메타, 대서양 횡단 1Pbps급 해저 케이블 '페탈' 발표... 2029년 상용화 목표

1페타비트 해저 케이블 페탈 공개

메타(Meta)가 프랑스와 미국을 연결하는 대서양 횡단 해저 케이블인 페탈(Petal) 구축 계획을 공개했다. 약 7,000km(4,300마일) 구간에 부설되는 페탈은 대서양 횡단 거리에서 사상 최초로 1Pbps(초당 1페타비트, 1,000Tbps) 전송 용량을 제공할 예정이다. 상용 운용 목표 시점은 2029년으로 제시되었으며, 해저 통신망 분야에서 다중 코어 광섬유(Multi-Core Fiber) 기술을 대규모로 상용 적용하는 첫 사례에 해당한다.

페탈의 1Pbps 전송 용량은 기존 대서양 최고 용량 케이블 대비 2배에 달하며, 메타의 첫 대서양 투자 해저 케이블인 마레아(Marea)의 약 5.5배 규모다. 이는 160kbps 음원 스트리밍을 기준으로 전 세계 인구의 약 75%에 달하는 62억 5천만 명이 동시에 접속할 수 있는 대역폭과 맞먹는다. 시스템 턴키 공급은 엔이씨(NEC)가 담당하며, 광섬유 공급은 스미토모 전기공업(Sumitomo Electric Industries), 프랑스 육양국 구축 및 유럽 육상망 연결은 오렌지(Orange)가 분담한다.

샤논 한계 직면과 다중 코어 전환

대륙 간 인터넷 트래픽의 약 99%는 해저에 설치된 광섬유 케이블망을 통해 전송된다. 1980년대 에르븀 첨가 광섬유 증폭기(EDFA) 도입 이후 해저 전송망은 급격히 발전했으며, 2010년대 코히어런트 광전송과 무분산 보상 설계를 통해 10배 이상의 전송 용량 증가를 달성했다. 그러나 광학적 물성에 따른 물리적 한계인 샤논 한계(Shannon Limit)에 근접하면서 단일 광섬유의 전송 대역폭 확대는 구조적 한계점에 도달했다.

업계는 광섬유 쌍 수를 늘리는 공간 분할 다중화(SDM) 방식으로 전환하여 전송 용량을 지속적으로 확장해 왔다. 메타 역시 8개 광섬유 쌍의 마레아에서 16쌍의 아미티에(Amitié), 24쌍 기반으로 0.5Pbps를 달성한 안자나(Anjana)로 규모를 확장해 왔다. 용량을 다시 두 배로 늘리기 위한 방안으로는 광섬유를 48쌍으로 확장하는 안, L-밴드 파장 대역을 추가하는 안, 2코어 광섬유를 도입하는 안이 검토되었다. 페탈은 24쌍 케이블에 2코어 광섬유 기술을 채택하여 물리적으로 48쌍에 상응하는 1Pbps 전송 능력을 구현하는 방식을 선택했다.

2코어 광섬유 설계와 누화 억제

단일 케이블로 1Pbps를 전송하는 방식은 0.5Pbps 케이블 2기를 별도 구축하는 것과 비교해 자재와 자원 소모, 탄소 배출량을 크게 줄일 수 있다. 하지만 2코어 광섬유 생태계를 구축하기 위해서는 광섬유 자체의 물리적 규격과 광학적 성능을 동시에 만족시켜야 한다. 사람 머리카락 굵기인 직경 125마이크로미터(μm)의 표준 외경을 유지하면서 광신호 감쇄를 낮추기 위해, 모재(Preform) 제조 공정에서 초순수 합성 실리카(Ultra-pure synthetic silica)를 사용했다.

다중 코어 적용 시 발생하는 주요 기술적 난제는 코어 간 신호가 간섭을 일으키는 광학적 누화(Crosstalk) 현상이다. 스미토모 전기공업은 주변 매질 대비 코어 영역의 굴절률을 정밀하게 제어하는 구조 설계를 도입했다. 아울러 하나의 광섬유 내 두 코어에서 전송되는 광신호를 서로 반대 방향으로 진행시키는 역방향 전송(Counter-propagating) 방식을 채택하여 누화를 측정 불가능한 수준으로 낮추었다. 이를 통해 단일 코어 광섬유와 대등한 광학 성능을 가진 초저손실 2코어 광섬유(2C Z-PLUS ULL)를 개발했다.

리피터 증폭 설계와 전력 규격 제약

7,000km에 달하는 장거리 해저 구간에서 신호 세기를 유지하기 위해서는 케이블 경로를 따라 약 100기의 리피터(증폭기)를 설치해야 한다. 페탈은 단일 하우징 내부에 96개 증폭기를 집적한 단일 바디 리피터 구조를 적용한다. 리피터 내부에서는 팬인·팬아웃(Fan-In/Fan-Out, FIFO) 인터페이스를 통해 2코어 광섬유를 두 개의 단일 코어로 분기한 후, 단일 코어 증폭 및 펌프 공유 아키텍처를 거쳐 다시 2코어로 재결합한다.

이러한 FIFO 기반 증폭 설계와 초저손실 광섬유의 결합을 통해, 전력 소모의 비례적 증가 없이 전송 용량을 2배로 확장할 수 있게 되었다. 특히 페탈은 기존 해저 전력 급전 장비(PFE)의 허용 한계인 18킬로볼트(kV) 규격을 그대로 유지하도록 설계되었다. 전압을 높일 경우 필수적으로 수반되는 해저 케이블 생태계 전반의 고전압 재인증 절차를 피할 수 있다는 점은 이번 설계의 핵심 제약이자 성과다. 페탈은 다중 코어 광섬유 기술을 상용화 단계로 전환하는 기준이 되며, 2029년 정식 서비스를 개시할 예정이다.