인터넷 속도 극적으로 높이는 광섬유 개발

광섬유를 통과하는 빛이 나선형으로 진행하게 함으로써 인터넷 속도를 극적으로 늘리는 기술이 개발됐다고 사이언스 데일리와 BBC 뉴스가 30일 보도했다.

미국 과학자들은 `광(光)보텍스'(optical vortex)라 불리는 도넛 모양의 레이저 빔을 이용해 빛이 직진하지 않고 나선형으로 진행하도록 함으로써 광섬유 1㎞당 전송할 수 있는 데이터양을 초당 1.6 테라비트로 늘릴 수 있게 됐다고 사이언스지에 발표했다.

이는 블루레이 DVD 8편을 1초 안에 보낼 수 있는 속도로 같은 연구팀이 지난해 시연한 OAD(over-the air) 전송 속도 2.5 Tb/s에는 못 미치지만 이런 기술이 광섬유에도 적용될 수 있음을 강력하게 입증한 것이다.

급증하는 대역폭 수요로 인터넷에 과부하가 걸리는 상황에서 이런 신기술을 이용하면 비디오 스트리밍(실시간 재생) 문제가 수월하게 해결될 전망이다.

광보텍스는 분자생물학과 원자물리학, 양자광학 등 여러 분야에서 광범위하게 연구되고 있지만 기존 표준 광섬유에서는 엉키고 데이터 전송 능력이 상실되는 등 불안정하다는 문제가 있었다.

그러나 연구진은 덴마크의 광섬유 회사 OFS-피텔 및 이스라엘의 텔아비브 대학과 공동작업으로 광섬유를 통과하는 빛의 안정성 뿐 아니라 인터넷 대역폭 확대 잠재력을 가진 광섬유를 개발했다.

`섬유 속의 섬유'로 불리는 새 광섬유는 각각의 동심(同心) 섬유에 각기 다른 화학 성분을 첨가해 지나는 빛의 속도를 바꾸는 방식으로 각 빔에 서로 다른 경로를 제공하는 것이다.

`나선형 빛'이라는 개념은 빛의 기본 단위인 광자가 `스핀 각운동량', 즉 편광성(偏光性)과 `궤도 각운동량'(OAM)이라는 두 개의 운동 에너지를 갖고 있다는 사실에서 출발한다.

광자는 특정 방향으로 `꿈틀거리며' 나아가는 편광성을 갖고 있지만 지구가 태양을 돌듯 축을 중심으로 도는 OAM도 갖고 있는데 `나선형 빛'은 바로 이 OAM을 이용해 다양한 꼬임의 정도에 따라 더 많은 데이터를 암호화할 수 있는 것이다.

1990년대 이후 대역폭 확장은 광섬유를 통과하는 데이터 운반 레이저 신호(1과 0)의 파장, 즉 색(色)의 가짓수를 늘리는 방법으로 이루어졌다.

그러나 모바일 기기의 보편화로 인터넷 수요가 급증하면서 이런 방식은 물리적 한계에 부딪히게 됐고 최근 새로 등장한 대역폭 확장 전략은 섬유를 통과하는 빛이 각기 고유의 경로, 즉 `모드'(mode)를 지나도록 하는 것이다.

연구진이 개발한 방식은 각 모드에 몇 개의 색을 집어넣고 여러 개의 모드를 사용하는 것으로 수신기에서도 광섬유를 통과한 데이터 스트림이 서로 분리된 상태로 도착하는 성과를 낳았다.

연구진은 현재 전세계에 깔려 있는 수십억 ㎞의 해저 케이블을 교체해야 한다는 현실적인 문제가 있어 보편화될 수 있을지는 두고 봐야 하겠지만 구글 데이터 센터처럼 비교적 폐쇄적인 시스템을 갖고 있는 특정 영역에서는 이런 광섬유가 활용될 수 있을 것이라고 말했다.

(서울=연합뉴스)