▲ 이중 도파로 공진기 연구이미지
빛을 다루는 방식이 바뀌자 데이터 처리의 속도와 정밀도에도 균열이 생기기 시작했다. 전기를 대신해 빛으로 연산하는 흐름 속에서, 그 방향을 흔드는 기술이 등장했다.
KAIST 전기및전자공학부 김상식 교수 연구팀과 한양대학교 윤재웅 교수 연구팀은 빛의 간섭을 활용해 광신호를 자유롭게 조절할 수 있는 광집적 공진기를 개발했다. 데이터 처리 핵심 기반인 광집적회로 분야에서 구조적 제약을 풀어낸 설계다.
광집적회로는 빛으로 데이터를 처리해 속도는 높이고 전력 소모는 줄이는 기술로, AI와 데이터센터, 양자통신에서 중요성이 커지고 있다. 다만 빛의 파장과 위상을 정밀하게 다루는 데 한계가 존재해 기술 확장에 제약이 있었다.
▲ 연구진(우상 김상식 교수, 우하 김태원 학부연구생)
연구팀은 기존 단일 통로 대신 '이중 도파로 구조'를 적용했다. 공진기를 지난 빛과 그렇지 않은 빛이 다시 만나 간섭을 일으키는 방식으로, 신호의 파장과 타이밍을 세밀하게 조정할 수 있게 했다. 이로써 빛을 원하는 형태로 설계하는 기반이 마련됐다.
이 기술을 통해 다양한 광신호를 구현할 수 있게 되면서 데이터 처리 효율 개선 가능성이 커졌다. 특히 복잡한 연산이 필요한 AI 가속기나 대형 데이터센터에서는 속도 향상과 전력 절감 효과가 기대된다.
양자통신 분야에서도 활용 여지가 크다. 미세한 신호 차이를 다루는 특성상 정밀 제어가 필수적인데, 이번 기술이 이를 뒷받침할 수 있는 구조를 제시했다는 점에서 의미가 있다.
연구는 KAIST 학부생 김태원 학생이 1저자로 참여했다. 강의에서 배운 이론을 실제 설계와 논문으로 연결한 사례로, 연구 과정 전반을 주도했다는 점에서 주목된다.
김상식 교수는 "기존에 주목받지 못했던 광학적 특성을 정밀하게 분석한 결과"라며 "광 기반 연산과 통신 기술 전반에 활용 가능성이 크다"고 말했다.
이번 성과는 광학 국제 학술지 '레이저 앤 포토닉스 리뷰스'에 게재됐다. 빛을 활용한 데이터 처리 기술이 한 단계 더 확장되는 계기로 이어질 전망이다. /대전=이한영기자
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