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배포일자 : 2026.3.18.(수)				배포번호 : 2026-19호
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매수 : 보도자료 3매(참고자료 5매, 사진자료 5매, 영상자료 4매)						배포처 : ETRI 홍보실

국내 연구진이 초대형 AI 데이터센터와 5G/6G 이동통신 인프라에 활용될 수 있는 200Gbps급 광검출기 소자를 국내 최초로 개발했다. 이번 기술은 5GB 용량의 풀HD 영화를 1초에 5편 전송할 수 있는 수준의 초고속 데이터 수신을 가능하게 한다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 채널당 200Gbps급 광신호 처리가 가능한 광검출기 소자를 개발했다고 밝혔다. 광검출기는 광신호를 전기신호로 변환하는 핵심 반도체 부품으로, 데이터센터·통신망의 데이터 수신 성능을 좌우하는 필수 요소다.

연구진이 개발한 광검출기 소자는 70GHz 이상의 대역폭과 0.75A/W 이상의 높은 광응답도를 동시에 구현했으며, 크기는 0.5mm × 0.4mm다. 특히 칩 후면에 인듐인화물(InP) 재질의 볼록 렌즈를 단일 집적한‘후면렌즈 집적형 구조’를 적용해 광수신 효율과 정렬 편의성을 크게 높였다. 설계부터 제작까지 전 과정을 순수 국내 기술로 구현한 점도 의미가 크다.

해당 소자는 향후 AI 데이터센터 내부 네트워크용 광트랜시버 수신부에 적용될 예정이다. 데이터센터 타워랙 내부 라인카드에는 다수의 광트랜시버가 탑재되는 만큼, 핵심 부품의 성능과 비용 효율성이 중요하다.

ETRI의 후면렌즈 집적 구조는 별도의 수광 렌즈 부품이 필요없어 패키징을 단순화할 수 있으며, 800Gbps 및 1.6Tbps급 광모듈 제작 시 비용 절감 효과가 기대된다.

데이터센터에서 널리 사용되는 광검출기 소자는 채널당 약 112Gbps급 성능이 일반적이다. ETRI는 이번 기술 개발을 통해 채널당 최대 224Gbps 광신호 처리까지 가능하도록 해 데이터 처리 용량을 기존 대비 약 2배 향상시켰다.

최근 AI, 클라우드, OTT, 가상현실(VR) 및 증강현실(AR) 서비스 확산으로 데이터 트래픽이 급증하면서 초고속·대용량 광소자 기술 확보의 중요성은 더욱 커지고 있다.

200Gbps급 광검출기 칩은 전 세계적으로 소수 기업만 개발 가능한 고난도 기술이다. ETRI는 인듐갈륨비소(InGaAs) 광검출기 기술과 화합물 반도체 파운드리 운영 경험을 기반으로 핵심 원천기술 확보에 성공했다.

이를 통해 해외 수입 의존도를 낮추고 국내 광소자 및 부품 산업 경쟁력을 강화할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 후면렌즈 단일 집적 구조는 차세대 800Gbps 및 1.6Tbps 광모듈 시장에서 가격 경쟁력 확보에도 기여할 전망이다.

ETRI 권용환 광무선연구본부장은“빠르게 성장하는 AI 데이터센터와 5G/6G 시장에 적용 가능한 핵심 광검출기 소자 기술을 국내 최초로 개발함으로써 국내 광부품 산업 경쟁력 강화에 기여할 수 있게 되었다”고 밝혔다.

ETRI 광통신부품연구실 한영탁 책임연구원도“공정 변수에 매우 민감한 화합물 광반도체 분야에서 핵심 원천기술 확보와 안정적인 파운드리 운영 역량을 동시에 확보한 것이 이번 성과의 핵심”이라고 설명했다.

ETRI는 본 기술과 관련한 국내외 특허를 출원했으며, 국내 광부품 관련기업인 ㈜우리로에 기술 이전을 완료했다. 향후 AI 데이터센터 및 5G/6G 통신 시장에서 글로벌 기업들과 경쟁할 수 있도록 산업 적용과 상용화를 적극 지원할 계획이다.

시장조사기관 라이트카운팅(LightCounting)에 따르면 글로벌 광트랜시버 시장 규모는 2019년 60억 달러에서 2026년 180억 달러로 세 배 이상 성장할 것으로 전망된다.

본 연구 성과는 일본 삿포로에서 개최된 아시아·태평양 지역 최대 광통신 학술대회 OECC 2025에서 발표했고 최근 국제우수논문지(Optics Express)에 게재되었다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)이 지원하는 「Intra-DC 통신을 위한 1.6Tbps 광트랜시버용 광소자 부품 기술 개발」 과제를 통해 수행되었다. <보도자료 본문끝>

용어설명

1. 광검출기 소자(Photodetector Device) : 광(빛)신호를 전기신호로 변환하는 반도체 소자. 데이터센터·통신망 수신부의 속도와 감도를 좌우하는 핵심 부품.

2. 인듐인화물(Indium Phosphide) : 인듐(In)과 인(P)으로 이루어진 화합물 반도체 소재. 고속·고주파 광소자 및 통신용 반도체에 활용되는 소재.

3. 볼록 렌즈(Convex Lens) : 광검출기 소자의 광수신 및 정렬을 용이하게 하기 위한 3차원 렌즈 구조물

4. 광트랜시버(Optical Transceiver) : 전기 신호↔광 신호 변환을 통해 송수신을 수행하는 광통신 모듈. 데이터센터·통신장비 간 고속 전송에 사용되는 장치.

5. 타워랙(Tower Rack, Equipment Rack) : 서버·스위치·전원장치 등을 수직으로 장착·운용하는 랙 구조. 장비 집적과 케이블링·냉각 효율을 높이기 위한 설비.

6. 라인카드(Linecard) : 스위치·라우터 등 네트워크 장비에 장착되는 인터페이스 보드. 포트·광모듈을 통해 데이터 송수신과 패킷 처리를 수행하는 모듈.

6. 수광렌즈(Receiving Lens) : 광송수신 장치의 광원부(빛을 생성시키는 곳)에서 나와 물체에 반사되거나 투과된 빛을 모아 수광 소자(센서)로 전달하는 렌즈

7. 인듐갈륨비소(Indium Gallium Arsenide, InGaAs) : 근적외선(NIR) 및 단파장 적외선(SWIR) 영역(약 900~1700nm)에서 높은 광감도와 고속 응답 특성을 보이는 광전(光電) 소재. 광검출기 등 고속 광통신용 수신 소자에 활용되는 핵심 소재.

9. 화합물 반도체(Compound Semiconductor) : 두 가지 이상의 원소를 결합해 만든 반도체 소재. 실리콘 대비 고주파·고출력·광특성이 우수해 통신·광소자·전력반도체에 활용되는 반도체.

10. OECC(OptoElectronics and Communication Conference) : 개최국 광학회와 IEEE 및 OPTICA 주관으로 매년 아시아 태평양 지역에서 개최되는 광통신 관련 학술회의 및 전시회.

11. Optics Express : 미국 광학회(OPTICA)가 발간하는 광학 및 포토닉스 분야의 국제 학술지로, 광통신·레이저·광소자 등 광학 기술 전반의 최신 연구 성과를 신속히 게재하는 오픈 액세스 저널.

참고 1

후면 렌즈 집적 200Gbps 광검출기 소자 구조 및 성능

[후면 InP 볼록 렌즈 집적형 200Gbps 광검출기 소자 칩의 단면 모식도]

[후면 InP 볼록 렌즈 집적형 200Gbps 광검출기 소자에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진]

[후면 InP 볼록 렌즈 집적형 200Gbps 광검출기 소자에 대한 3dB O/E 대역폭 측정결과]

[후면 InP 볼록 렌즈 집적형 200Gbps 광검출기 소자에 대한 광응답도 측정결과]

참고 2

데이터센터용 광트랜시버 시장

1. 2021년 전세계 IP 트래픽은 3.3 제타바이트*에 이를 것이며 데이터센터 통신은 이의 6배가 넘는 20.6 제타바이트로 예측됨

* 1 제타바이트= 10억 테라바이트

2. 이 중 데이터센터 내부 통신이 71.5%에 이를 것으로 예측됨

[Cisco GCI Nov. 2018]

3. 전세계 광트랜시버 시장규모는 2019년 60억 달러에서 2026년 180억 달러 규모로 3배 이상 급성장 예측

[400G/800G/1.6T 광트랜시버 선적량 전망(출처: LightCounting 2021)]

4. Google, Meta(Facebook), Alibaba, Amazon 및 Microsoft로 대표되는 전세계 TOP5 클라우드 데이터센터 기업은 2027년 800G급 이더넷 광트랜시버에 총 19억불 이상을 투자할 것으로 예상되며, 2024년 이후 Google 및 Meta를 시작으로 1.6Tbps 기반 광트랜시버가 데이터센터에 도입되어 2027년에는 800G 광트랜시버의 매출 수준인 18억불까지 도달될 것으로 전망됨

[전송용량별 광트랜시버의 매출 전망(출처: LightCounting July 2022)]

참고 3

과제 개요