국내 연구진이 6G 기술 상용화에 필요한 새로운 전파자원을 발굴하고 이를 정량화하는 기술을 개발했다. 5G보다 데이터 전송량과 속도를 50배 이상 높일 수 있다.
울산과학기술원(UNIST·총장 이용훈)은 최은미 전기전자공학과 교수팀이 신개념 전파자원인 궤도각운동량(OAM)을 적용한 무선통신 채널별 용량 예측 공식인 'OAM 전파자원 자유도 원천 해석법'을 개발했다고 2일 밝혔다.
이 해석법을 이용하면 OAM 적용 무선통신에서 한 번에 보낼 수 있는 최대 데이터 전송량을 예측할 수 있다.
'OAM 무선통신'은 나선형 계단처럼 꼬여 이동하는 특성을 이용하는 전파 자원이다. 같은 주파수(파장)에서 꼬인 횟수(OAM 모드)를 다르게 해 제한된 주파수 자원 활용 효율을 극대화 할 수 있다.
최 교수팀이 개발한 'OAM 전파자원 자유도 원천 해석법'은 송수신 안테나 사이즈, 거리 등 각기 다른 무선통신 환경에서 OAM 모드를 '최대 몇 개 까지 늘릴 수 있느냐'를 파악할 수 있는 기술이다. OAM 모드를 최대 3개로 늘릴 수 있으면 데이터 전송량도 3배 증가한다. 각각 모드를 하나의 채널로 이용해 필요 데이터를 동시에 전송할 수 있기 때문이다.
이 해석법은 6G 시대 새로운 주파수 자원으로 떠오른 테라헤르츠파 영역에 적용 가능하다. 기존 OAM 모드 해석법은 RF(무선주파수)영역에 한정돼 있었다. 테라헤르츠파는 빛(광)에 가까운 단파장 영역이라 광특성과 RF특성을 동시에 고려해야 한다.
최 교수팀은 해석법 이론 제시뿐만 아니라, 81-86㎓(기가헤르츠, E-band 주파수 대역)에서 이론의 실험적 검증도 마쳤다. 전자기파 성질을 미세하게 바꿀 수 있는 구조체(메타표면)를 이용해 실험용 OAM 모드를 만들고 OAM 모드별 용량을 실제 측정해 이론과 일치함을 확인했다.
최은미 교수는 “OAM 전파모드는 향후 6G 통신 기술 가운데 기지국과 최상위 네트워크를 연결하는 무선백홀 통신에 쓰일 수 있다”며 “이번 연구는 6G 통신 채널용량 증대에 필요한 새로운 전파자원을 발굴하고 그 장·단점을 정량화했다는 점에 의미가 있다”고 말했다.
이번 연구는 삼성미래기술육성사업 지원을 받았고, 연구 성과는 IEEE 무선통신 매거진 2월호에 게재 예정이다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
