빛 속도 조절하는 광집적회로 개발…AI 반도체 한계 넘는다

uapple 기자

등록 2026-07-08 10:35

하나의 광칩으로 빛을 저장·지연·제어하는 다양한 기능 구현

AI 서버·데이터센터용 저전력 광컴퓨팅 및 차세대 광통신 기술에 활용 전망

국제 저명 학술지 ‘Advanced Science’에 논문 게재

왼쪽부터 서울대 전기정보공학부 유선규 교수(공동 교신저자), 서울대 전기정보공학부 박남규 교수(공동 교신저자), 서울시립대 전자전기컴퓨터공학부 박현희 교수(공동 교신저자), 박승균 박사(공동 제1저자), 채범준 연구원(공동 제1저자), 박형철 연구원(공동 저자)

생성형 인공지능(AI)과 대규모 데이터 처리 수요가 급증하는 가운데, 국내 연구진이 빛의 속도를 자유롭게 조절해 연산 효율을 극대화할 수 있는 광집적회로 기술을 개발했다.

서울대학교 공과대학은 전기정보공학부 박남규·유선규 교수 연구팀이 서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 박현희 교수 연구팀과 공동으로 빛 신호의 속도와 모양을 제어하는 프로그래밍 가능 광집적회로를 고안했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 게재됐다.

기존의 전자식 반도체는 전력 소모가 크고 데이터 전송 속도가 낮아 초고속·저전력 연산이 가능한 광컴퓨팅 기술이 대안으로 주목받아 왔다. 그러나 빛은 속도가 고정되어 있어 데이터를 잠시 저장하는 버퍼나 메모리 기능을 구현하기 어렵다는 한계가 있었다.

공동연구팀은 복잡한 빛의 간섭 현상을 결합해 제어하는 루프 결합기를 도입하여 이 문제를 해결했다. 제작 후에는 기능을 바꿀 수 없었던 기존 구조와 달리, 새 회로는 동작 중에도 광신호의 지연 시간과 주파수 특성을 실시간으로 변경할 수 있다.

3차원 전자기장 시뮬레이션을 통한 검증에서도 열 누화나 재료 손실 등 실제 제작 공정에서 발생할 수 있는 오차를 극복하고 안정적으로 구동하는 것으로 나타났다.

이번 기술이 상용화되면 하나의 광칩으로 다양한 기능을 소프트웨어처럼 전환해 사용할 수 있게 된다. 이에 따라 데이터센터와 AI 서버의 전력 소비를 줄이고 처리 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 자율주행, 차세대 통신, 양자 기술 등 초고속 정보처리가 필요한 첨단 산업 전반에 기여할 것으로 전망된다.

연구책임자인 박남규 서울대 교수는 "광집적회로 내에서 빛의 흐름을 필요에 따라 재구성할 수 있는 설계 원리를 제시했다"며 "향후 대규모 프로그래머블 광집적회로와 광자 AI 기술 분야로 연구를 확장해 나갈 계획"이라고 전했다.