KAIST 연구진이 빛을 정밀하게 제어해 데이터 처리 성능을 높일 수 있는 광소자를 개발했다.

KAIST는 전기및전자공학부 김상식 교수 연구팀이 한양대 윤재웅 교수팀과 공동으로 빛의 간섭 현상을 활용해 광신호를 자유롭게 제어하는 ‘광집적 공진기’를 개발했다고 17일 밝혔다.

광집적회로는 빛을 이용해 데이터를 초고속·저전력으로 처리하는 기술로, 인공지능(AI)과 데이터센터, 양자통신 등 차세대 핵심 분야에서 활용된다. 이 기술의 성능은 광신호의 파장과 위상을 얼마나 정밀하게 제어하느냐에 달려 있지만, 기존 공진기는 구조적 한계로 제어 범위가 제한적이었다.

연구팀은 이를 개선하기 위해 ‘이중 도파로(Dual-bus)’ 구조를 도입했다. 공진기를 통과한 빛과 통과하지 않은 빛을 다시 만나게 해 간섭을 정밀하게 조절하는 방식이다. 이를 통해 광신호의 스펙트럼과 위상을 원하는 형태로 설계할 수 있게 됐다.

해당 기술을 적용한 결과, 빛의 파장 특성을 보다 정밀하게 제어할 수 있었으며, 비선형 주파수 변환 등 차세대 광학 연구로 확장 가능성을 확인했다. 연구팀은 이 기술이 초고속 데이터 처리와 전력 효율 개선에 기여해 AI 가속기와 데이터센터, 양자통신 성능 향상에 활용될 것으로 보고 있다.

이번 연구는 KAIST 학부 연구 프로그램을 통해 학부생이 주도했다는 점에서도 의미가 크다. 제1저자로 참여한 김태원씨는 “수업에서 배운 공진기 원리를 실제 소자 설계와 연구 성과로 발전시킬 수 있었다”고 말했다.

김상식 교수는 “광학적 특성을 정밀하게 분석해 기존 한계를 극복한 연구”라며 “광 기반 AI와 통신 기술 발전에 기여할 것”이라고 밝혔다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘레이저 앤 포토닉스 리뷰스(Laser & Photonics Reviews)’에 게재됐다.