이종원 울산과학기술원(UNIST) 교수팀은 6G통신 상용화를 앞당길 새로운 통신소자 기술을 개발했다고 22일 밝혔다. 자체 설계한 '메타표면'을 활용해 6G통신용 차세대 전파자원인 궤도각운동량(OAM) 신호를 만들고 빠르게 수신할 수 있는 기술이다.
'메타표면'은 빛을 포함한 전파의 특성을 조절할 수 있게 설계한 물질이다. 표면에 올려진 2차원 구조체 모양과 배열 형태에 따라 조절할 수 있는 빛의 특성도 달라진다.
이 교수는 “메타표면이 OAM 신호 발생기와 수신기 역할을 동시에 수행할 수 있게 했다. 실험적 검증도 끝내 OAM 기반 6G통신 기술 상용화에 도움이 될 것”이라 설명했다.
빛(전파)의 OAM이라는 물리량을 활용한 통신기술은 주파수 자원을 효율적 쓸 수 있는 기술이다. 동일한 파장(주파수)안에서 위상이 꼬인 횟수(OAM 모드)에 따라 여러 개의 직교 신호를 만들 수 있기 때문이다. 한 번에 전송 가능한 데이터양을 늘릴 수 있어 빠른 통신이 가능하다.
하지만 OAM은 일반 통신용 빔(가우시안 빔)과 달리 중심 세기가 약하고 주변 동심원 영역의 세기는 강하다는 특징을 갖는다. 이 때문에 모드가 증가할수록 동심원이 넓게 퍼져 수신 안테나도 커야 하고, 실제 수신 안테나 들어온 여러 신호를 빨리 분리해 회수하기도 어렵다.
이 교수팀은 자체 설계한 메타표면으로 OAM 신호를 빠르게 판별할 수 있는 새로운 통신 소자 기술을 제시했다. 이 메타표면은 E-밴드 주파수 대역에서 2종의 OAM 모드를 만들 수 있고, 빔을 원하는 방향으로 보내거나 빔 발산각을 줄일 수 있다.
동시에 메타표면을 180도 뒤집으면 OAM 신호를 빠르게 분리해 회수할 수 있는 수신기로 쓸 수 있다.
이 교수는 “최소한의 탐지기를 이용해 메타표면 기반 OAM 모드를 빠르게 판별할 수 있는 가장 현실적인 방법을 제시한 것으로 메타표면에 OAM 모드를 추가해 6G통신 채널 용량을 획기적으로 높일 수 있다”고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
