한국표준과학연구원(KRISS)이 극저온 냉각장치 없이 상온에서 작동하는 단일광자 광원을 개발하며 양자통신 핵심 부품의 국산화에 성공했다. 이번 기술은 질화갈륨(GaN) 반도체 내부의 미세 결함을 활용해 단일광자를 생성하며, 일반 220V 전원만으로 구동되는 플러그앤플레이 방식으로 구현됐다. 기존에는 영하 270도 수준의 극저온 환경과 대형 광학 장비가 필요해 실용화가 어려웠지만, 이번 성과로 현장 적용이 가능해졌다.

연구진은 '공간 확정적 맵핑' 기술을 통해 반도체 내 단일광자 방출 지점을 좌표처럼 기록하고, 전원을 껐다 켜도 동일한 위치를 자동으로 찾아가도록 했다. 공주대 이욱재 교수팀은 광자 방출 효율을 높이기 위해 반도체 표면에 나노미터 크기의 원형 브래그 격자 구조를 설계했다. 개발된 장비는 19인치 랙 규격으로, 기존 양자암호통신(QKD) 장비와의 연동이 쉽고 통신망, 보안시설 등에 설치하기 유리하다.

이번 기술은 금융망, 의료망, 정부 전용망 등 고보안 통신 인프라에 적용될 전망이며, KRISS는 스핀오프 기업 큐라드와 함께 제품화를 추진 중이다. 연구 성과는 국제학술지 '레이저 앤드 포토닉스 리뷰'에 게재됐다.