[한국대학신문 조영은 기자] 송석호 한양대 물리학과 교수 연구팀이 모든 광(光)통신 주파수 대역에서 작동이 가능한 광다이오드 소자를 개발했다. 현재 일반 광통신에서 사용하는 소자들의 주파수 대역은 일부 좁은 대역에서만 사용하지만, 새롭게 개발된 소자는 모든 대역에서 사용할 수 있다.

송석호 교수가 교신저자인 이번 연구는 윤재웅·최영선 한양대 박사가 공동1저자로 참여했고 캐나다 오타와대 연구팀이 함께 했다. 과학기술정보통신부가 시행하는 글로벌프런티어사업(파동에너지극한제어연구단), 기초연구사업(중견연구), 학문후속세대양성사업(대통령포닥펠로우십)의 지원을 받았다. 

송 교수팀이 개발한 신 개념 광다이오드는 ‘열린-양자역학(open quantum mechanics)’ 이론에 바탕을 두고 있다. 기존 광다이오드에 관한 연구는 주로 에너지가 많이 소모되는 ‘비선형 현상’이나 매우 좁은 주파수 대역에서만 일어나는 ‘공명(resonance) 현상’에 기반을 두고 개발됐다.

그러나 송 교수팀은 ‘열린-양자역학계에서의 비대칭적 에너지 흐름’ 이라는 새로운 원리를 광소자 기술에 도입, 기존 기술의 단점인 에너지 손실 및 주파수 대역의 한계를 극복했다. 이는 에너지 소모를 줄이고 처리 속도도 빨라 ‘꿈의 장치’로 불리는 광CPU(중앙처리장치) 제작도 가능하다는 것이다.

이번 연구는 나노기술(NT)과 정보통신기술(ICT)을 융합함으로써 고집적화된 광컴퓨터 및 광통신 회로망 구현의 핵심이 되는 ‘나노광소자 설계‧구현 기술’을 실용화할 수 있는 방향을 제시하고 있다는 점에서 기술적 가치가 높다.

또 열린-양자역학 이론 및 수학적 대칭성‧특이성을 도입해 기존 물리적 한계를 극복하려는 시도와 더불어, 열린-양자역학 이론을 실험적으로 검증하고 발전시키기 위한 광(光)과학 영역의 개척에 기여했다는 점에서 학문적 의미도 크다.

한편 이번 연구결과는 과학 분야 세계 최고 권위지인 <네이처(Nature)>에 게재돼 3일 출간된다.