[비즈월드] 그동안 데이터센터는 과도한 트래픽과 전력소모, 네트워크 지연, 확장의 한계성 등으로 투자대비 수익의 정체기를 맞아 왔었습니다.

하지만 이런 발전 저해요인이 사라지게 됐습니다. 국내 연구진이 데이터센터의 최대 현안인 트래픽 문제를 해결할 광스위칭(PSON) 핵심기술 개발에 성공했기 때문입니다. 광스위칭(PSON)는 패킷 스위칭 광네트워크로 패킷간 충돌이 없고 원하는 목적지로 패킷전송하는 것을 말합니다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 그동안 데이터센터에서 주로 사용하던 전기스위치가 성능을 높이는데 물리적 한계가 발생해 이를 보완해 사용이 가능한 광스위칭 시스템을 개발했다고 밝혔습니다. 이를 통해 에너지 소비는 30% 줄이고 네트워크 지연시간은 10배 향상시켰습니다.

연구진이 개발에 성공한 광스위치는 빛(光)으로 스위칭을 하는 시스템입니다. 실용화측면에서 실현 가능한 수동형 광스위치(AWGR)입니다.

원리는 간단합니다. 그동안 전기스위치가 전기신호로 온·오프 전환을 했다면 광스위치는 빛의 파장을 사용해 스위칭을 하는 셈입니다. 이에 따라 더 이상 전기도 필요 없고 발열문제도 해소됩니다.

이 기술은 다단구조의 전기스위치로 복잡하던 데이터센터 네트워크를 광스위치로 변환해 1단구조로 단순화 시킬 수 있습니다. 빛의 속도로 휙 지나가며 빠른 시간 내에 스위칭이 되는 것입니다. 또 빛의 파장을 변경하는데 소요되는 시간도 1마이크로초(μs)로 짧습니다.

ETRI 측은 “이번 성과가 그동안 연구진이 보유한 고속 광트랜시버 기술과 프레이머 설계기술, 데이터센터 제어관리기술 등 원천기술이 기반이 됐다”라고 설명했습니다.

이를 바탕으로 연구진은 ▲고속 파장가변 광송수신 기술 ▲수동형 광스위치 기술 ▲포토닉 프레임 처리 기술 ▲고속 스케쥴링 기술 등을 개발하여 광스위칭 시스템을 최종 구현해 냈습니다.

고속 파장가변 광송수신 기술은 1마이크로초(μs)로 빛의 파장을 변하게 해주는 송신과 빠른 수신 기능을 개발, 광트랜시버 형태로 만들었습니다. 또한 수동형 광스위치는 온도제어가 필요 없는 방식으로 개발, 90개의 입·출력포트를 가지고 있으며 전원 사용 없이 대용량 스위치 구성이 가능합니다.

포토닉 프레임 처리 기술과 고속 스케쥴링 기술은 트래픽 간 충돌을 방지하고 정해진 시간 내에 트래픽을 원하는 목적지로 전달하기 위한 제어와 관리 기능을 수행합니다.

따라서 ETRI는 이번 성과가 기존 전기스위치를 광스위치로 전환하는 단계의 가능성을 보인 것이라고 설명했다. 실용화의 대안을 제시한 셈입니다.

연구원은 “원천기술을 확보한 상태에서 향후 상용화가 되기 위해서는 광 스위치로 전환 때 네트워크가 변하는데 따른 구조적 디자인이 우선 필요하다”라고 말했습니다. 세계적인 연구그룹들이 수행하고 있는 광스위칭에 대한 방식이 각각 달라 역할분담, 표준화, 합의 등이 필요하다는 것입니다.

아울러 연구진이 보유한 수동형 광스위칭 기술에 대해서도 각 방식에 따른 광스위치의 종류가 서로 달라 향후 통일된 규격 하에 완성도를 더 높이는 연구가 필요하다고 설명했습니다.

ETRI 관계자는 “이 기술이 이처럼 세계적으로 진행되고 있는 최첨단 기술이기에 상용화까지 가기에는 넘어야 할 산이 많다”며 “광스위칭 방식이 결정되고 시장이 형성된다면 상용화는 5년 내 가능할 것이다”라고 전망했습니다.

ETRI는 지난 11월 22일, 개발된 PSON시스템을 케이티(KT) 대덕 2연구센터 1층 실험실에 설치, 데이터센터 스위치 장비와 연동해 미디어 서버로부터 동영상 2채널을 각각 프리미엄망과 코넷망을 통해 실시간 수신하는데 성공했습니다. 이로써 상용 망에서 적용 가능성을 확인했습니다.

해당 기술은 유럽 최대 광통신전시회(ECOC 2018)에 채택돼 출품됐으며 시연 발표를 통해 관계자들로부터 호평을 받기도 했습니다.

㈜KT, ㈜네온 포토닉스, ㈜에이알텍, UC Davis 대학 등이 공동 참여하고 있는 해당 연구는 지난 2016년부터 과학기술정보통신부의 ‘포토닉 프레임 기반 패킷 스위칭 가능한 데이터 센터 광 네트워킹 핵심 기술 개발’사업으로 진행되고 있습니다. 연구진은 과제를 통해 SCI급 논문 6편, 국외 우수학회 논문 2편을 발표했고 국내외 특허 28건도 출원했습니다.

ETRI는 이 기술이 기존의 대용량 데이터센터가 계속 증가하는 데이터 트래픽을 감당하면서 과도한 에너지 소비와 전송 지연시간 문제를 해결하는데 도움을 줄 것으로 내다봤습니다.

양선희 ETRI 네트워크연구본부장은 “5G 시대에 초저지연 실감형 서비스를 가능하게 하는 광스위칭 기술은 4차 산업혁명의 초석이 될 것이다”며 “이를 통해 국내 광(光)산업계에 새로운 성장동력을 제공하겠다”라고 말했습니다.

연구진은 향후 데이터센터는 물론, 광통신부품업체, 대용량 고속 빅데이터 처리가 필요한 HPC 네트워크 분야, 방송서비스 네트워크, 금융거래망, 국가 재난안전망 등에 본 기술의 적용을 예상하고 있습니다.