바닷속 통신 가능케하는 광통신 혁신

광통신이란 이중 유리로 된 광섬유를 통해 레이저 빛의 전반사를 이용하여 정보를 주고받는 통신 방식으로, 지금 바다속에서는 광통신 혁신이 벌어지고 있다. 

김정호 카이스트 교수

광통신 케이블 안에 유전율이 큰 물질을 코어로 사용하고 바깥(클래딩)은 낮은 유전율의 물질로 감싸면 광섬유 안에서 빛의 전반사가 일어나 빛이 광섬유 안에 가두어지게 된다. 그리고 그 광 신호는 빛의 속도로 날아간다. 특히 광섬유는 손실이 매우 작아 수천 킬로미터 거리에서도 신호를 보낼 수 있다.

이에 더해서 광 섬유 안에 빛을 여러 가지 일곱 무지개 색깔로 나누어 보내면 색깔 숫자만큼 통신 용량이 늘어난다. 수신기에서 프리즘 원리로 각 색깔에 실린 신호를 분해할 수 있기 때문이다.

색깔 수만큼 통신 용량이 늘어난다. 이 방식을 WDM(Wavelength Division Multiplexing)이라고 한다.

그래서 광통신을 이용하면 수백 테라비트(Terabit/s) 이상을 송수신할 수 있다. 광섬유 굵기는 마이크로 미터(um, 100 만분의 1 미터, 머리카락 굵기의 1/00 정도) 매우 가늘어 다발로 묶을 수 있다. 천 개, 만 개의 광섬유를 다발로 묶으면 한 개의 광통신 케이블 다발로 대용량 빅데이터 네트워크 통신망을 구현할 수 있다.

지금 이 광통신 케이블이 대륙간 심해 바다 속에 수 없이 설치되고 있다

광 섬유(코어)를 이용한 광통신 케이블 구조. [출처: ZUM 학습 백과]

광 섬유(코어)를 이용한 광통신 케이블 구조. [출처: ZUM 학습 백과]

클라우드 기반으로 전세계 데이터 산업을 주도하고 있는 대표적인 업체가 아마존, 마이크로소프트, 구글, IBM 등이다. 이들은 데이터를 독점하기 위해서 전세계에 데이터를 모으고 이를 자신들의 데이터 센터에 저장하고자 한다.

따라서 데이터 발생 장치와 데이터 소비자, 그리고 이들 데이터 센터가 바다 건너 대륙을 넘어 공간적으로 분리되어 있다. 그러니 이들 기업들이 클라우드 데이터와 서비스를 독점하기 위해서는, 데이터 생산, 소비, 저장 공간을 효과적으로 연결하기 위한 대용량 빅데이터 네트워크를 전세계에 설치해야 한다. 땅은 각 나라의 소유로 되어 있으니, 광통신 케이블을 설치하기 어렵다.

그래서 5대양 깊은 바다 속에 광섬유를 이용한 광통신 네트워크를 설치하고 있다. 이처럼 심해 바닥에는 각 클라우드 기업들의 광통신 망이 하루가 다르게 늘고 있다. 그래서 하늘에는 인공위성 무선 네트워크, 깊은 바다 속에는 광통신 네트워크 망이 거미줄처럼 얽히게 된다.

KT가 사용중인 해저케이블 건설 전용 선박 리스폰더호 전경. [출처: KT]

구글의 클라우드 시스템을 위한 해저 광 케이블 네트워크. [출처: Media Post]

바닷속 '빅데이터 네트워크', 안전 생각해야 할 때

빅데이터 시대는 광섬유 통신망 시대가 된다. 모든 가정, 컴퓨터, TV, 로봇, 가전기기에는 광섬유가 연결될 것으로 예상한다. 그래서 Fiber-to-the-Home(FTO) 이라는 용어도 생겨났다. 이제 미래에는 Fiber-to-the-Machine(FTM)시대가 될 것이다. 움직이는 모든 기계는 5G 무선통신으로 연결하고 고정된 모든 기기는 모두 광섬유케이블로 연결한다.

이제 이러한 빅데이터 연결망은 깊은 바다 속에도 더욱 촘촘히 설치될 것이다. 앞으로 미래에는 바다 속에는 물고기 숫자 보다 빅데이터 통신 속도가 더 클 전망이고, 어망 설치량 보다 광통신망 설치량이 더 많을 전망이다.

그런데 이러한 바다속 광통신망도 안전성에 대해서 고민해 보아야 한다. 깊은 심해 속에 화산이 발생할 수 있고, 지진이 날 수도 있다. 물고기나 상어가 광 섬유 다발을 물어 뜯을 수도 있고, 전쟁으로 적 잠수함이 바다속 광케이블을 파괴할 수도 있다.

이런 위험 상황에 대비하기 위해서 백업망이 필요하다. 백업망을 바다 속에 추가로 설치할 수도 있고, 하늘 인공위성 망을 이용할 수 있다. 이래저래 4차 산업혁명을 맞아 하늘과 바다는 빅데이터 통신망이 꽉 채워질 전망이다.

joungho@kaist.ac.kr 

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]