2012년,
일본과 덴마크의 연구원들은
1페타바이트의 데이터를 송신하는 세계 기록을 세웁니다.
10,000시간 분량의 고화질 비디오가
50km의 케이블을 넘어 순식간에 전송됐죠.
이건 결코 그냥 전선이 아니었습니다.
이것은 한차원 높은 버전의 광섬유입니다.
광섬유는 지구를 연결하여
인터넷이 가능하게 한 숨겨진 네트워크지요.
수십 년 동안,
많은 도시와 나라들의 원거리 의사소통은
구리 전선을 통한 전기 신호로 이루어졌습니다.
이는 매우 느리고 비효율적인데,
금속 전선은 전송 속도에 한계가 있고 열을 낭비하여 에너지를 잃기 때문이죠.
그러나 20세기 말,
엔지니어들은 아주 우수한 전송 방법을 터득합니다.
금속 대신,
유리를 조심스럽게 녹이면, 수 백 킬로미터 정도로 길고
머리카락 두께의 유연한 섬유 가닥을 뽑아낼 수 있었습니다.
이 섬유 가닥들은 전기가 아닌,
디지털 데이터에 해당하는 빛의 파동을 전송합니다.
어떻게 빛이 유리를 투과하지 않고, 그 안에서만 이동할 수 있을까요?
내부 전반사로 알려진 현상이 바로 그 비결입니다.
아이작 뉴턴의 연구 이후로,
렌즈 제작자와 과학자들은 빚이 공기를 지나
물 또는 유리 같은 재료에 닿았을 때 구부러진다는 것을 알았습니다.
한 줄기의 빛이 유리 표면과 부딪쳐 급격한 앵글을 만들면,
구부러져 공기 속으로 사라지는 굴절 현상이 나타납니다.
하지만 그 빛이 완만한 각도로 이동한다면,
이것은 유리 덫에 갇혀 벽에 튕기며
구부러진 모양으로 질주합니다.
알맞은 조건에서,
빛을 통과시켜주는 물질들이 반대로 빛을 숨길 수도 있지요.
전기나 무전과 비교해보면,
광섬유를 통한 신호전달은 원거리에서도 품질저하가 거의 없습니다.
약간의 열손실이 발생하기는 하지요.
또한 광섬유는 날카롭게 꺾일 수 없습니다.
그렇지 않다면, 그 빛은 새버릴 테니까요.
오늘날, 단일 광섬유는 많은 각각의 다른 데이터 채널인
빛의 파장을 옮깁니다.
그리고 광섬유 전선에는 수백 개의 이 광섬유 가닥이 포함되어있습니다
대륙을 연결하기 위해 우리 해저에
백반 킬로미터가 넘는 전선들이 교차되어 있습니다.
이는 적도를 30번 가까이 감을 수 있는 길이입니다.
광섬유 전선으로 인해,
데이터에 거리 제한은 거의 사라졌고,
이로 인해 지구 전체의 컴퓨터에 인터넷이 발전했습니다.
점점 더,
우리의 모바일 작업과 활동은 전 세계에 퍼져 있는 거대한
데이터 센터 속 다수의 컴퓨터 서버를 과도하게 혹사했습니다.
이것은 클라우드 컴퓨팅이라고 부르는데,
낭비되는 열과 대역폭의 수요라는
두 가지 큰 문제가 있습니다.
방대한 인터넷 트래픽이 데이터 센터를 오가는데,
이 데이터 센터는 수천 개의 서버가 전통적인 전선으로 연결된 곳입니다.
그 에너지의 절반은 열로 낭비됩니다.
그 사이, 무선 대역폭의 수요는 끊임없이 늘어나고,
모바일 기기에 사용되는 기가헤르츠 신호는
결국 전송 한계에 이릅니다.
광섬유는 그 자체가 꽤 좋게 느껴져서, 클라우드와 모바일 컴퓨팅에 대한
기대감에 과도하게 힘을 실어줬던 것 같습니다.
하지만 기술과 관련된 통합 포토닉스가, 도움의 손길을 뻗어왔습니다.
빛은 광섬유뿐만 아니라,
아주 얇은 실리콘 선에서도 이동할 수 있습니다.
실리콘 선은 섬유와 마찬가지로 빛을 잘 이동시킬 수 없습니다.
하지만 그것은, 100킬로미터 광섬유 네트워크 안의
모든 기기 장치들을, 서버 안에 꽂는 아주 작은
포토닉 칩으로 줄일 수 있습니다.
그리고 그들의 전기 신호를 광학으로 변환시킨 후, 돌려보냅니다.
이런 전기를 빛으로 변환시키는 칩은
데이터 센터의 낭비하는 전선들을 효율적인 섬유로 교체할 수 있습니다.
포토닉 칩은 무선 대역폭의 한계도 뚫고 나갈 수 있습니다.
연구원들은 수천 배 빠르게 데이터를 옮기기 위해
모바일 기가헤르츠 신호를 테라헤르츠 주파수로
교체하는 연구를 하고 있습니다.
하지만 이들의 신호는
공기 중의 수분에 흡수되거나,
고층 빌딩에 막히기 때문에 짧은 거리만 가능합니다.
그러나 작은 무선 섬유 테라헤르츠 포토닉 전송 칩을
광범위한 도시 곳곳에 사용한다면,
테라헤르츠 신호를 장거리까지 전달할 수 있습니다.
그들은 안정된 중개 지점인 광섬유를 경유하고,
현실에서 엄청나게 빠른 무선 연결을 만들 수 있습니다.
모든 인류 역사상,
빛은 우리에게 시야와 열을 주었고, 우리가 탐험하고,
물리적 세계에 정착하는 동안 꾸준한 동반자의 역할을 해 주었습니다.
이제, 우리는 막대한 빛에 대한 정보를 짊어지고,
많은 다른 포토닉 통로가 존재하는
초고속 광섬유 고속도로를 따라 달리기 위해 방향을 바꿨습니다.
좀 더 포괄적인, 가상 세계를 건설하기 위해 말이죠.