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미국 과학전문매체 네이처 월드 뉴스는 메릴랜드 대학 전자물리·컴퓨터공학 연구진이 공기와 레이저를 이용한 신개념 광섬유 제작을 위한 핵심기술 개발에 성공했다고 최근 보도했다.
광섬유(optical fiber)는 중심에 굴절률이 높은 유리, 바깥에 굴절률이 낮은 유리를 장착해 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사 되도록 제작된 광학적 섬유를 말한다. 이 광섬유는 외부 전자파에 대한 간섭을 덜 받고 도청되기 어려우며 소형화·경량화 돼 광섬유 한 개에 수많은 통신회선을 수용할 수 있다. 더불어 외부환경 변화에도 크게 영향 받지 않아 데이터 손실률도 매우 낮다. 이 광섬유 여러 가닥을 한데 묶어 케이블로 만든 것이 바로 광케이블인데 현재 우리 생활 깊숙이 자리 잡은 광대역(broadband) 통신이 바로 여기에 기인하는 것이다.
재료인 유리섬유의 풍부한 양과 유선 통신망은 물론 세계 각국을 연결하는 해저 케이블까지 같은 소재로 이뤄져있는 현 상황에서 광섬유는 1,000년은 너끈히 버틸 통신 매개체로 여겨왔지만 한계 역시 존재한다. 향후 인류가 우주로 진출해 화성과 같은 타 행성 이주가 일상화 된다면 이 광섬유를 부설할 장소가 마땅치 않다는 것이다. 우주공간에서 지구처럼 땅을 파고 묻을 수도 없는 노릇이다.
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이 신개념 광섬유 방식은 빛 레이저를 강하게 쬐어 공기 밀도를 변화시켜 도파관을 생성시킨 뒤 이를 통해 광 신호를 전달하는 것이다. 연구진에 따르면, 레이저를 공기 중에 순간적으로 발사시키면 주변 공기온도가 데워지면서 팽창되는데 이 과정에서 공기로 이뤄진 도파관이 만들어진다. 이 도파관 속으로 전자 신호를 발사시키면 해당 통로를 따라 초고속으로 정보가 전송될 수 있는 것이다.
연구진은 레이저 방출기를 이용해 1m길이의 공기 광섬유 도파관을 생성시키는데 성공했다. 하지만 연구가 발전돼 해당 길이가 점점 늘어난다면 향후 지구 전역은 물론 우주 공간너머 타 행성까지 광대역 통신을 연결할 수 있는 가능성이 생기는 것이다. 현재 연구진은 다음 목표를 길이 50m 공기 도파관을 생성시키는 것으로 정한 상태다.
한편 이 연구 결과는 국제학술지 ‘광학 저널(Journal Optica)’에 발표됐다.
자료사진=포토리아/University of Maryland
조우상 기자 wscho@seoul.co.kr
