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빛의 힘으로 움직이는 컴퓨터 나온다 - 한국일보 2004.02.23 (월) 오후 5:08


마징가Z의 동력원이 ‘광자력에너지’라는 사실을 아는가. 무게 280톤, 높이 20㎙의 초합금 거인은 광(光)반응로가 내는 힘으로 움직였다. 1970년대오일쇼크(Oil Shock)의 시대적 상황은 미래의 첨단 기술이 빛에서 새 희망을 찾을 것이라고 상상했다. 30여년이 흐른 지금 빛의 과학은 정보통신(IT) 기술의 세계에서 현실화할 전망이다. 빛의 힘으로 움직이는 컴퓨터, 광컴퓨터 기술이 실용화를 앞두고 있다.
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정보 전달 속도가 10배 이상

광컴퓨터는 데이터를 주고 받는데 전기 대신 빛을 사용한다. 빛은 전기보다 정보 전달의 수단으로 훨씬 유리하기 때문에 일찍부터 광통신(光通信)기술이 개발되어 쓰이고 있다.

광통신은 전기통신보다 신호가 무뎌지는 현상이 적다. 대륙간 해저통신과같이 장거리 연결의 경우 전기통신은 불과 수㎞마다 신호증폭기를 달아줘야 할만큼 신호의 감쇄(減殺) 현상이 심하다. 광통신은 그러나 100㎞에 한번씩만 신호를 되살려 주면 될 만큼 신호의 전달 효율이 좋다. 전할 수 있는 정보의 양도 많다. 예컨대 1,000명이 통시에 전화통화를 한다고 치자.전기선으로 이를 중계하려면 최소 수백가닥의 전선이 들어있는 굵기 10㎝이상의 대형 케이블이 필요하다. 광통신의 경우 이보다 훨씬 가는 3~5㎜짜리 광케이블 하나면 충분하다. 덕분에 통신망 구축비용이 기존 방식의10분의 1 이하로 저렴하다.

무엇보다 빛은 전기보다 10배 이상 빠르다. 빛은 1초에 지구를 7바퀴 반이나 돌 수 있지만 전기는 채 한 바퀴도 못 돈다. 80년대에는 외국과의 전화통화가 불편하기 짝이 없었다. 목소리가 전해지는데 1초 이상 지연되는 현상이 있었기 때문이다. 광통신이 보편화된 지금은 이런 현상이 거의 없다.

느려 터진 컴퓨터를 더 빠르게

이러한 광통신의 장점을 물려받은 것이 광컴퓨터 기술이다. 오늘날 컴퓨터의 연산 속도가 3㎓(초당 3억회 이상) 수준으로 높아지자 데이터의 전달속도가 문제가 됐다. 1시간에 100대의 자동차를 생산할 수 있는 공장에 시간당 50대 분량의 재료만 공급된다면 어떻게 될까. 30분만 일하고 30분은놀게 되는 비효율이 발생한다. PC의 마이크로프로세서(CPU)가 빨라지면서비슷한 현상이 우려되고 있다. 아무리 빨리 계산을 해도 결과를 제때 전해주지 못하기 때문에 CPU의 성능이 제대로 발휘되지 않는다.

과학자들은 해결책을 광컴퓨터 기술에서 찾았다. 광컴퓨터 기술의 핵심은광연산소자. 1960년대 후반 미국의 벨 연구소가 미래 슈퍼 컴퓨터를 만들기 위한 기술로 처음 개발을 시작했다. 전기 대신 아주 약한 세기의 레이저를 통해 0과 1로 이루어진 디지털 신호를 처리한다. 광연산소자 수백·수천만개를 모으면 광집적회로가 되어, 빛으로 움직이는 CPU나 메모리를만들 수 있다.

현재 다양한 종류의 광연산소자가 개발되어 있으며, 빠르면 10년내 순수하게 빛으로 움직이는 슈퍼 컴퓨터도 등장할 전망이다. 미래의 광컴퓨터는기존 전자회로로 만든 컴퓨터와 비교해 크기와 구조는 훨씬 작으면서도 100배 이상의 성능을 낼 것으로 기대된다.

비싼 가격을 극복하는 것이 과제

광연산소자는 나노 기술을 이용한 첨단 광결정소재를 이용한다. 머리카락보다도 가는 로봇을 만드는데 쓰이는 초소형전자기계기술(Microelectromechanical systems·MEM)로도 응용된다. 이 때문에 가격이 대당 수백억원대로 비싼 것이 흠이다. 광컴퓨터 기술이 금새 실용화 되지 못하는 이유다.

이에 따라 기존의 전기회로 컴퓨터에 광컴퓨터 기술을 접목시키는 시도가활발하게 벌어지고 있다. 세계 최대의 반도체 기업 인텔은 최근 PC 내·외부의 데이터를 빛으로 연결해주는 광실리콘(Silicon Photonics) 기술을 개발했다. 기존 PC의 부품을 그대로 사용하면서도 데이터 전달 속도를 월등하게 높일 수 있는 응용된 광컴퓨터 기술이다. 인텔은 내년 중으로 초당1기가비트(Gb)의 속도로 PC간 데이터 송수신이 가능한 시제품을 내놓을 예정이다. 인텔의 빅터 크루툴 수석 연구원은 “기존의 광컴퓨터 기술보다월등히 저렴하면서 기존 반도체 기술과 완벽히 호환되는 것이 광실리콘 기술”이라며 “앞으로 광결정체 기술과 경쟁하게 될 것”이라고 말했다.