀은 관련 국내외 특허를 출원을 마쳤으며, 이 기술을 국내 민간 기업에 이전했습니다. 향후 상용화를 통해 글로벌 시장 진출도 추진할 계획입니다.

한편 시장조사기관 LightCounting에 따르면 글로벌 광트랜시버 시장은 2019년 60억 달러에서 2026년 180억 달러로 세 배 이상 성장할 것으로 전망됩니다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 Optics Express에 실렸으며, 아시아·태평양 최대 광통신 학술대회 OECC 2025에서도 발표됐습니다.