[천지일보=김민아 기자] 송석호(57) 한양대 물리학과 교수 연구팀이 모든 광(光)통신 주파수 대역에서 작동이 가능한 광다이오드 소자를 개발했다. 현재 일반 광통신에서 사용하는 소자들의 주파수 대역은 일부 좁은 대역에서만 사용하지만, 새롭게 개발한 소자는 모든 대역에서 사용할 수 있다.
이번 연구로 새롭게 개발한 광다이오드는 향후 차세대 이통통신과 국가기간망 사업, 우주개발 분야에까지 활용할 수 있는 길을 텄다는 평가가 나온다. 송 교수팀의 연구결과는 과학 분야 세계 최고 권위지인 ‘네이처(Nature)’에 게재돼 3일 출간됐다.
송 교수팀이 개발한 신개념 광다이오드는 ‘열린-양자역학(open quantum mechanics)’ 이론에 바탕을 두고 있다. 기존 광다이오드에 관한 연구는 주로 에너지가 많이 소모되는 ‘비선형 현상’이나 매우 좁은 주파수 대역에서만 일어나는 ‘공명(resonance) 현상’에 기반을 두고 개발됐다. 반면 송 교수팀은 ‘열린-양자역학계에서의 비대칭적 에너지 흐름’ 이라는 새로운 원리를 광소자 기술에 도입, 기존 기술의 단점인 에너지 손실 및 주파수 대역의 한계를 극복했다. 다시 말해 에너지 소모를 줄이고 처리 속도도 빨라 ‘꿈의 장치’로 불리는 광CPU(중앙처리장치) 제작도 가능하다는 것이다.
송 교수팀의 이번 연구는 나노기술(NT)과 정보통신기술(ICT)을 융합함으로써 고집적화된 광컴퓨터 및 광통신 회로망 구현의 핵심이 되는 ‘나노광소자 설계‧구현 기술’을 실용화할 수 있는 방향을 제시하고 있다는 점에서 기술적 가치가 높다.
또한 열린-양자역학 이론 및 수학적 대칭성‧특이성을 도입해 기존 물리적 한계를 극복하려는 시도와 더불어, 열린-양자역학 이론을 실험적으로 검증하고 발전시키기 위한 광(光)과학 영역의 개척에 기여했다는 점에서 학문적 의미도 크다.
송 교수가 교신저자인 이번 연구는 한양대의 윤재웅·최영선 박사가 공동1저자로 참여했고 캐나다 오타와대 연구팀이 함께 했다. 과학기술정보통신부가 시행하는 글로벌프런티어사업(파동에너지극한제어연구단), 기초연구사업(중견연구), 학문후속세대양성사업(대통령포닥펠로우십)이 이번 연구를 지원했다.