4G에 비해 전송 용량이 20배 많아지고, 지연시간이 1m/s 이하로 작아진 5G 이동통신 환경이 충분한 성능을 발휘하도록 뒷받침하는 광통신망을 구축하는 핵심 부품들.
그동안 일본 수입에 의존해오던 해당 광원 부품을 정부 주도 소부장 경쟁력 강화 정책에 따라 국산화에 성공한 기업이 바로 엘디스이다.
또한, 엘디스는 5G 이동통신용 PON 구조 front-haul 광통신망을 구축하는 핵심 광부품으로 1270nm, 1290nm 대역에서 4개의 DWDM 채널로
가변 동작하는 ‘25Gbps tunable DFB-LD’ 2종을 세계 최초로 상용화했으며, 국산 시장 안정화와 해외 수출에 큰 기여를 이끌 전망이다.
모두가 불가능을 걱정할 때 끊임없는 도전으로 현실을 일궈낸 끈기와 열정! 차세대 광통신망 부품 시장의 주역으로 우뚝 설 엘디스의 성장 과정을 들여다 보자!
5G 이동통신에 맞는
충분한 대역폭의 광통신망 구축
5G 이동통신은 4G LTE에 비교하여 네트워크 전송 용량이 20배(cell site당 20Gbps) 증가하고 지연시간이 1/10인 1m/s 이하로 작아야 하며, remote cell의 숫자가 2배 많아지는 특징을 가진다.
때문에 이를 충족시키는 새로운 광통신망의 구축이 필요한데, PON(passive optical network) 구조의 5G front-haul 망은 기존 4G LTE 서비스용 CWDM 기반 OSP(outside plant)를
그대로 활용하면서 동시에 DWDM 전송 방식을 채용함으로써 충분한 대역폭 확보로 신속한 5G 서비스 보급이 가능하다.
다시 말해 5G 이동통신 네트워크에서 DU(distributed unit)-RU(remote unit) 사이를 연결하는 광통신 front-haul 망에서, 각각의 DU와 RU(AAU)에 하나의 DWDM 파장을 할당해
5G 서비스 수요에 따라 신규 DU-RU 쌍의 추가가 용이한 확장성(scalable)을 가지는 것이다.
그뿐만 아니라 Tunable DFB-LD의 동작 파장을 원격으로 가변할 수 있어, DU-RU 쌍 조합에 대한 변경도 가능한 유연성(flexible)을 가지고 있다.
현재 5G PON은 main RN과 sub(cell site) RN으로 구성되는 완전한 PON 구조로 진화하고 있으며, 속도도 기존 10Gbps에서 25Gbps로 상향시키는 계획이 추진되고 있다.
[5G PON 개념도]
핵심 광부품인 25Gbps
tunable DFD-LD 개발
5G 이동통신용 PON 구조의 front-haul 광통신망을 구축하기 위해서는 핵심 광부품인 25Gbps tunable DFB-LD의 상용화 개발이 필수적이며, 특히 전송 품질이 우수한 O-band의 CWDM
대역 전체를 활용하기 위해서는 DWDM tunable DFB-LD의 동작 파장 대역을 1270nm, 1290nm, 1330nm, 1350nm으로 단계적으로 확대하는 방안이 시급히 요청되고 있다.
O-band 25Gbps tunable DFB-LD의 상용화는 화합물 반도체 epi 성장, 반도체 레이저 제조 공정 및 광원 모듈 조립 양산화에 관련된 일관 설비와 고도의 기술력이 요구된다.
현재는 오랜 개발 및 양산 경험을 가진 일본의 Sumitomo, Mitsubishi 등이 선도하고 있는데,
정부는 일본의 무역 보복에 대응하기 위해 소부장(소재, 부품, 장비) 경쟁력 강화 시책을 추진하며 O-band 25Gbps tunable DFB-LD 국산화 대체에 주목하고 있다.
지능정보 네트워크용 광통신 부품
상용화로 실증확산을 일군 기업
광통신용 핵심 부품으로 사용되는 LD의 경우 일본과 미국이 독점하고 있어, 부품 국산화를 통해 국내 광통신 시장의 해외 의존도를 낮추는 것이 중요한 상황이다.
엘디스는 2.5Gbps~10Gbps 변조대역폭을 가지는 DFB-LD를 핵심 아이템으로 4G-LTE부터 5G까지 이동통신망의 핵심 광원을 공급하여, 국내 이동통신망 부품 국산화에 기여하였다.
사전 기술 확보로 O-band 25Gbps
tunable DFB-LD 상용화를 이루다
5G PON 구축에 최적화된 O-band 25Gbps tunable DFB-LD에 대한 국내외 업체의 상용화 실적은 전무한 실정이다.
그러나 엘디스는 전단계 제품인 O-band 10Gbps tunable DFB-LD를 독점 양산, 공급하고 있을 뿐만 아니라, 기존 기금사업 과제 수행을 통해 24.33Gbps로 고속화하는 기술을 확보하고 있다.
이를 통해 O-band 25Gbps tunable DFB-LD 상용화에 대한 사전 기술을 확보할 수 있었던 엘디스는 본 기금사업으로 1차 1270nm, 1290nm 대역 4 파장 25Gbps tunable DFB-LD 2종에
대한 개발을 성공적으로 완료했다.
아울러 1330nm, 1350nm 대역 4 파장 25Gbps tunable DFB-LD 2종에 대한 개발도 순조롭게 진행하고 있다.
본 기금사업으로 상용화에 성공한 1270nm, 1290nm 대역 4 파장 25Gbps tunable DFB-LD 2종은 5G 이동통신용 PON 구조의 광통신 front-haul 망을 구축하는 핵심 광원 부품이다.
1270nm 대역 100GHz 간격 4 파장 tunable 25Gbps DFB-LD의 성능은 파장 가변 범위가 1271.115nm(CH1)~1272.734nm(CH4)이며, 변조 속도는 25Gbps(소신호 응답 대역폭 : >18GHz)이다.
10km의 전송 거리를 가지며 광출력 >7dBm의 성능을 보유하고 있다.
1290nm 대역 100GHz 간격 4 파장 tunable 25Gbps DFB-LD의 성능은 파장 가변 범위가 1290.818nm(CH1)~1292.487nm(CH4)이고, 변조 속도는 25Gbps(소신호 응답 대역폭 : >18GHz)이다.
역시 10km의 전송 거리를 가지며 광출력 >7dBm 의 성능을 보유하고 있다.
▲25Gbps tunable DFB-LD▲
▲tunable 25Gbps DFB-LD 광원 모듈▲
엘디스는 개발된 tunable 25Gbps DFB-LD를 기반으로 광원 모듈을 양산할 예정이다.
광원 모듈은 후방 업체에서 광트랜시버로 제작된 후 국내 삼성, HFR, Solid 등의 망 장비에 장착되어, 5G 이동통신용 front haul 광통신망을 구축하게 된다.
5G 이동통신에 맞는
충분한 대역폭의 광통신망 구축
tunable 25Gbps DFB-LD의 핵심 광원에 대한 자체 기술 개발에 따라 국내의 후방 광트랜시버 업체 및 망 장비 업체로 구성되는 supply chain이 형성됨으로써,
국내 5G 이동통신 front-haul 망용 핵심 광원 시장 2,500억 원과 광트랜시버 시장 5,000억 원, 3조 원 이상의 망 장비 시장을 가지는 새로운 eco system을 조성할 수 있을 것으로 전망된다.
아울러 기술, 가격 경쟁력에서도 해외 업체 대비 우위를 가질 것으로 기대하고 있다.
미니 인터뷰
Q1. 이번 사업 참여로 얻은 성과는 무엇인가요?
“국내 5G 이동통신용 PON 구조의 front-haul 광통신망을 구축하는 핵심 광부품인
1270nm, 1290nm 대역에서 4개의 DWDM 채널로 파장 가변 동작하는 25Gbps tunable DFB-LD 2종을 세계 최초로 상용화 개발한 것이 주요 성과입니다.”
Q2. 성과를 낼 수 있었던 성공 비결은 무엇인가요?
“광통신용 반도체 레이저 광원 분야의 전문 업체로서 10년 이상 국내 이동 통신사의 파장 조정 기능을 가지는 특화 광원 수요에 대응하며 기술을 축적하였습니다.
그 결과 4G LTE용 2~6 파장 DFB-LD 및 초기 5G PON 구축용 10Gbps tunable DFB-LD를 독점 양산, 공급하였을 뿐만 아니라, 기존 기금사업을 통하여 DFB-LD를
24.33Gbps로 고속화하는 기술도 확보할 수 있었습니다.
이를 바탕으로 본 기금사업에서 1270nm, 1290nm 대역 4 파장 25Gbps tunable DFB-LD 2종에 대한 개발을 어려움 없이 성공할 수 있었습니다.”
일반현황
전담기관명 한국지능정보사회진흥원
