2018.08.03

“컴퓨팅의 기반은 전기가 아니라 빛” UNC 연구팀, 나노 광 제어 기술 개발

Patrick Nelson | Network World
전문가들은 구리 케이블이나 대형 광케이블 시스템과 같은 기존 상호 연결 방식보다 빛으로 데이터를 나르고 최소한의 케이블을 사용하는 것이 잠재적으로 더 효율적이라고 말한다. 하지만 이런 나노 와이어 시스템이 동작하는 데는 몇 가지 문제가 있다.

Image Credit : GettyImagesBank

노스캐롤라니아 대학 채플힐 캠퍼스 연구팀은 사이언스 데일리(Science Daily)에 발표한 기고문을 통해 “나노 크기의 와이어를 따라 빛을 전송할 때 선택적으로 보낼 수 있는 제어 방법이 없었다. 광케이블 기술은 더 큰 구조물을 사용하거나 전송 과정에서 빛의 상당 부분을 낭비한다”고 지적했다. 대표적인 것이 빛을 생성하는 데 전기를 사용한다는 것이다.

문제의 핵심은 광색을 나노 크기에서 끄고 켜는 방법이 필요하다는 것. 광 컴퓨팅에 필요한 와이어는 인간의 머리카락보다 1,000배는 가늘다. 이런 빛으로 일반 구리 케이블로 전달되는 전자를 대체할 필요가 있다. 그렇지 않으면 기존의 일반적인 대형 광 케이블에 사용되는 빛을 소형화해야 한다.

UNC 연구팀은 이 임무를 수행할 방법을 찾았다고 밝혔다. 연구팀은 나노와이어 사이에 복잡한 모양을 빚어낸 다음, 획기적인 변조 방식을 사용해 빛을 정확하게 인도한다. 연구팀은 이를 ENGRAVE(Encoded Nanowire Growth and Appearance through VLS and Etching)이라고 부르며, 미 공명(Mie Resonance)이란 기법을 사용한다. 연구팀을 이를 이용해 광 전송 부품을 소형화할 수 있다고 주장했다.

이번 연구 결과는 궁극적으로 컴퓨터를 전기가 아니라 빛을 기반으로 만들 수 있다는 점에서 혁명적이다. 이 경우 ‘새로운 형태의 나노 크기 광 스위치가 아주 긴 거리에 걸쳐 한 가지 광색의 전송을 켜고 끌 수 있다.’

네이처 커뮤니케이션에도 실린 UNC 연구팀의 발명은 사실 컴퓨팅에서 구리 부품을 없애고 대신 광 매체로 대신하려는 수많은 시도 중 하나이다. 구리 전선은 비효율적이고 느리고 대역폭도 좁으며, 신호 손실도 발생하며 쉽게 끊어지고 간섭일 일어나기도 쉽다.

광 기반 레이저 실리콘 칩도 광 컴퓨터를 추진하려는 움직임 중 하나이다. 칩 설계에 구리 전선 대신 레이저를 사용해 더 많은 데이터를 전송하고 병목은 줄일 수 있다는 것이 과학자들의 설명이다. 또한 전력 소비도 더 적으며, 부가적인 이점으로 칩을 구성하는 실리콘 게르마늄은 자체적으로 일부 빛을 흡수하는 기능이 있다. 실제로 칩의 실리콘 웨이퍼 상에 직접 레이저를 쏘면 전자 기술을 넘어 기존의 그 어떤 것보다 빠른 데이터 전송 속도를 얻을 수 있다.

그래픽 역시 언젠가 광 컴퓨팅에 통합될 수 있을 것이다. 이 경이로운 물질에서 결합된 탄소 원자의 광 효과를 가속하기 위해 전자기장을 사용하는 실험도 진행되고 있다.

UNC 연구팀은 “전자를 광 기반 기술로 바꾸면 미래의 컴퓨터는 과열되지도 않고 더 빨리 동작할 것이라고 강조했다. 예를 들어, 데이터센터는 더 많은 냉각 장비를 필요로 하지 않게 된다. 광 컴퓨팅 기술은 기존 기술의 대역폭과 전력 소비 한계를 완화할 것이기 때문이다.  editor@itworld.co.kr


2018.08.03

“컴퓨팅의 기반은 전기가 아니라 빛” UNC 연구팀, 나노 광 제어 기술 개발

Patrick Nelson | Network World
전문가들은 구리 케이블이나 대형 광케이블 시스템과 같은 기존 상호 연결 방식보다 빛으로 데이터를 나르고 최소한의 케이블을 사용하는 것이 잠재적으로 더 효율적이라고 말한다. 하지만 이런 나노 와이어 시스템이 동작하는 데는 몇 가지 문제가 있다.

Image Credit : GettyImagesBank

노스캐롤라니아 대학 채플힐 캠퍼스 연구팀은 사이언스 데일리(Science Daily)에 발표한 기고문을 통해 “나노 크기의 와이어를 따라 빛을 전송할 때 선택적으로 보낼 수 있는 제어 방법이 없었다. 광케이블 기술은 더 큰 구조물을 사용하거나 전송 과정에서 빛의 상당 부분을 낭비한다”고 지적했다. 대표적인 것이 빛을 생성하는 데 전기를 사용한다는 것이다.

문제의 핵심은 광색을 나노 크기에서 끄고 켜는 방법이 필요하다는 것. 광 컴퓨팅에 필요한 와이어는 인간의 머리카락보다 1,000배는 가늘다. 이런 빛으로 일반 구리 케이블로 전달되는 전자를 대체할 필요가 있다. 그렇지 않으면 기존의 일반적인 대형 광 케이블에 사용되는 빛을 소형화해야 한다.

UNC 연구팀은 이 임무를 수행할 방법을 찾았다고 밝혔다. 연구팀은 나노와이어 사이에 복잡한 모양을 빚어낸 다음, 획기적인 변조 방식을 사용해 빛을 정확하게 인도한다. 연구팀은 이를 ENGRAVE(Encoded Nanowire Growth and Appearance through VLS and Etching)이라고 부르며, 미 공명(Mie Resonance)이란 기법을 사용한다. 연구팀을 이를 이용해 광 전송 부품을 소형화할 수 있다고 주장했다.

이번 연구 결과는 궁극적으로 컴퓨터를 전기가 아니라 빛을 기반으로 만들 수 있다는 점에서 혁명적이다. 이 경우 ‘새로운 형태의 나노 크기 광 스위치가 아주 긴 거리에 걸쳐 한 가지 광색의 전송을 켜고 끌 수 있다.’

네이처 커뮤니케이션에도 실린 UNC 연구팀의 발명은 사실 컴퓨팅에서 구리 부품을 없애고 대신 광 매체로 대신하려는 수많은 시도 중 하나이다. 구리 전선은 비효율적이고 느리고 대역폭도 좁으며, 신호 손실도 발생하며 쉽게 끊어지고 간섭일 일어나기도 쉽다.

광 기반 레이저 실리콘 칩도 광 컴퓨터를 추진하려는 움직임 중 하나이다. 칩 설계에 구리 전선 대신 레이저를 사용해 더 많은 데이터를 전송하고 병목은 줄일 수 있다는 것이 과학자들의 설명이다. 또한 전력 소비도 더 적으며, 부가적인 이점으로 칩을 구성하는 실리콘 게르마늄은 자체적으로 일부 빛을 흡수하는 기능이 있다. 실제로 칩의 실리콘 웨이퍼 상에 직접 레이저를 쏘면 전자 기술을 넘어 기존의 그 어떤 것보다 빠른 데이터 전송 속도를 얻을 수 있다.

그래픽 역시 언젠가 광 컴퓨팅에 통합될 수 있을 것이다. 이 경이로운 물질에서 결합된 탄소 원자의 광 효과를 가속하기 위해 전자기장을 사용하는 실험도 진행되고 있다.

UNC 연구팀은 “전자를 광 기반 기술로 바꾸면 미래의 컴퓨터는 과열되지도 않고 더 빨리 동작할 것이라고 강조했다. 예를 들어, 데이터센터는 더 많은 냉각 장비를 필요로 하지 않게 된다. 광 컴퓨팅 기술은 기존 기술의 대역폭과 전력 소비 한계를 완화할 것이기 때문이다.  editor@itworld.co.kr


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