이원준 한국단자공업 연구소장
90년 KAIST 전기·전자공학과 졸업
92년 USC 전기·전자공학과 석사
94년 현대자동차 중앙연구소 전자연구팀 근무
97년 한국단자공업 기획이사
현재 한국단자공업 중앙연구소 연구소장
◇데이터 트래픽 급증에 따른 광통신시스템 확장
90년대 후반부터 붐을 이룬 인터넷과 이동통신서비스는 현재 일반인들에게 언제 어디에서나 다양한 멀티미디어서비스를 제공받을 수 있게 했고 이에따라 유무선통신망의 데이터 트래픽은 지속적으로 급증하고 있다.
최근 인터넷 사용자는 4개월 마다 2배씩 급성장하는 추세로 전세계적으로 이미 4억명을 넘어섰고 이동통신의 경우 전세계적으로 5억명 이상이 서비스를 제공받고 있다.
또한 초고속인터넷서비스 확대와 멀티미디어서비스가 가능한 IMT2000서비스 개시, 디지털방송서비스 개시 등으로 인해 향후에도 데이터 트래픽의 폭발적인 증가가 예측된다.
시장조사기관인 RHK는 세계적으로 데이터 트래픽이 99년 35만Tbps/월에서 2003년 1500만Tbps/월로 4000% 정도 성장할 것으로 전망하고 있다.
이와같이 데이터 트래픽의 지속적인 증가에 따라 통신사업자들은 부족한 전송용량을 확대하기 위해 대용량 전송시스템으로 통신망을 구축하고 있다.
데이터 전송용량 확대를 위해 대부분의 통신사업자들은 Tera급까지 전송이 가능한 광섬유를 이용해 전송시스템을 구축하고 있다.
국내의 경우 정부 주도로 지난해 말 초고속정보통신망 2단계 구축을 완료해 155Mbps∼5Gbps급 전송이 가능한 광케이블로 전국 144개 지역을 연결, 총 길이 1만9988㎞에 342대의 광전송시스템 구축을 완료했다.
또한 3단계로 2005년까지 약 22조원을 투입해 통신망고도화를 진행할 계획이어서 향후에도 광통신시스템에 대한 수요는 더욱 증가할 것으로 예측된다. 그림1
현재 대용량의 정보를 초고속으로 전달하기 위한 광전송시스템은 기존의 시분할방식을 이용한 시분할다중(TDM:Time Division Multiplexing) 전송방식의 장비에서 하나의 광섬유에 서로 다른 여러 파장의 광신호를 동시에 전송시켜 전송 용량을 확대한 파장분할다중(WDM:Wavelength Division Multiplexing) 전송방식의 장비로 진화됨에 따라 향후에는 WDM 전송방식이 시장을 주도할 것으로 예측된다. 그림2
현재 국내외 광전송시스템 제조업체는 기간망과 지역망에 400Gbps급에서 80Gbps급까지의 다양한 제품을 공급하고 있다. 광통신망은 댁내까지 광케이블로 연결하여 각 가정마다 100Mbps 이상의 데이터를 사용할 수 있는 FTTH(Fiber To The Home)로 진화될 것으로 예측된다. 이러한 광통신망 구축을 위해서는 각종 시스템과 연동이 가능한 광통신부품의 개발이 중요하고, 그만큼 광통신부품의 수요도 증가할 것으로 예측된다.
◇광통신부품의 시장동향
광통신부품은 빛의 전송로 역할을 수행하는 광섬유(광케이블 포함)와 빛을 발광하고 수광하는 능동광소자(Active Divice), 빛의 경로 변경 및 조정·결합·분기하는 기능의 수동광소자(Passive Device) 3가지로 크게 구분된다.
각 구분별 부품과 활용되는 시스템 및 주요 업체를 나열하면 <표1>과 같다.
광섬유의 경우 전세계적으로 초고속인터넷망 구축의 확산에 따라 공급이 수요에 미치지 못하고 있는 상황이다. 그림3
미국 코닝이 세계시장의 30%를 점유하고 있고 루슨트가 2위를 차지하고 있다. 국내업체의 경우 삼성전자·LG전선 등 대기업 중심으로 광섬유를 생산해 세계시장의 5%를 점유하고 있다. 최근에는 광대역전송을 위한 광섬유내의 저손실, 분산보상 기술개발이 진행되고 있다.
능동광소자의 경우 반도체기술을 요하는 제품들로 주로 대기업에서 공급하고 있다. 광송수신모듈의 경우 가입자용으로 155Mbps급 광송수신모듈이 주종을 이루고 있고 전송시스템의 광대역화 추세에 따라 2.5Gbps와 10Gbps급 제품의 수요가 증가하고 있는 추세다. 해외업체로는 루슨트·노텔·알카텔·NEC 등 통신시스템업체들이 10Gbps급부터 40Gbps급까지 상용화를 추진하고 있다. 국내의 경우 삼성전자·LG전선 등이 155Mbps 송수신모듈을 상용화했고 2.5Gbps급 제품들을 양산준비 중이다.
광증폭기는 광섬유를 통한 장거리 전송에 따라 발생하는 출력저하를 보상하기 위해 광신호를 증폭하는 기기로 코닝, JDS 유니페이즈(Uniphase), NEC, 후지쯔 등이 공급하고 있다. 국내업체로는 삼성코닝마이크로옵틱스(SCM)·머큐리 등이 생산하고 있으며 최근에는 기술력을 보유한 벤처업체가 시장에 참여하고 있으나 수요는 아직까지 미흡한 실정이다. 특히 광증폭기는 다양한 광통신부품들이 요구돼 해외업체의 경우 핵심부품인 아이솔레이터, 커플러, 이득평탄화용광필터(GFF) 등 대부분을 자체 확보하여 광증폭기 개발이 이뤄지고 있으나 국내의 경우 일부 부품을 제외하고는 수급이 원활치 않아 부품확보에 고전하고 있다.
수동광소자는 정밀가공기술, 소재기술, 패키징·연마기술 등이 요구되는 제품들로 국내의 경우 중소업체 위주로 공급이 이뤄지고 있다. 최근에는 패키징기술을 중심으로 가격·품질 경쟁이 극심해지고 있는 실정이다. 본지에서는 수동광소자 중 수요가 많은 광커넥터, WDM·커플러(Coupler), 고밀도파장분할다중(DWDM)소자, 광스위치의 시장동향을 살펴보기로 한다.
광커넥터는 광통신시스템 및 광통신망에서 광섬유와 장비간, 장비와 장비간 광신호를 손실없이 전달할 수 있도록 하는 부품이다.
현재 시장에 출시되고 있는 광커넥터는 다양한 종류의 제품이 있다. 광섬유의 심선 수에 따라 단심형과 다심형의 제품이 있고 커넥터 형태에 따라 SC, ST, FC, LC, MU, MT-RJ 등 다양한 형태의 제품이 있다. 최근에는 루슨트·노텔·알카텔 등 시스템업체와 핵심 부품업체가 중심이 되어 전자용 커넥터와 동등 수준의 고밀도 실장을 목적으로 한 소형폼팩터(SFF:Small Form Factor) 커넥터의 수요가 증가하고 있다.
특히 이 시장의 주도권 경쟁을 하고 있는 제품이 MU형과 LC형이다. 일본의 경우 NTT가 주도하는 MU형 위주의 제조업체가 많고, 세계적으로는 루슨트가 주도하는 LC형 제조업체가 많은 추세다. 광커넥터를 공급하는 해외업체로는 루슨트, Oz 옵틱스(Optics), 세이코, 후지쯔 등이 있고, 국내의 경우에는 LG전선·한국단자·히로세코리아 등 다수 업체가 공급하고 있다.
WDM·커플러는 광신호를 여러 개의 분기수로 나누어 출력단의 광섬유로 분배하여 주거나 결합하는 기능을 하는 부품으로 주로 광증폭기나 WDM전송시스템에 활용되고 있다. 특히 WDM전송시스템은 1개의 광섬유에서부터 전달되는 광을 정교히 나누는 것이 요구되기 때문에 최근에는 광도파로기술을 이용한 고가의 WDM·커플러 제품이 각광받고 있다. 광도파로기술을 이용한 WDM·커플러 제품의 경우 집적화가 용이하고, 양산성이 우수한 특징이 있다. WDM·커플러를 공급하고 있는 해외업체로는 JDS 유니페이즈, 후지쿠라, 후루가와 등이 있다.
DWDM소자는 최근 대용량 광전송시스템으로 부각되고 있는 고밀도 다채널 WDM광전송시스템(DWDM)에 사용되는 핵심부품이다. DWDM소자는 제조기술에 따라 박막필터 제조기술을 이용한 제품과 광도파로기술을 이용한 제품, 광섬유 격자를 이용한 제품으로 구분된다. 현재까지는 박막필터 제조기술을 이용한 제품이 전체시장의 50%를 점유하고 있으나, 채널 수가 증가하면서 파장간격을 점점 더 좁게 분기하는 것이 요구되어 광도파로기술을 이용한 제품이 증가할 것으로 보인다. 그러나 최근 옵링크(Oplink)에서 200㎓ 박막필터 기술과 인터리버(interleaver)를 이용, 디멀티플렉서(demultiplexer)로 사용되는 160채널 DWDM을 출시해 적용기술별 시장에서의 경쟁이 치열해질 것으로 예상된다. DWDM소자를 공급중인 해외업체는 옵링크, JDS 유니페이즈, 히타치 등이 있으며, 국내의 경우 삼성전자, 한국단자가 공급하고 있다.
광스위치는 광전송로에서 신호의 통과·차단 또는 전송신호의 경로 등을 제어하는 부품으로 광선로의 감시용, 절단복구용, 광교환기 등에 사용된다. 1×1, 1×2 등 소분기형으로는 기계식 광스위치가 이용되고 있고 M×N 등의 매트릭스형으로는 미세전자기계시스템(MEMS:Micro-Electro-Mechanical System)기술을 이용한 광스위치가 상용화를 위한 장착시험 단계에 있다. 그러나 아직까지는 가격이 높아 본격적인 시장형성이 되어 있지 않고 있다. 세계적으로 광회선분배시스템(OXC:Optical Cross Connect)나 OADM(Optical Add·Drop Multiplexer)이 활성화될 것으로 보이는 올해부터는 수요가 본격적으로 발생할 것으로 예측된다. 공급중인 해외업체로는 루슨트, NEC, 세이코 등이 있다.
◇광통신부품 국내업체의 대응방안
최근 광통신분야의 권위있는 저널인 ‘라이트웨이브(Lightwave)’에 따르면 세계적으로 광통신부품시장을 주도하고 있는 JDS 유니페이즈는 공장부지 확보 및 증설, 세계적 수준의 제조공정 구축, 수동광소자 제조공정의 자동화 구현을 추진해 생산량 4배 확대를 추진하고 있다. 또한 시에나(ciena)의 최고기술책임자(CTO) 리바스(Livas)는 “인터넷 사용자 폭증과 데이터 트래픽 폭증은 광통신 부품 및 광통신시스템 제조업체 생산흐름의 패러다임을 변화시킬 것”이라고 예상하고 있다.
최근 세계시장에서의 광통신 부품은 중국·대만 등에서 생산하는 저가 제품과 일본, 미국을 중심으로 하는 고품질의 제품이 시장을 양분해 주도하고 있다. 국내업체의 경우 생산수율과 수작업 중심의 제조공정으로 인한 인건비 부담으로 중국·대만 제품에 비해 원가경쟁력이 떨어지고 있고 이러한 원가경쟁력 확보를 위해 생산기술 기반을 이용한 자동화 구현이 요구되고 있다. 또한 일본·미국 제품에 비해 떨어지는 품질 경쟁력과 특허권 확보를 위해서는 핵심 부품, 소재, 소자 기술의 확보에 지속적인 투자와 노력이 요구되고 있다.
정부 통계에 따르면 광통신부품에 있어 국내업체는 선진국의 30∼50% 수준에 머무르고 있는 것으로 파악된다. 현재 성장기에 있는 광통신시장에서 국내업체가 해외 선진업체와의 기술적인 차이를 극복하고 세계시장 점유율을 높이기 위해서 정부는 산·학·연 연계를 통한 핵심기술 확보에 지속적으로 정책적인 지원을 해야 할 것이다. 시스템업체와 부품업체에서는 신제품 적기 출시를 위해 개발 초기단계부터 공동으로 협력할 수 있는 체계를 구축하여 상호 윈윈(Win Win)할 수 있는 전략을 구사해야 한다.
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