빛으로 스위칭 하는 시대 활짝 열었다

ETRI, 데이터센터용 光스위칭 기술개발

- 에너지 소비 1/3 절감, 네트워크 지연속도 10배 향상시켜

- 수동형 광스위치, 고속 파장가변 광모듈 등 핵심기술 개발

- KT인터넷과 연동성공, 초저지연 특성 실감형 서비스 활성화

국내 연구진이 데이터센터의 최대 현안인 트래픽 문제를 말끔히 해결할 광스위칭(PSON) 핵심기술 개발에 성공했다. 그동안 데이터센터는 과도한 트래픽과 전력소모, 네트워크 지연, 확장의 한계성 등으로 투자대비 수익의 정체기를 맞아왔다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 그동안 데이터센터에서 주로 사용하던 전기스위치가 성능을 높이는데 물리적 한계에 다다름에 따라 이를 보완해 사용이 가능한 광스위칭 시스템을 개발했다고 밝혔다. 에너지 소비는 30% 줄이고 네트워크 지연시간은 10배 향상시켰다.

연구진이 개발에 성공한 광스위치는 빛(光)으로 스위칭을 하는 시스템이다. 실용화측면에서 실현 가능한 수동형 광스위치(AWGR)라고 설명했다.

원리는 간단하다. 그동안 전기스위치가 전기신호로 온·오프 전환을 했다면 광스위치는 빛의 파장을 사용해 스위칭을 하는 셈이다. 이에 따라 더 이상 전기도 필요 없고 발열문제도 해소된다고 밝혔다.

본 기술은 다단구조의 전기스위치로 복잡하던 데이터센터 네트워크를 광스위치로 변환하여 1단구조로 단순화 시킬 수 있다. 빛의 속도로 휙 지나가며 빠른 시간 내에 스위칭이 되는 것이다. 또한 빛의 파장을 변경하는데 소요되는 시간도 1마이크로초(μs)로 짧다. 

ETRI는 본 성과가 그동안 연구진이 보유한 고속 광트랜시버 기술과 프레이머 설계기술, 데이터센터 제어관리기술 등 원천기술이 기반이 되었다고 밝혔다.  

이를 바탕으로 연구진은 ▲고속 파장가변 광송수신 기술 ▲수동형 광스위치 기술 ▲포토닉 프레임 처리 기술 ▲고속 스케쥴링 기술 등을 개발하여 광스위칭 시스템을 최종 구현했다. 

고속 파장가변 광송수신 기술은 1마이크로초(μs)로 빛의 파장을 변하게 해주는 송신과 빠른 수신 기능을 개발, 광트랜시버 형태로 만들었다. 또한 수동형 광스위치는 온도제어가 필요 없는 방식으로 개발, 90개의 입·출력포트를 가지고 있으며 전원 사용 없이 대용량 스위치 구성이 가능하다. 

포토닉 프레임 처리 기술과 고속 스케쥴링 기술은 트래픽 간 충돌을 방지하고 정해진 시간 내에 트래픽을 원하는 목적지로 전달하기 위한 제어와 관리 기능을 수행한다.

따라서 ETRI는 이번 성과가 기존 전기스위치를 광스위치로 전환하는 단계의 가능성을 보인 것이라고 설명했다. 실용화의 대안을 제시한 셈이다. 

연구진은 원천기술을 확보했으니 향후 상용화가 되기 위해서는 광 스위치로 전환시 네트워크가 변하는데 따른 구조적 디자인이 우선 필요하다고 말했다. 세계적인 연구그룹들이 수행하고 있는 광스위칭에 대한 방식이 각각 달라 역할분담, 표준화, 합의 등이 필요하다는 것이다.  

아울러 연구진이 보유한 수동형 광스위칭 기술에 대해서도 각 방식에 따른 광스위치의 종류가 서로 달라 향후 통일된 규격 하에 완성도를 더 높이는 연구가 필요하다고 설명했다. 

ETRI는 본 기술이 이처럼 세계적으로 진행되고 있는 최첨단 기술이기에 상용화까지 가기에는 넘어야 할 산이 많다고 말했다. 따라서 향후 상용화는 점진적으로 전기스위칭과 광스위칭을 함께 사용하는 하이브리드 구조로 진행되어갈 것으로 보고 있다. 

연구진은 광스위칭 방식이 결정되고 시장이 형성된다면 상용화는 5년 내 가능할 것으로 보고 있다.

ETRI는 지난달 22일, 개발된 PSON시스템을 케이티(KT) 대덕 2연구센터 1층 실험실에 설치, 데이터센터 스위치 장비와 연동하여 미디어 서버로부터 동영상 2채널을 각각 프리미엄망과 코넷망을 통해 실시간 수신하는데 성공했다. 이로써 상용 망에서 적용 가능성을 확인했다고 말했다.

또한 본 기술은 유럽 최대 광통신전시회(ECOC 2018)에 채택되어 출품, 시연 발표를 통해 관계자들로부터 호평을 받았다. 

본 연구는 지난 2016년부터 과학기술정보통신부의『포토닉 프레임 기반 패킷 스위칭 가능한 데이터 센터 광 네트워킹 핵심 기술 개발』사업으로 진행되고 있다. 연구진은 과제를 통해 SCI급 논문 6편, 국외 우수학회 논문 2편을 발표했고 국내외 특허 28건을 출원했다. 본 연구에는 ㈜KT, ㈜네온 포토닉스, ㈜에이알텍, UC Davis 대학이 함께 참여 중이다. 

ETRI는 본 기술이 기존의 대용량 데이터센터가 계속 증가하는 데이터 트래픽을 감당하면서 과도한 에너지 소비와 전송 지연시간 문제를 해결하는데 도움을 줄 것으로 보고 있다. 

ETRI 양선희 네트워크연구본부장은“5G 시대에 초저지연 실감형 서비스를 가능하게 하는 광스위칭 기술은 4차산업혁명의 초석이 될 것이다. 이를 통해 국내 광(光)산업계에 새로운 성장동력을 제공하겠다”고 말했다.

연구진은 향후 데이터센터는 물론, 광통신부품업체, 대용량 고속 빅데이터 처리가 필요한 HPC 네트워크 분야, 방송서비스 네트워크, 금융거래망, 국가 재난안전망 등에 본 기술의 적용을 예상하고 있다. 

세계적 시장조사업체인 가트너의 보고서에 따르면 오는 2027년 광스위칭 전환률은 약 30%로 보이며 5조 8천억 원의 시장을 형성할 것으로 전망하고 있다. <보도자료 본문 끝>

[배포번호:2018-71호]