DEVOCEAN

안녕하세요, 저는 SKT에서 현재 양자 기술의 응용 디바이스를 연구하는 곽재영입니다.

처음으로 블로그 글을 하나 써보려고 합니다.

설마 강요에 의해서 억지로 쓴 글은 절대 아닙니다. 그럴수가요...

강원도에서 도 주관행사로 양자포럼이 2022년 3월29일에 열렸었는데요.

홈페이지 링크는 아래와 같습니다. https://qict2022.org/wp/Home.asp

제가  포럼에 자료 하나를 제출하였고, 약간의 발표를 할 예정이라서,

해당 자료를 공유하고 약간의 설명을 추가하여 해당 기술을 공유해보려고 합니다. 

우선 첨부에 해당 발표 자료를 공유하니,

관심이 있으신 분들은 편하고 가볍게 한번쯤 읽어주시면 되겠습니다.

지금부터는 첨부된 자료를 살짝 읽으셨거나,

안 읽으신 분들도 가볍게 볼 수 있는 배경 설명을 의식의 흐름으로 설명하려고 합니다.

SKT에서 퀀텀(Quantum) 기술에 대해 관심을 가진 것은 오래 전부터이지만,

이것에 대해서 실제 응용분야에 활발하게 적용하게 된 시점은 2017~2018년입니다.

이때부터 이러저러한 실 결과물들이 실제로 만들어져 나오기 시작했는데,

그 중 통신과 큰 상관이 없지만, 실제 디바이스로 만들어진 것이 SP(Single Photon) LiDAR 입니다.

(LiDAR : 빛을 쏴서 반사되어 돌아오는 시간을 이용하여 거리를 측정하는 장치)

https://en.wikipedia.org/wiki/Lidar

2018년에 만든 초기 버전 SP LiDAR는 아무래도 초기 버전이다보니 약간 원시적이었습니다.

정말 순수한 PoC (Proof of Concept) 형태로,

실용적이거나 결과가 그럴싸 한 것보다는 '정말 되는가'에 초점이 맞춰져 있었습니다.

참고로 그 당시 LiDAR라는 디바이스에 대한 세계적인 상황을 보면,

당시 '자율주행'이라는 주제가 뜨거운 시절이었어서 많은 분들이 LiDAR에 대해서 관심도 있었고,

Velodyne 이라는 회사가 일반적인 LiDAR (여기서 일반적이라 함은 Single Photon 기술 미적용) 의 대표적인 회사였던 시절이었습니다. (물론 다른 많은 회사들이 경쟁적으로 개발하고 있긴 했습니다)

영국 Radiohead라는 그룹이 LiDAR 이미지를 뮤직비디오에 사용했습니다. 우리나라에는 오래전 Creep 으로 유명했었죠.

-- 이 LiDAR로 만들어낸 이미지를 Point Cloud라고 보통 부릅니다.

-- 시점으로부터 빛의 반사된 거리를 모두 point로 찍어서 표현하기 때문에 의미 그대로 사용됩니다.

(아래 유튜브 링크는 라이다라는 것을 사용하면 어떤 느낌의 영상이 나오는지 볼수있는 예가 되겠네요)

https://youtu.be/8nTFjVm9sTQ

다시 2018에 처음으로 제작한 Single Photon LiDAR의 PoC로 돌아오면,

괜찮은 결과를 만들어 냈습니다. (많은 우려에도 불구하고)

우선, PoC의 거리가 km 까지 탐지되는 것을 알았는데, 이것은 괜찮은 결과였습니다.

당시 일반 LiDAR는 100m 부근이 실제 측정되지만 광고는 200m 까지 탐지된다라고 했었고,

실제 1km까지 된다는 LiDAR는 나름대로의 변칙적인 방법을 썼습니다.

해당 PoC 장점은 수신기에 있습니다.

수신기가 SIngle Photon Detector 라는 것이었는데, 1개의 광자까지 탐지된다는 의미입니다.

한마디로 아주아주 민감한 광 감지기가 사용된 것입니다.

따라서, 보다 원거리도 탐지가 되고, 야외 태양광 노이즈 존재하에서도 탐지가 잘 되는 장점이 있었습니다.

뭐 당연하겠지만, 민감한 광 감지기만 있다고 되는것은 아닙니다...송수신 환경이 잘 맞아야 합니다.

해서, CES 2019에 발표하게 되었고, 거기서 외국 파트너를 만나 2019년 말에 좀 멀쩡한 디바이스가 나오게 되었습니다.

2020년에는 코로나가 시작되며, 더이상 협업이 안되고 국내 파트너와 2020년 고도화된 디바이스가 나왔습니다.

2021년에는 이 LiDAR 기술을 응용해서 원거리 비접촉식 Gas 탐지 PoC를 했습니다.

2022년에는 Gas 탐지기를 좀더 하면서, LiDAR 수요가 있는 곳과 과제를 수행할 것 같습니다. 

이 Sinlge Photon LiDAR 혹은 Gas 탐지기에 들어간 핵심기술은 다음과 같습니다.

• 송수신 소자 개발 및 튜닝 (반도체 소자/광소자)

  • Photo Diode for Single Photon Detection

  • Laser for Application (레이저 부품 선정 및 튜닝)

• 송수신 회로 설계 (전자회로 설계 영역)

• 송수신 광학계 설계 (Optics 영역)

• FPGA 회로 설계

  • 송신 제어회로 설계

  • 수신 제어회로 설계

  • 데이터 처리 및 수집, 계산, 저장, 인터페이스 설계

  • 기타 진단 및 Xilinx Petalinux interface 설계

저는 반도체에서 논리회로 설계에 전문성을 가지고 있습니다.

(해당 영역은  Software와 유사한 것도 있지만, 다른 점도 많습니다)

또한, 전자 회로 쪽에도 약간 전문성이 있고 반도체 소자 혹은 공정에도 관여했습니다.

오늘 작성한 블로그는

우선 제가 지금까지 제작한 퀀텀 관련 응용 디바이스에 대한 개요를 가능한 읽기 쉽게 적었습니다.

왜냐하면 여기 데보션은 보통 S/W 개발자들이 많이 계신 것 같아서

새로운 영역이다 보니 머리 식히실 때 보기 편하게 적어 봤습니다.

제가 오늘 글을 쓰면서,

아, 2022년에는 이 서론을 일단 블로그에 쓰고 나머지 부분들에 대해서 조금씩 설명하면

한 4~5개 정도 글이 되면서, 대략 연구해온 응용 디바이스들에 대해서 정리해볼 수 있겠구나....정도로 계획했습니다.

아마 다음 글은 Single Photon Detection이 뭔지에 대해서 정리하지 않을까 합니다.

그리고, 해당 설명에는 우리가 소자를 어떻게 개발했는지도 대략 나올거구요,

나중에는 제 전공인 HDL (Hardware Description Language) 약간의 소개와

어떻게 제어 및 연산 logic이 설계되었는지 설명하다보면, 마무리될 것 같습니다.

혹시라도 피드백이 있으면 반영하겠습니다.

감사합니다.