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양자통신 보안 등에 활용 가능한 광자기반 Li-Fi 핵심기술 개발

와이파이 등 무선 주파수가 아닌 광자 기반(Li-Fi)의 차세대 통신 핵심 기술이 개발됐다. 한국연구재단(이사장 이광복)은 중앙대 왕동환 교수와 캘리포니아대 응우옌(T.-Q. Nguyen) 교수 연구팀이 기존 유기반도체의 단점을 보완한 고성능 포토디텍터(빛 감지 소자)를 개발했다고 12일 밝혔다.양자 통신 보안의 광자 감지에서 필수 기술이 될 가능성이 크다. 왕동환 교수는 "이 기술이 양자통신 보안의 광자 감지에서 필수 기술이 될 가능성이 크다"고 언급했다. 연구팀은 기존 유기반도체의 단점을 보완한 억셉터-이종접합 연속 구조(A/BHJ 구조)를 개발하고, 이를 기반으로 고속‧고감도‧저잡음 무선통신시스템 구현에 성공했다고 설명했다. 여기서 이종접합은 유기 태양전지나 유기 포토디텍터에서 전하를 생성하고 분리하기 위한 구조를 말한다. 전자를 주는 도너 물질과 전자를 받는 억셉터 물질이 섞여 있는 형태다. 포토디텍터 공정기술은 고성능 이미지 센서의 핵심기술이다. 다양한 광원의 미세한 빛까지 감지할 수 있다. 그러나 이종접합으로 반응 속도가 저하되고, 노이즈 전류로 민감도가 떨어지는 한계가 있다. 이를 연구진이 에너지 방출률 계산을 통해 적절한 온도와 속도로 공정을 최적화하는 등 전사 인쇄 공정 기술을 새로 설계해 안정적인 'A/BH 구조'를 구현했다. 노이즈 감소는 초미세 수준(10의 13승 A/Hz의 0.5승 이하)을 기록했다. 또 이를 기반으로 제작한 유기반도체 페로브스카이트 포토디텍터는 초고감도(1.06×10의 13승 cm Hz의 2분의1승 W 마이너스1승)의 감지 성능과 1.02 ㎒의 차단 주파수를 나타냈다. 연구팀은 "100 ㎑ 이상 고주파 대역에서도 신호 손실 없이 빠르고 안정적인 데이터 전송에 성공, 무선 데이터 통신 등 차세대 정보통신기술로의 가능성을 열었다"고 설명했다. 연구팀은 "차세대 통신 기술과 고감도 센서 기술 분야에서 광범위하게 응용될 가능성이 높다"며 "의료 모니터링, 양자 보안 센서, 정보통신 등 다양한 산업에서 활용될 수 있을 것"으로 기대했다. 왕동환 교수는 “포토디텍터를 통신 시스템으로 구현하기 위해서는 트랜지스터와의 결합이 필수”라며 “향후 상용화가 가능한 광 기반 무선 통신 원천기술 확보에 총력을 기울일 계획"이라고 말했다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구 및 세종과학펠로우십의 지원을 받았다. 연구성과는 재료 분야 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 9월 9일 온라인 게재됐다.

2024.11.11 12:01박희범

세계적 양자석학 알랭 아스페 교수 "한국 기업·대학과 전방위 협력"

지난 2022년 노벨 물리학상을 수상한 세계적인 양자 석학 알랭 아스페 파리 에콜폴리테크닉 교수가 한국을 찾았다. 과학기술정보통신부는 양자석학 중 한 명인 알랭 아스페(Alain Aspect) 교수와 22일 국가과학기술자문회의 회의장에서 간담회를 가졌다고 밝혔다. 이날 간담회에는 박상욱 대통령실 과학기술수석비서관과 알랭 아스페 교수를 비롯한 과기정통부 조현숙 양자과학기술산업반장, 파스칼사 관계자 등이 참석했다. 알랭 아스페 교수는 광자 간의 얽힘을 통해 벨의 부등식 원리를 발전시킨 공로로 존 클라우저, 안톤 차일링거와 함께 2022년 노벨물리학상을 공동 수상했다. 그는 프랑스 중성원자 양자컴퓨팅 기업인 파스칼사를 공동 설립한 기업가다. 지난 2006년 한-불 수교 120주년 기념 해외석학 초청강연 계기로 한국을 찾은바 있다. 이번 면담에서는 미래 산업·안보의 게임체인저로 주목받는 양자과학기술 분야의 향후 발전전망 등에 대한 알랭 아스페 교수의 견해와 파스칼의 비즈니스 계획 등의 얘기가 오갔다. 과기정통부 측에서는 우리나라 양자 관련 정책과 생태계 현황을 소개한 뒤 향후 상호간 협력의 중요성을 강조했다. 알랭 아스페 교수는 "한국 정부의 양자분야에 대한 지원이 인상 깊었다"며 "경쟁력 있는 한국의 기업, 대학들과 인력양성부터 산업화까지 다방면에 걸쳐 협력을 확대해 나가길 희망한다"고 말했다. 박상욱 과학기술수석은 “한국은 AI, 바이오와 함께 3대 게임체인저의 하나인 양자과학기술에 대한 지원을 크게 확대하고 있다"며 "양자분야 연구자 커뮤니티는 아직 크지 않지만 우수한 연구자와 경쟁력있는 기업들이 많다”고 밝혔다. 박 수석은 “내년부터 호라이즌 유럽의 준회원국으로 가입하기 때문에 유럽 국가 중 특히 프랑스와의 협력이 중요해질 것으로 본다"며 "양자컴퓨팅 선도기업인 파스칼과 우리나라 대학, 연구계 및 기업과의 협력이 활발히 이루어지길 기대한다”고 언급했다.

2024.10.22 23:00박희범

양자∙코팅∙탄소∙재난∙기억분야 "R&D 도전장"

정부가 양자∙코팅∙탄소∙재난∙기억 등 5개 분야 세부 과제를 한계도전 R&D 프로젝트로 정해 '도전장'을 내밀었다. 과학기술정보통신부(장관 이종호)와 한국연구재단(NRF,이사장 이광복)은 28일 서울 한국과학기술회관에서 한계도전 R&D 프로젝트 검토를 위한 '기술제안토론회'를 개최했다. 이날 정부가 국가적∙사회적 난제 해결을 목표로 정의한 도전적인 연구주제는 모두 5개다. 주제 도출은 NRF PM들이 맡았다. 이 주제는 소재부문에서 ▲양자 통신용 단일 광자를 상온에서 생성하는 기술(SPEAR) ▲과불화 화합물 대체 생체친화적 윤활코팅 소재 기술(ILUCO) 등이다. 기후 에너지 부문에서는 ▲최소 에너지를 이용하는 탄소(C¹²) 순환 기술 ▲과학기계학습을 이용한 극단 기상변화 예측 및 재난위험 맵핑 기술(CLIMECAST)이 선정됐다. 바이오 헬스 부문에서는 ▲기억의 미스터리를 푸는 열쇠 (Unlocking Mystery Of Memory)를 도전과제로 정했다. 이 과제들은 향후 기획 내용을 구체화한 뒤 확정 과정을 거쳐 다음 달 신규과제로 공고할 예정이다.이 과제에는 올해부터 오는 2028년까지 5년간 총490억 원이 투입된다. 이창윤 제1차관은 “한계도전 R&D가 우리나라 R&D 전체를 변화하시키는 R&D혁신의 트리거”가 될 것이라며, “정부 R&D가 한계도전 R&D 사업처럼 보다 도전적이고 창의적인 미래연구에 더 많이 지원될 수 있도록 R&D 사업 개편과 R&D 전반에 대한 제도와 환경을 바꿔가는 노력을 지속할 것”이라고 밝혔다.

2024.02.28 13:00박희범

SK하이닉스·NTT·인텔, 차세대 광통신칩 개발 협력

일본 통신업체 NTT가 미국 인텔, 국내 SK하이닉스와 협력해 광학 기반의 차세대 반도체 양산 기술을 개발할 예정이라고 닛케이아시아통신이 29일 보도했다. 해당 기술은 반도체 내부의 신호 전달 방식을 기존 전기에서 광자(Photon; 빛의 최소 단위)로 바꾼 것이 주 골자다. 광자를 적용하면 이론상 데이터 전송 속도를 기존 대비 수십 배 이상 빠르게 할 수 있고, 전력 효율성도 크게 높일 수 있다. 업계에서는 실리콘 포토닉스(Silicon Photonics)라고도 부른다. 대표적인 적용 사례가 데이터센터에 필수적으로 쓰이는 '광통신'이다. 현재 데이터센터는 광섬유를 통해 빛으로 데이터를 주고받은 뒤, 광트랜시버라는 부품을 통해 수신된 정보를 전기적 신호로 변환하는 과정을 거친다. 이후 변환된 전기 신호는 서버 내부의 반도체로 전달된다. 만약 반도체 회로에도 광통신이 적용되면, 반도체 칩 및 데이터센터의 성능과 효율성을 동시에 높일 수 있게 된다. 특히 AI 산업의 발달로 반도체에 요구되는 데이터 처리 성능이 급격히 높아지는 추세에 대응할 수 있을 것으로 기대된다. 일본 정부도 이를 첨단 전략기술로서 주목하고 있으며, 약 450억 엔(한화 약 4천억 원)을 지원할 예정이다. NTT와 인텔, SK하이닉스는 오는 2027년까지 해당 기술이 적용된 반도체 소자 생산과 테라비트(Tb) 급으로 처리된 데이터를 저장할 수 있는 메모리 기술을 확보하는 것을 목표로 하고 있다.

2024.01.30 09:20장경윤