광통 신 기술 - 포항 공대 신문 
 권오대 ( 전자 전기 공학 과 교수 ) 
 승인 2009 . 11 . 04 23 : 22 
 노 ¤ 쏘 ¤ 광 ( 노벨 로 쏘 아 올린 작 은 광 ) 2 탄 
 노 쏘 광 ( 노벨 로 쏘 아 올린 작 은 광 ) 1 탄 을 본지 에 썼 던 게 정확히 1 년 전 ( 2008 년 11 월 5 일자 ) . 그 때 는 21 세기 광자 의 전성시대 에 등장 하 는 디스플레이 및 신 조명 기술 의 총아 인 청색 LED ( Light Emitting Diode ) 를 개발 한 무명 의 ‘ 나 까 무라 ( Shuji Nakamura ) ’ 스토리 를 요약 했었 다 . 바로 지난 10 월 초 발표 된 노벨 물리학상 수상자 들 역시 빛 과 관련 된 소자 를 개발 한 일 꾼 들 이 었 다 . 그렇지만 광섬유 ( Optical Fiber ) 를 개발 한 찰스 K . 카오 , 그리고 광전류 의 전하 결합 을 활용 한 CCD ( Charge - Coupled Device ) 개발 의 윌러드 S . 보일 , 조지 E . 스미스 등 은 구미 언론 들 이 수상 소식 전 까지 떠들썩 하 게 예측 하 던 화려 한 석학 명단 에 는 아예 없 었 다 . 
 ▲ < 그림 1 > 청색 F ( 꽃잎 ) PQR 레이저 ( 박사 과정 김영천 제작 ) . 
 그렇게 잊혀졌 던 광 통신 의 무료 고속도로 와 다름없 는 광섬유 를 개발 한 카오 의 예 를 들 어 보 자 . 사실 광 통신 은 더 오랫동안 잊혀진 것 이 었 다 . 벨 ( Bell ) 이 전화기 발명 후 곧 시연 했 던 것 이 1880 년 이 었 으니 , 햇빛 을 변조 하 여 음성 을 보낸 원시 적 광 통신 이 었 다 . 200 m 라는 통신 거리 가 너무 짧 아 쓸모없 다고 웃 어 버리 면 원천 기술 발명자 가 될 수 없 다 . 여하튼 이후 80 년 간 광 통신 은 없 었 다 . Hertz 와 Marconi 로 이어진 무선 통신 개발 로 전보 와 라디오 가 나오 고 , 오늘날 휴대폰 에서 위력 을 발휘 하 는 마이크로파 통신 까지 이르 렀다 . 
 그렇게 까마득히 잊혀졌 던 광통 신 기술 의 무덤 을 열어젖힌 것 이 레이저 였 다 . 
 ▲ < 그림 2 > 나노 FPQR 레이저 ( 박사 과정 신미향 설계 ) . 
 휴즈 항공사 의 메이 맨 이 1960 년 5 월 16 일 루비 레이저 를 최초 로 만들 어 시연 하 니 ‘ 살인 광선 ’ 이 발명 되 었 다고 온 세상 이 떠들썩 했 다 . 그 첫 아기 레이저 는 살인 은커녕 살충 도 못 할 만큼 미약 한 펄스 였 다 . ( 메이 맨 은 2007 년 80 세 로 별세 했 다 . 노벨상 수상 기회 는 사멸 되 었 지만 그 의 학문 적 뿌리 는 무겁 다 . 그 의 스탠포드 박사 과정 시절 지도 교수 는 60 년 대 레이저 이론 을 대성 시킨 W . Lamb . 드물 게 이론 과 실험 을 통달 한 특이 한 노벨 수상자 Lamb 의 지도 교수 는 원자탄 개발 의 맨해튼 프로젝트 책임자 인 비운 의 천재 학자 오펜하이머 였 다 . ) 
 당시 레이저 발명 경쟁 을 촉발 시킨 1958 년 논문 저자 Townes 와 Schawlow ( 둘 다 수상 ) 가 이미 제안 했 던 대로 신기 한 물건 이 나오 긴 나왔 는데 , 지금 은 대기 권 밖 으로 숨 었 다 날아드 는 미사일 도 격파 하 지만 , 당시 엔 상상 은 다양 했어도 정작 무엇 에 레이저 를 바로 활용 할 것 인지 는 막연 했 다 . 첫 발명 의 영광 을 쫓 던 IBM , GE 및 MIT 에서 는 곧 GaAs 반 도 체계 레이저 ( Laser Diode , LD ) 를 개발 하 는데 , 이 소자 들 이 발진 하 려면 77 K 의 액체 질소 냉탕 에 잠겨야 하 므로 당장 쓸모 있 는 광원 이 기 엔 99 % 부족 했으나 , S . Miller 등 이 주도 한 벨 연구소 그룹 은 광통 신 연구 를 심각히 추진 하 기 시작 했 다 . 
 비록 당장 영양가 는 없 지만 소문 은 무성 한 카오스 에 빠진 레이저 구하 기 에 카오 가 해결사 로 나섰 다 . 되 기 만 한다면 가느다란 광섬유 한 가닥 에 기존 무선 통신 의 수만 배 의 통신 량 을 당장 전달 하 는 광파 대역 통신 의 매력 을 누구 도 무시 할 수 없 었 다 . 전천후 가 될 수 없 고 근거리 에 한정 된 직선 공간 광 통신 의 한계 를 아 는 고로 , 카오 ( 및 Hockham , 그리고 Werts ) 는 유리 섬유 를 통한 광 통신 을 1966 년 주창 했 다 . 유리 가게 에 가 서 겹겹 포개진 유리판 수십 장 을 빛 이 잘 통과 하 는지 유심히 살핀 사람 이 라면 그 의 주장 이 엉터리 라고 판단 해버릴 수 도 있 다 . 
 사실 그런 일반 유리 로 만든 광섬유 라면 km 당 1 , 000 dB ( 데시벨 ) 의 감쇄 가 일어난다 . 이 는 동축 케이블 의 전기 신호 감쇄 가 km 당 10 dB 미만 인 것 에 비하 여 턱없이 열등 생 이 다 . 그렇지만 그 의 제안 이 헛되 지 않 아 1970 년 대 까지 의 끈질긴 개발 로 코닝 ( Corning ) 사 가 20 dB 까지 줄이 는 고순 도 광섬유 를 제작 하 고 , 후 에 1 dB 까지 , 그리고 1 . 55 마이크 론 의 장파 장대 에서 약 0 . 2 dB / km 까지 완성 되 면서 카오 의 비전 이 80 년 대 부터 비로소 현실 화 되 었 다 . 90 년 대 후반 1 . 55 와 1 . 3 마이크 론 파장 사이 의 물 분자 [ OH -] 관련 흡수 장벽 을 해소 , 평탄 화 한 기술 로 다시 엄청난 광 대역 전송 의 새로운 지평 을 보 게 되 었 다 . 
 서울 과 대전 사이 약 150 km 거리 에 깔린 광섬유 에 광 신호 비트 ( Bit ) 를 서울 에서 보내 면 약 30 dB , 즉 약 1 / 1 , 000 정도 로 감쇄 한 신호 가 대전 에서 충분히 감지 된다 . 여기 서 어븀 [ Er ] 광 증폭기 로 얼빠진 포톤 을 다시 강화 부활 한 광 신호 가 대구 로 , 다시 2 차 강화 된 신호 가 이제 부산 까지 … . 이렇게 우리 의 유선 통화 내용 은 디지털 광 비트 로 서울 과 부산 을 단숨에 달려버린다 . 태평양 을 횡단 하 는 해저 광케이블 도 이런 방식 이 다 . 단 상어 가 물어뜯 어 끊 어 지 지 않 게 더 단단 하 게 둘러싼다 . 이젠 수 만 km 의 광섬유 통신 케이블 이 태평양 겢 堉 ? ? 횡단 은 물론 전 아시아 해변 을 돌 고 돌 아 유럽 까지 줄줄이 사탕 , 즉 전 지구촌 이 광섬유 의 통신망 으로 엮이 었 다 . 
 카오 의 광섬유 고속도로 를 달리 는 자동차 는 ? 그건 포톤 비트 이 다 . 그 광원 은 앞 에 말 한 레이저 다이오드 ( LD ) 광원 에서 태어난다 . 광섬유 개발 의 70 년 대 는 LD 개발 의 시대 이 기 도 했 다 . 77 K 냉탕 에서 해방 되 어 상온 에서 연속 발진 하 는 LD 소자 가 되 고 , 1 . 55 마이크 론 의 장파장 으로 확장 되 고 , 양자 우물 ( Quantum Well ) LD 도 개발 하 는 등 광원 문제 도 동시 에 해결 되 면서 본격 적 광 통신 의 90 년 대 , 수십 기가 ( Giga ) 비트 의 통신 , 다채널 의 테라 ( Tera ) 비트 시대 가 , 나아가 페타 ( Peta ) 비트 시대 가 열린다 . 
 광 통신 은 21 세기 정보 화 시대 를 열 어 준 뒤 2000 년 대 벽두 를 덮친 경제 쓰 나미 에 휩쓸려 무대 뒤 로 물러섰 다 . 한편 , 90 년 대 초 중반 InGaN 반도체 청색 LED 개발 , 백색 LED 개발 로 에디슨 조명 갈아치우 기 등 의 조명 혁신 을 이뤄 내 며 세계 의 신데렐라 가 된 나 까 무라 가 , 고국 에서 는 왕따 가 되 어 정든 회사 를 버리 고 산타 바바라 의 캘리포니아 대학 으로 갔 다 . 박사 도 아니 었 던 LED 제왕 이 언제 노벨상 을 탈 것 인가 ? 그건 금년 을 비껴 갔 지만 , 그 가 과거 회사 를 상대 로 유명 한 특허 보상 소송 을 내 고 이겼 을 때 는 일본 의 공공 의 적 이 된 듯 하나 , 정작 일본 의 젊 은 이 공인 들 에겐 값진 꿈 을 선사 한 기술 영웅 이 되 었 다 . 
 이러 한 LED 전성기 에 우리 LD 연구실 은 10 여 년 전 발명 한 광양자 테 ( PQR ) LD 기술 에 우리 힘 을 올 인해 왔 다 . 이 특수 한 PQR 기술 은 IMF 환난 의 배고픔 속 에 NRL ( 국가 지정 연구실 ) 지원 이 헛되 지 않 아 적외선 ㆍ적색ㆍ청색 아들딸 들 로 성장 하 여 LED 를 넘보 며 , 이제 삼성전자 ㆍ서울반도체 등 과 꽃잎 PQR 공동 개발 로 발돋움 하 고 있 다 . NCNT 의 나노 팀 과 공동 개발 하 는 나노 형 다엽 화 ( Multi - petal Flower ) PQR 레이저 가 태어나 는 날 우리 는 새로운 K 2 고지 에 오를 것 이 며 , 언젠가 는 유기물 OPQR 레이저 로 에베레스트 ! 탈바꿈 할 것 이 다 . 작 기 로 는 몸 속 에 도 들어갈 것 이 며 , 지혜 로 는 골리앗 을 넘어뜨릴 다윗 이 요 , 시스템 으로 는 평판 이 없 는 차세대 레이저 TV 가 되 고 , 미지 의 광 컴 도 꿈꾸 는 자 의 기쁨 일 것 이 다 . 방향 도 감지 하 는 유별난 특성 의 칩 은 21 세기 자동 화 도로 기술 ( ITS ) 의 견인차 가 되 고 , 마이크 로 Laguerre - Gaussian 빔 의 PQR 은 거대 분자 , 바이오 분자 들 을 다윗 의 지혜 를 써서 하늘 로 공중 부양 시킬 것 이 다 . 
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