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포토니솔은 반도체 기술의 하나인 광다이오드칩을 개발하는 스타트업이다. 인하대 물리학과 교수였던 김경헌 대표가 2020년 7월에 설립했다. 김 대표는 “전자 기반의 전자공학(Electronics) 기술처럼 광자(Photon)를 기반으로 한 광자공학(Photonics) 분야 기술을 개발하는 기업”이라고 설명했다.

김 대표는 미국 버팔로 소재 뉴욕주립대학교에서 물리학 박사 학위를 받은 다음 미항공우주국(NASA)에서 위성과 우주에서 사용되는 레이저를 3년간 연구했다. 이후 국내에 들어와 한국전자통신연구원(ETRI)에서 14년 동안 광통신 소자 기술을 연구 개발했다. 김 대표는 ETRI에서 정보통신부 산하 국내 광통신소자 기술 개발 기획을 주도적으로 진행했다.

포토니솔(Photonisol)은 내년 광다이오드칩을 본격 상용화할 계획이다. 김 대표는 광신호의 전송 효율을 크게 개선할 수 있는 이 기술이 데이터센터, 인공지능(AI) 컴퓨터, 자율주행 자동차 등의 핵심 요소로 자리 잡을 것이라고 밝혔다.

김 대표는 “현재 데이터센터와 통신 시스템에서는 벌크형 광다이오드가 사용되고 있지만, 이는 크고 복잡해 집적화가 어려운 문제가 있다”며 “광다이오드칩이 상용화되면 이 문제를 해결하고, 기존의 전기신호 기반의 데이터 통신을 대체해 속도와 안정성을 크게 높일 수 있을 것”이라고 전했다.

김 대표는 “양산 가능성을 입증했으며, 기술 완성도를 높이기 위한 최종 작업에 집중하고 있다”며 “내년에 세계 최초로 상용화 사례를 만들겠다”고 포부를 밝혔다.

포토니솔은 2023년까지 총 134억원의 투자를 유치했으며, 앞으로도 추가 자금 조달과 인력 확충을 통해 기술 개발과 상용화를 가속화할 계획이다.

- 포토니솔이라는 회사명은 어떤 뜻입니까?

“일렉트로닉스처럼 요즘 광자를 이용하는 것을 포토닉스(Photonics ; 광자공학)라고 합니다. 그래서 포토닉스의 솔루션을 제공하겠다는 의미에서 포토니솔이라고 정했습니다.”

- 무엇을 하는 회사입니까?

“반도체 소자, 특히 광소자를 다루는 회사입니다. 실리콘을 사용하여 아이솔레이터(Isolator)를 개발하고 있는데, 다른 말로는 광다이오드칩이라고도 부르죠. 보통 전자 소자는 PN 접합 다이오드로 구성됩니다. 다이오드는 전류가 한 방향으로 흐르도록 제어하는데, 이런 다이오드들이 모여 IC(집적회로)가 만들어집니다. 요즘에는 전기신호뿐만 아니라 광신호도 이처럼 집적화되는 단계에 이르렀습니다.

전류를 한 방향으로만 흐르게 하고 반대 방향은 차단하는 전기 다이오드처럼, 복잡한 광회로에서도 광다이오드가 필요합니다. 광신호도 원하는 방향으로만 흐르게 제어해야 하니까요. 그런데 현재 대부분의 광다이오드는 벌크형이라 크기가 큽니다. 레이저 같은 고출력 장비나 광통신 송신기에서도 벌크형 광다이오드가 사용되죠. 이 장치들은 신호가 반사될 때 레이저가 불안정해져서 문제가 생길 수 있습니다. 이를 해결하려면 다이오드가 필요하지만, 작은 칩 형태는 아직 개발되지 않았습니다. 그래서 지금은 크고 복잡한 벌크형 다이오드를 사용하고 있죠.”

- 광다이오드칩은 주로 어떤 제품에 들어갑니까?

“현재 가장 시급한 곳은 데이터센터입니다. 데이터센터에서는 광통신을 통해 대량의 데이터를 전송하는데, 여기서 핵심 역할을 하는 것이 바로 레이저입니다. 레이저 송신기 앞에 광다이오드가 들어가서 신호 전송을 안정화하는 역할을 합니다. 현재는 이 다이오드가 벌크형으로 크고 복잡한 형태를 띠고 있죠.

데이터센터에서는 데이터 용량을 늘리기 위해 여러 개의 파장을 동시에 사용하는데, 이를 관리하려면 파장 다중화 소자가 필요합니다. 여러 레이저를 동시에 사용하게 되면, 반사 신호가 발생하여 간섭이 생기고, 이로 인해 신호 전송에 문제가 발생할 수 있습니다. 그래서 광다이오드칩을 사용해 반사 신호를 차단해야 합니다. 하지만 현재는 칩이 없어서 벌크형 장비를 사용하고 있습니다.

만약 이 벌크형을 칩으로 대체할 수 있다면, 훨씬 간단하고 효율적으로 설계할 수 있습니다. 데이터센터의 광통신 시스템을 더 작은 칩으로 대체하면, 다이오드 기능을 수행하면서도 집적도를 높여서 훨씬 더 효율적인 시스템을 만들 수 있습니다.”

- 칩과 벌크의 차이는 무엇입니까?

“벌크라는 것은 우리가 흔히 아는 렌즈나 광학 소자처럼 크고 부피가 있는 형태를 말합니다. 반면, 칩은 아주 얇고 작은 2차원 평면에 소자들이 연결된 구조로 되어 있습니다. 광회로도 이런 식으로 평면 위에 만들어낼 수 있죠. 벌크형 장치처럼 크고 부피가 큰 것을 그냥 하나의 선으로 만들 수 있습니다. 그래서 집적도를 크게 높일 수 있습니다.”

- 그러면 지금은 세계에서 모든 기업들이 벌크형을 쓰고 있는 것인가요?

“네, 아직 아무도 칩 형태는 실용화하지 못했습니다.”

- 벌크형 대비해서 칩으로 쓰면 뭐가 좋아집니까?

“광IC도 집적도가 높아져야 하는데 그러려면 광다이오드칩이 있어야 하는데 아직 없는 거죠.”

- 집적도를 높여야 한다는 수요가 있는 것이죠?

“많죠. 사실 우리가 사용하는 전기 다이오드도 PN 접합 기술이 나오면서 집적회로(IC)가 발전하기 시작했습니다. 이와 마찬가지로, 광다이오드가 상용화되면 광집적회로(Photonic IC)가 본격적으로 발전할 수 있을 겁니다.”

- 광을 이용한 애플리케이션이라고 해야 합니까? 어떤 데 사용됩니까?

“광통신은 주로 장거리 통신에서 사용되었지만, 최근에는 데이터센터 내에서도 데이터 용량이 많이 늘어나면서 단거리 통신에서도 쓰이고 있습니다. 특히, AI 컴퓨터의 발전으로 인해 GPU와 CPU, 메모리, 그리고 스토리지 간의 통신이 더욱 중요해졌습니다. 데이터 양이 기하급수적으로 증가하고 있어서 기존의 전기신호로는 이를 처리하는 데 병목 현상이 발생합니다.”

- 전기신호보다 광신호가 더 빠릅니까?

“훨씬 빠르고 용량도 큽니다.”

- 어느 정도나 빠릅니까?

“전기신호는 고속으로 처리하면 열이 많이 발생합니다. 3.5GHz 속도로 빠르게 전기신호를 전송하니까 CPU에서 열이 나는 것입니다. 이 신호 전송을 빛으로 처리하면 열이 훨씬 적게 발생합니다.

그래서 요즘은 칩 간에 데이터를 주고받을 때도 광신호를 사용하는 광 인터커넥션 기술이 주목받고 있습니다. 이 방식을 사용하면 열이 덜 나고, 동시에 훨씬 더 많은 데이터를 빠르게 전송할 수 있습니다.”

- 현재는 벌크형 다이오드를 쓰고 있는데 그것이 다이오드 칩으로 만들어지면 면적을 줄일 수 있고 전기신호와 달리 발열도 적다는 것이죠? 그런데 포토니솔에서 광다이오드칩을 세계 최초로 상용화하겠다는 것이고요?

“광다이오드칩은 1970년대 후반부터 미국 벨 연구소에서 연구를 시작했으며, 지금까지도 여러 연구소와 대학에서 꾸준히 연구가 진행되고 있습니다. 좋은 논문들도 많이 발표되었지만, 실용화하기에는 아직 어려움이 있습니다.

저희는 2013년, 삼성전자와 정부의 지원 프로그램을 통해 이 사업을 시작했습니다. 제가 그 당시에는 ETRI(한국전자통신연구원)에서 근무했었는데 이미 벨 연구소나 NTT 같은 데가 굉장히 앞서 있었습니다. 그들을 단순히 따라가는 건 어려운 일이었죠. 그래서 저희는 그들이 아직 실용화하지 못한 광다이오드칩을 우리가 먼저 상용화해보자는 목표를 세웠습니다. 특히, 반도체 공정에서 양산 가능한 방식으로 차별화하자는 전략을 세웠습니다.

물론 그동안 성과를 못 내면서 고생도 많이 했습니다만, 지난달에 드디어 가능한 데이터를 확인했습니다. 이제 기술이 가능하다는 것을 증명했지만, 아직은 다듬어야 할 부분이 많이 남아 있습니다. 현재는 사람들이 보면 그냥 돌덩어리로 보겠지만, 우리가 잘 다듬으면 보석이 되는 것이죠.”

- 포토니솔에 개발하고 있는 광다이오드칩은 과거부터 얘기했던 실리콘 포토닉스와 같은 맥락인가요?

“실리콘 포토 소자 중의 하나입니다.”

- 포토니솔의 광다이오드칩의 구조는 어떻게 되어 있습니까?

“광다이오드칩을 개발하기 위해 여러 가지 방법을 시도했지만, 잘 안 되어서 기본으로 돌아가자는 생각을 하게 되었습니다. 현재 벌크형 다이오드가 잘 작동하고 있으니, 그 벌크형의 작동 원리를 그대로 활용해 칩 형태로 만들어보자는 아이디어로 방향을 잡은 것이죠.”

- 벌크형 다이오드는 어떻게 작동합니까?

“벌크형 다이오드는 보통 양쪽에 편광 분파기 두 개가 들어가고, 가운데는 파라데이 로테이터(Faraday Rotator)가 하나 들어갑니다. 파라데이 로테이터는 비가역적 편광 회전기로, 빛이 한 방향으로 들어갈 때 편광을 회전시키지만, 반대로 돌아올 때도 같은 방향으로 회전시키는 특징이 있습니다. 반면, 가역적 편광 회전기는 빛이 들어갈 때와 나올 때 서로 반대 방향으로 회전시킵니다. 그래서 양쪽 끝에는 편광 분리기가 배치되어, 빛이 한 방향으로만 통과하도록 제어할 수 있게 됩니다.

이 구조를 칩에 구현해보자는 것이 저희의 목표입니다. 현재는 벌크형의 모든 기능, 즉 편광 분파기와 가역적/비가역적 편광 회전기를 칩으로 구현하는 방법을 찾았습니다. 특히 파라데이 로테이터는 특수한 자기 재료로 만들어야 하는데, 이 부분에서 많은 어려움을 겪었습니다. 하지만 최근에 솔루션을 찾아냈고, 이제는 이 기술을 더 다듬고 성능을 개선하는 단계에 있습니다.”

- 그것을 실리콘 위에서 구현하셨다는 것인데 구조가 어떻게 돼 있어요?

“우리가 개발하는 광다이오드칩은 빛이 흐르는 광도파로를 통해 작동합니다. 이 도파로를 통로처럼 만들어 빛이 한쪽에서 들어오고 나가는 구조를 형성하죠. 그 위에 자기 방막(磁氣防膜, Magnetic Shielding)을 올려서 빛의 흐름을 제어합니다.

빛이 한 방향으로 갈 때는 통과시키고, 반대 방향으로 돌아올 때는 막아주는 역할을 하는 것이죠. 그래서 두 개의 칩이 쌍으로 있어야 하고, 빛이 지나갈 수 있는 통로를 만들어야 합니다. 이렇게 통로를 만들어 빛이 지나가도록 하고, 그 통로를 잘라 칩으로 만들어 두 개를 연결하면 광신호 전송이 가능해집니다.”

- 만들어보신 거죠? 어디서 어떻게 만드셨나요?

“8인치 웨이퍼로 만들었습니다. 광도파로 소자를 실리콘 공정으로 만드는 것은 매우 까다롭습니다. 마치 유리가 더러워지면 빛이 통과하지 못하는 것처럼, 광소자의 표면도 아주 깨끗해야 합니다. 또한, 광소자의 크기가 전자칩처럼 아주 작을 필요는 없지만, 100나노나 200나노 수준으로 정밀하게 맞춰야 합니다. 이 크기에서 조금만 차이가 나도 소자의 성능이 달라지기 때문에 정확도가 매우 중요합니다.

전자칩은 요즘 3나노나 2나노까지 내려가지만, 광소자는 그렇게 작을 필요는 없어요. 대신, 정밀도는 매우 높아야 하죠. 최근에는 이런 문제들도 어느 정도 해결됐고, 국내 파운드리와 해외 파운드리에서 만들어봤습니다.

지금은 파운드리에서 광도파로를 만들고, 그 위에 우리가 자기 방막을 올리는 작업을 진행합니다. 이 방막에 열처리를 비롯한 여러 공정 조건이 잘 맞아야 특성이 제대로 나옵니다.”

- 일단 광도파로라는 통로를 실리콘 웨이퍼에 만들어 놓으셨다고 하셨는데, 그 웨이퍼 위에 또 다른 구조물을 올리는 작업은 누가 진행하나요? 구조물을 다 올리고 나서 그 웨이퍼를 잘라서 칩으로 구현해보신 건가요?

“네, 웨이퍼 위에 방막을 올리는 작업은 우리가 직접 했고 그래서 칩으로 구현했죠.”

- 칩으로 구현했더니 데이터 통신이 잘 됐나요?

“광다이오드칩이 실제로 통신 기능을 하려면 레이저 다이오드도 연결해야 하고, 여러 복잡한 요소가 맞물려야 합니다. 그런데 지금 우리가 중점적으로 보고 있는 것은 아이솔레이터, 즉 광다이오드칩이 제대로 기능을 하는지입니다.

핵심은 편광이 제대로 회전하는지, 자기 광학 효과에 의해 위상이나 편광 상태가 변하는지를 확인하는 겁니다. 이런 변화가 일어나야 칩이 제대로 작동하고 있다는 것을 알 수 있습니다.”

- 그런데 해보니까 그런 기능이 제대로 작동한다는 것까지는 확인하셨다는 거군요. 회사가 투자도 많이 받으셨더라고요. 2021년 기술보증기금부터 시작해서 2023년까지 134억 정도 받으신 것 같아요. 회사 설립은 어제 하신 거죠?

“2020년에 학교에 있을 때 연구직 창업을 했습니다. 사실 창업 첫해에는 학생들 위주로 운영하다 보니 1년을 거의 허비한 셈이 됐죠. 그 이후에 기술보증기금으로부터 투자를 받았는데, 문제는 벤처기업에 우수한 인력이 안 온다는 것이에요. 제 연구실 학생들이나 대학원생들도 대부분 대기업으로 가고 싶어 하더라고요.

그래서 제 연구실에서 졸업한 친구 중에 경력 특례로 중소기업에 가야 하는 친구를 스카우트했습니다. 10년 경력이 있는 사람을 2명 스카우트해서 그때부터 본격적으로 사업을 시작했습니다.”

- 지금까지 웨이퍼 위에 광도파로를 만들고, 그 위에 구조물을 추가해서 칩을 구현하고 작동하는 것까지는 확인하셨습니다. 그렇다면 비즈니스 모델을 고려했을 때, 결국 이 광다이오드칩을 완성해서 AI 인프라나 데이터센터, 그리고 광 송수신 모듈 등을 만드는 업체들에 판매해 면적을 줄이는 방향으로 가겠다는 생각이신 것 같은데요. 지금 여기까지 오셨는데, 앞으로 남아 있는 단계는 어떤 것들이 있나요?

“현재는 아주 기본적으로 작동하는지만 확인한 단계입니다. 하지만 광소자는 광손실을 최소화하는 것이 중요하기 때문에, 앞으로 손실을 줄이고 성능을 더욱 개선해야 합니다.

삼성전자도 D램의 용량이 커지면서 CPU와 메모리 간 데이터를 더 빠르게 주고받을 필요가 생기고 있는데, 이를 빛으로 처리하려고 시도하고 있습니다.

또한, 최근 자율주행 자동차 기술에서 라이다(LiDAR)가 많이 사용되고 있는데, 라이다는 고속으로 빛을 스캐닝하는 장치입니다. 삼성전자에서도 스캐너용 칩을 만들었지만, 현재는 거리가 10m에서 20m밖에 되지 않습니다. 고속도로 같은 환경에서는 150m에서 200m까지의 거리를 커버해야 해서, 저희 광다이오드칩이 필요합니다. 삼성전자 연구원들도 저희가 광다이오드칩을 상용화하면 좋겠죠.”

- 칩을 만드셨으면 데이터를 실제로 오가게 하는 작업을 해봐야 하지 않나요? 그런 작업은 언제 하시나요?

“현재는 성능을 개선하는 것이 급선무입니다. 아이솔레이션(광신호 차단) 기능을 지금보다 더 높이는 것이 중요합니다. 예를 들어, 빛을 보내면 일부가 되돌아오는데, 이 반사 신호를 얼마나 차단하느냐가 관건입니다. 현재 저희는 100번 신호를 보내면 1번 정도 돌아오게 막는 수준입니다. 하지만, 1천분의 1 수준까지 개선해야 합니다. 특히, 100G, 400G의 고속 통신에서는 마이너스 26dB, 즉 500분의 1에서 600분의 1 정도를 차단해야 통신 규격에 맞습니다. 그래서 저희도 현재 100분의 1 수준에서 더 개선해야 합니다.”

- 어떻게 개선해야 합니까?

“소자 구조와 자기 방막의 특성을 더 개선해야 합니다. 또 광 손실을 줄이는 작업도 해야 합니다. 지금은 빛을 보내면 실제로 나오는 양이 10%밖에 되지 않는데, 이를 최대한 많이 나오게 해야 합니다. 지금 상태에서는 성능이 너무 낮습니다. 사실, 빛을 보냈을 때 1%도 제대로 나오지 않는 때도 있습니다. 그래서 이 부분도 성능을 높이는 것이 매우 중요합니다.”

- 광손실이 너무 많다는 것이네요. 일단 작동한다는 정도만 확인하신 거군요. 실제 데이터 통신을 해보는 데까지는 또 시간이 오래 걸리겠네요?

“테스트 자체는 크게 어렵지 않지만, 문제는 광다이오드칩만 가지고는 판매할 수 없다는 점입니다. 이 칩이 다른 소재와 함께 IC(집적회로)로 완성되어야 합니다. 예를 들어, 파장분할 다중기나 변조기 같은 부품들을 함께 사용해야 합니다. 저희도 이런 소자들을 함께 개발하고 있고, 궁극적으로는 하나의 플랫폼을 만드는 것이 목표입니다. 이렇게 완성된 플랫폼은 독립적인 제품으로 판매할 수 있습니다.

단순히 광다이오드칩만 팔면, 이는 그저 벌크형 다이오드를 파는 것과 다를 바 없기 때문에, 큰 의미가 없습니다. 그래도 광다이오드칩 자체의 특성이 좋으면 삼성전자나 인텔이나 시스코 이런 데서 기술을 사가거나 M&A를 하겠다는 얘기가 나올 수는 있겠죠.”

- 지금 단계에서 거기까지는 다소 멀다고 보시는 거군요?

“열심히 하고 있지만, 시간이 좀 걸리겠죠.”

- 광다이오드칩을 개발하시면 세계 최초라고 하셨어요?

“사실 외국 대학에서도 많이 연구하고 있어요. 특히 MIT에서 많이 연구해왔고, MIT 졸업생들이 중국에서 활발하게 연구개발 활동을 하고 있습니다. 그런데 그 사람들이 발표한 논문을 보면 아직 실용화하기는 어려울 것으로 판단하고 있습니다.”

- 실용화 단계까지는 어려울 것 같다고 판단하신 것은 성능적인 면에서 아직이라는 것입니까?

“스펙은 좋은데 그 사람들이 사용하는 방법이라든지 기술이 실제로 상용화하기에는 어려운 방법이라고 보고 있어서 시간이 더 필요하지 않나 생각합니다.”

- 만약 대표님 말씀대로 광손실을 줄이고, 빚의 반사율을 최소화한 기술이 개발되어 삼성이든, 인텔이든, SK든 대형 기업이 이 기술을 활용한다면, 우리의 일상생활에서 컴퓨터나 스마트폰과 같은 장치를 사용하는 환경은 어떻게 변화할까요?

“요즘 가장 큰 화두는 인공지능 컴퓨터입니다. 특히 미디어에서도 많은 돈이 투입되고 있고, 후속 기술 중 하나인 칩과 칩, GPU 사이의 광 인터커넥션 기술에 관심이 높습니다. 인공지능 컴퓨터는 기본적으로 데이터를 학습하고, 그 데이터를 바탕으로 새로운 상황을 판단하는 시스템입니다. 이 과정에서 데이터를 계속해서 비교하고 추론하는데, 이 데이터를 매우 빠르게 주고받아야 합니다.

가장 급한 분야가 자율주행 자동차입니다. 고속도로에서 사고를 방지하려면 0.01초 안에 정확한 판단을 내려야 하죠. 그러려면 기존 전자 방식으로는 한계가 있습니다. 빛을 이용한 기술, 즉 광 기술이 필요하게 되는 이유입니다.

실리콘 포토닉스는 이미 많은 부분이 개발되어 있지만, 아직 상용화되지 못한 중요한 이유가 하나 있는데, 그게 바로 광 아이솔레이터(광다이오드) 칩입니다. 이 칩만 개발되면 인텔이 개발해 놓은 다른 빛 기반 소자들을 다 사용할 수 있습니다. 현재는 벌크형 다이오드를 사용하고 있어서 집적도를 높이기가 어렵습니다. 이 때문에 실리콘 포토닉스 기술이 널리 상용화되지 못하고 있죠.”

- 칩 자체를 판매하거나 기술을 팔 수 있는 시기는 언제 정도로 예상하십니까?

“내년쯤 시장에 진입할 계획을 세우고 있습니다. 원래는 올해 연말까지 준비를 마치려고 했지만, 개발 과정에서 약간의 지연이 생겨서 내년 중반쯤으로 생각하고 있습니다.

저희가 개발한 칩은 단순히 광고해서 판매하는 제품이 아닙니다. 칩을 만들어서 고객들에게 넘겨주기만 하면 되는 게 아니라, 패키징까지 완료된 상태로 제공해야 합니다. 그렇게 삼성전자, 인텔, 시스코 같은 대형 기업들에 전달해서 써보게 하면 칩을 구매하든, 우리 기술을 사가든 하겠죠.”

- 회사에 지금 몇 명이 있습니까?

“현재 저를 포함해 6명이 있습니다. 도파로를 설계하는 데에는 고급 컴퓨터 시뮬레이션이 필요한데요, 우수한 인재를 구하는 것이 어려워서 유명한 대학 교수님들에게 위탁 연구를 맡기고 있습니다. 그 교수님들의 연구실에서 일하는 대학원생들까지 같이 활용할 수 있죠. 그래서 교수님 두 분이 기술 고문으로 직접 참여해 주고 계십니다.”

- 프리 시리즈 A 투자까지 받으셨어요? 그때 회사 가치는 얼마로 평가받으셨습니까?

“약 50억 원 정도였습니다.”

- 이 기술이 대표님 말씀대로 2025년에 완성이 된다면, 회사 가치가 어느 정도까지 올라갈 수 있다고 보세요?

“다음 단계로 시리즈 A 정도는 생각하고 있는데, 앞으로 얼마나 잘 하느냐에 따라 달라지겠지만, 최소한 200억 원이나 300억 원 정도까지는 올라갈 수 있을 것으로 생각합니다.”

- 지금 자금 조달 수요가 있습니까?

“사람도 뽑고 장비도 구매하다 보니 공간이 포화 상태라 확충해야 합니다. 그래서 지금도 접촉하고 있는데 아마 시간이 조금 걸릴 것 같습니다. 빠르면 올 연말이나 내년 초쯤으로 생각하고 있습니다.”

- 대표님 약력이 궁금합니다.

“저는 75학번인데 미국에서 학위를 받았고, 미국 NASA에서 약 3년 동안 일했는데, 주로 우주에서 사용하는 레이저 개발에 참여했었습니다. 그 후 한국으로 돌아와 대전에 있는 ETRI에서 광통신 분야 연구를 맡았습니다. ETRI에서 1989년부터 2003년까지 약 14년간 근무했습니다.

그 후에는 인하대학교로 옮겨서 교수로 재직하다가, 2022년 2월에 정년 퇴임했습니다. 사실 퇴임 전에 이미 회사를 설립했고, 지금은 학교 일은 그만두고 회사에만 집중하고 있습니다.”

- 지금 회사에 있는 여섯 분의 인력들은 어떤 분들이세요?

“대부분 연구 인력입니다. 석사급 인력도 있고 학사급 인력도 있습니다.”

- 내년에는 완성된 제품을 만들어서 매출을 발생시키고 사업화를 이루는 것이 목표이신 건가요?

“네, 그렇습니다.”

- 상용화는 세계 최초라고 하셨는데, 다른 회사는 전혀 없습니까?

“제가 알기로는 광다이오드칩을 개발한 회사는 없습니다. 일부 학교에서 실험실 테스트 수준의 기술로 논문을 발표한 것은 있습니다.”

- 그 학교에서 나온 논문과 비교했을 때 대표님 회사의 결과물 수준은 어느 정도입니까?

“현재 성능은 좀 떨어지지만, 저희는 아예 양산이 가능한 방식으로 개발하고 있다는 점이 중요합니다. 사실, 학교에 있을 때 저희가 많이 다뤘던 기술 중 하나가 반도체 공정에서 가장 미세한 패턴을 정확하게 그릴 수 있는 전자빔 리소그래피(E-beam)였습니다. 하지만 이 방식은 양산성에 한계가 있습니다. 대량 생산을 하려면 포토 리소그래피로 가야 하고, 그중에서도 가장 좋은 방법은 이머전 리소그래피(Immersion Lithography)입니다. 하지만 이 방식은 매우 고가의 장비와 기술이 필요하고, 이를 지원하는 MPW(Multi-Project Wafer) 공정은 전 세계적으로 미국의 포토닉스 공정 업체 한 곳밖에 없습니다.

나머지 대부분의 시설에서는 KrF(불화크립톤)나 ArF(불화아르곤) 리소그래피 방식을 사용합니다. 예를 들어, 한국의 나노종합기술원에서는 현재 KrF 방식밖에 사용하지 못하고 있습니다. ArF를 도입했다고 했지만, 완전한 이머전 공정을 구축하기 위해서는 아직 부족한 부분이 많습니다.

그나마 전자칩에 대한 PR(포토레지스트)은 어느 정도 조건이 맞춰졌지만, 광소자 칩용 PR은 아직 제대로 개발되지 않았습니다. 특히, KrF 리소그래피로는 미세 패턴의 크기(Critical Dimension)가 최신 공정에 비해 약 7배에서 8배 정도 커서, 정밀도가 떨어집니다. 이 때문에 광소자 칩 제작에는 여전히 어려움이 있는 상황입니다.”

- 그렇군요. 내년에 세계 최초 상용화 사례 꼭 만드시기를 기원하겠습니다

대담 : 한주엽 전문기자
정리 : 손영준 에디터
촬영편집 : 정일규 프로