첨단 네트워크 및 컴퓨팅 연구 프로젝트 25선 ③

수백만 달러의 연구 자금과 뛰어난 두뇌를 갖춘 대학의 연구소들이 새로운 컴퓨터 및 네트워킹 기술 연구에 몰두하고 있다. 무선 네트워크, 컴퓨터 보안, 그리고 소형화 및 고속화가 가장 각광받고 있으며, 그 중 일부는 이미 시장에 소개된 상태이다. 미리 알아둘 만한 25개의 프로젝트를 살펴본다.

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분무식 배터리
휴스턴 소재 라이스 대학(Rice University)의 연구원들은 엔지니어들이 휴대용 전자기기의 설계를 재고할만한 분무식 배터리의 프로토타입을 개발했다.

이 충전식 배터리는 모바일 기기에 사용되는 리튬이온 배터리와 비슷한 특성을 보이지만, 에어브러시(Airbrush)를 이용해 거의 모든 표면에 적층하여 적용할 수 있다고 라이스 대학의 닐람 싱 연구원은 밝혔다. 그는 이 기술 개발팀을 1년 넘게 이끌고 있다.

기존의 리튬 이온 배터리는 기본적으로 한쪽 끝에 전극이 위치함으로써 유연하지 못한 덩어리 형태를 띠고 있다. 이 배터리는 형태의 변형이 어렵기 때문에 설계에 있어 제약 사항으로 작용하며, 특히 표면이 둥그스름한 소형 기기의 경우에는 더욱 까다롭다.

하지만 라이스 대학의 프로토타입 모델은 이런 문제에 해결책을 제시할 수 있다. 싱은 "이 배터리로 다양성을 확보할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 배터리는 분사 작업을 통해 5개의 층을 구성할 수 있다. 2개의 전류 콜렉터(Collector)가 음극, 고분자 분리기, 양극을 샌드위치처럼 양쪽에서 고정시키는 형태를 띤다. 결과적으로 플라스틱, 금속, 세라믹 등의 표면에 분무할 수 있는 배터리가 탄생하는 것이다.

연구원들은 전자제품 제조사들이 이 배터리에 관심을 갖기를 희망하고 있다. 싱은 "에어브러시 기술이 확립되었다. 기업들이 이 기술을 보다 신속하게 완성할 수 있을 것이다"라고 말했다.

 

모바일 모시(Mobile Mosh)
2명의 MIT 소속 연구원들이 지난 여름 SSP(State Synchronization Protoco)라는 이름의 프로토콜과  원격 로그인 프로그램을 발표했다. 이 프로그램은 일명 모시(Mosh)를 사용하는데, 이는 대역폭이 낮은 연결 상태에서 모바일 기기 연결성을 확보하기 위한 SSH(Secure Shell)를 대체하게 된다.

현재 SSP와 모시는 GNU/리눅스(Linux), 프리BSD(FreeBSD), OS X 등에서 MIT 웹 사이트를 통해 무료로 이용할 수 있다.

네트워크 및 시스템 관리자들이 종종 서버에 원격으로 로그인하기 위해 사용하는 SSH는 기본적으로 TCP를 통해 컴퓨터에 연결한다. 그러나 모바일 사용자들에게는 TCP 사용이 문제를 일으키고 있다. 왜냐하면 TCP는 2개의 종점이 고정된 것으로 간주하기 때문이다.

MIT의 CSAIL(Computer Science and Artificial Intelligence Lab) 석사과정 학생이자 모시의 책임 개발자인 케이스 윈스턴은 "이는 실시간 통신에 적합하지 않다"라고 설명했다. SSP는 지메일부터 스카이프(Skype)까지 모바일 앱의 사용을 안정화하는데 유용한 무접속 비 보존형 전송 메커니즘인 UDP를 사용한다.



네트워크 코딩(Network Coding)
MIT, 캘리포니아 공과대학교(California Institute of Technology), 뮌헨 공과대학교(University of Technology in Munich)의 연구원들은 유선 그리고 더 나아가 소규모 무선 네트워크의 수용력을 측정하기 위한 연구의 일환으로 네트워크 코딩과 오류 수정 코딩을 활용하고 있다.

이 연구원들은 무선 네트워크에서 수용력의 상위 및 하위 한계를 측정하는 방법을 발견했다. 기업 및 서비스 제공업체들은 이를 이용해 노이즈(Noise)의 양에 상관없이 더욱 효율적인 네트워크를 설계할 수 있을 것으로 기대된다. 보다 자세한 정보는 MIT 관련 페이지에서 확인할 수 있다.

100 테라헤르츠(Terahertz)
피츠버그 대학(University of Pittsburgh)의 연구팀은 자신들이 스마트폰과 노트북 등 전자기기의 속도를 크게 향상시키는데 기여할 수 있는 통신기술의 혁명을 발견했다고 주장하고 있다. 100 테라헤르츠 이상의 대역폭(적외선과 전자파 불빛 사이의 전자기 스펙트럼)에 접속할 수 있는 기술을 개발했다는 것. 기존에는 전자기기로 사용할 수 있는 대역폭의 한계가 기가헤르츠(Gigahertz)의 수준에 불과했다.

피츠버그 대학의 연구권 흐르보예 페텍과 일본 츠쿠바 대학(University of Tsukuba) 소속의 객원교수 무네아키 하세는 자신들의 연구 논문을 네이처 포토닉스(Nature Photonics)를 통해 공개했다.

이 연구원들은 "단일 빛 색상을 다양한 용도로 사용할 수 있는 일련의 균등한 스펙트럼선으로 나누었으며, 하나의 반도체 실리콘 소자 내 원자의 집단에서 일관된 움직임을 자극함으로써 100 테라헤르츠 이상의 대역폭에 걸친 주파수를 생성하는데 성공했다고 설명했다." 페텍은 이 기술을 응용해 기기에 수천 배의 정보를 저장할 수 있을 것이라고 말했다.

이와는 별도로, IBM의 연구원들도 전선을 통해 전자를 전송하는 대신에 빛의 파장을 이용하여 500편의 고화질 영화 다운로드와 맞먹는 1Tbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있는 프로토타입의 광학칩을 개발했다.

이 홀리 옵토칩(Holey Hptochip)은 전송기와 수신기로 구성된 병렬 광학 트랜스시버(Transceiver)이며, 기업 및 일반 네트워크에서 막대한 양의 데이터를 처리하기 위해 개발됐다.

그래핀(Graphene)을 이용한 냉각
그래핀이 전자 업계에서 잠재적인 미지의 재료로 급부상하고 있다. 캘리포니아 대학 리버사이드 캠퍼스(Univesity of California at Riverside), 텍사스 대학 달라스 및 오스틴 캠퍼스(University of Texas at Dallas and Austin), 중국의 샤멘 대학(Xiamen University) 소속의 연구원들이 그래핀을 처리하여 더욱 뛰어난 열 특성을 갖도록 하는 방법을 고안해냈다.

연구에 따르면 그래핀의 동위원소를 사용해 냉각 성능이 향상된 노트북과 무선 장치 등을 제조할 수 있다. 캘리포니아 대학 리버사이드 캠퍼스의 전자공학 교수 알렉산더 발란딘은 다음과 같이 설명했다.

"중요한 것은 전기적, 광학적, 기타 물리적 특성을 크게 변화시키지 않고도 순수한 동위원소 그래핀의 열 전도 특성을 크게 향상시킬 수 있는 가능성이 있다는 점이다. 순수한 동위원소 그래핀은 재료의 가격을 통제할 수 있기 때문에 많은 실질적인 적용분야에 있어서 획기적인 선택이 될 수 있다."

캘리포니아 대학 측에 따르면 이렇게 특수 천리된 그래핀은 일부 칩 패키징 재료뿐만이 아니라 태양 전지와 플렉서블 디스플레이(Flexible Display)에 우선적으로 적용될 수 있을 것으로 생각된다. 이 외에도, 컴퓨터 칩의 실리콘과 함께 사용되어 연결용 배선의 열을 발산시킬 수 있다.

최근 몇 년 동안 그래핀 관련 기술은 크게 발전해왔다. 예를 들어, IBM은 지난 해 최초의 그래핀 기반 통합회로를 개발했다고 발표한 바 있다. ciokr@idg.co.kr