광신호 제어 성공…"AI 가속기 기반될 것"

KAIST는 김상식 전기및전자공학부 교수 연구팀이 윤재웅 한양대학교 물리학과 교수 연구팀과 빛 간섭 현상을 활용해 광신호를 자유롭게 제어할 수 있는 광집적 공진기를 개발했다고 15일 밝혔다. '광집적회로(PIC)'는 빛을 이용해 데이터를 초고속·저전력으로 처리하는 기술이다. 인공지능(AI), 데이터센터, 양자정보처리 등 차세대 핵심 분야에서 중요한 기반 플랫폼 기술로 주목받고 있다. 연구팀은 빛을 일정 공간에 가둬 증폭하거나 특정 색(파장)만 선택하는 핵심 광학 소자에 주목했다. 악기 울림통이 소리를 증폭하는 원리와 유사하다. 그러나 기존 단일 통로 구조 공진기는 광신호 위상과 스펙트럼을 정밀하게 조절하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 '이중 도파로' 구조를 도입했다. 이 구조는 공진기를 통과한 빛과 통과하지 않은 빛을 다시 만나게 해 간섭을 정밀하게 조절할 수 있다. 연구팀은 "빛의 색(파장) 특성을 보다 정밀하게 조절할 수 있는 새로운 특성을 확보했다"고 말했다. 김상식 교수는 "이를 바탕으로 비선형(빛의 색을 바꾸는) 주파수 변환 연구의 새로운 가능성을 제시한 것"이라며 "이 기술을 활용하면 여러 데이터를 더 빠르고, 더 정확하게 처리할 수 있다. 향후 초고속 데이터센터 및 AI 가속기와 양자통신 시스템의 성능 향상의 밑거름이 될 것"이라고 말했다. 김 교수는 또 "상용화보다는 플랫폼이나 기본 기술로 쓰일 것으로 기대한다"고 덧붙였다. 연구는 김태원 KAIST 학사과정생이 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 광학 국제 학술지 '레이저 앤 포토닉스 리뷰스에 게재됐다. 한편 KAIST는 학부 연구 프로그램(URP)을 통해 학부생을 선발, 지원한다. 김태원 학사과정생은 현재 김상식 교수 연구실서 2년째 R&D를 수행 중이다.