<테마특강>밀리미터파 무선통신기술 현황

권혁철 지오커뮤니케이션 대표

권혁철

86년 빈 상경대학 경영학과 졸업

91년 빈 상경대학 경영학과 박사과정 수료

89∼95년 (주)대우 근무

96∼2000년 한빛디지털 대표

현재 지오커뮤니케이션 대표

정보사회가 진척되면서 문자, 음성, 영상 등 멀티미디어 정보를 고품질로 전송할 수 있는 광대역 밀리미터파 무선통신이 각광받고 있다.

밀리미터파 대역은 문화, 군사 및 항공우주 분야 등에 널리 활용될 수 있어 미국에서는 수년전부터 MAFET(Microwave and Analog Front End Technology) 등 대형 프로젝트를 통해 관련 소자 및 시스템 개발에 많은 노력을 기울이고 있으며 이미 기술적 우위를 유지하고 있다.

밀리미터파란 주파수 범위가 30∼300㎓ 이하로, 밀리미터(㎜) 단위의 파장을 갖는 전자기파를 의미한다.

밀리미터파 대역은 전통적으로 군사용으로 주파수가 할당되어 12∼45㎓ 대역의 군사용 위성통신, 3∼95㎓ 대역의 차량탑재 군사용 레이더 전자전 무기, 미사일

추적장치 등이 연구되어 왔다.

그런데 최근 상업적 필요성이 대두되면서 기지국과 가입자간의 통신로를 무선화하는 BWLL(Broad band Wireless Local Loop)과 무선 LAN 및 차량 충돌방지 시스템 등 민수용 부문의 응용기술이 점차 보급됨에 따라 밀리미터파 기술은 민군 겸용기술로 중요성이 부각되고 있다.

밀리미터파 대역은 마이크로파 대역에 비해 직진성이 강한 특성을 가지며 전송특성은 대역에 따라 대기 중의 물분자나 산소분자에 잘 흡수되는 섀도 대역과 대기 중 감쇄가 비교적 적은 대역으로 대별된다.

국제전기통신연합(ITU)에서는 30∼300㎓ 밀리미터파를 용도에 맞게 분배해 밀리미터파 관련 연구개발 기준을 정했다.

특히 60㎓ 대역은 상업적으로는 무선 LAN에의 응용으로, 군사적으로는 지상 기지국으로부터의 도청위험이 없는 위성간 은닉통신에 응용할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.

BWLL은 우리나라의 경우 준 밀리미터파에 해당하는 26㎓ 부근의 주파수 대역을 통해 기지국과 가입자간에 고속 무선데이터통신 서비스를 제공할 수 있는 초고속 무선인터넷용으로 도입됐다.

실내용 초고속 무선 LAN은 대기 중 흡수 감쇄가 큰 60㎓ 대역을 이용하는 것으로 100Mbps 이상의 초대용량 정보를 기존 케이블망 없이 사무실에서 송수신할 수 있어 쾌적한 네트워크 환경을 실현할 수 있다.

차량충돌방지 시스템은 77㎓ 대역을 활용해 앞차간 및 옆차간 충돌방지를 할 수 있는 시스템으로, 미래 차량안전 운행을 도모할 수 있는 시스템으로 각광받을 것으로 예측된다.

국내 밀리미터파 대역은 한국전파진흥협회에 의해 70㎓까지는 활용계획이 수립되어 있으나 100㎓ 대역 이상에서의 활용계획은 전무한 실정이다.

한국전파진흥협회내 수신 멀티미디어용 주파수분과위원회는 밀리미터파 멀티미디어에 대한 기술분석과 수요조사를 통해 적절한 운용 주파수대를 찾고, 소요 대역폭을 산출하기 위한 활동을 하고 있다.

국내 밀리미터파 대역의 무선통신 시스템 관련 연구투자는 LMDS 시스템을 중심으로 태동기를 맞이하고 있으나 대부분 수입에 의존하고 있어 무역 불균형 및 기술종속이 우려되고 있다.

지금까지 일부 대학 및 기업 연구소를 중심으로 밀리미터파용 각종 소자, MIMIC(Millimeterwave Monolithic Integrated Circuits) 및 서브미크론 관련 연구를 수행해 오고 있으나 밀리미터파 대역의 우수한 연구결과는 매우 미미한 실정이다.

미국의 경우 NSF(National Science Foundation) 주관아래 원격교육 및 진료 등 서비스를 위한 연구를 진행하고 있고, 일본의 경우 MMAC(Multimedia Mobile Access Communication System)추진에 관해 무선 LAN을 중심으로 연구개발을 하고 있다. 또한 유럽은 MBS(Mobile Broadband System) 과제를 추진 중인 것으로 보고되고 있다.

밀리미터파 관련 시스템(BWLL, 무선LAN, 차량충돌방지 시스템 등)은 향후 지속적

인 시장성장이 예상되고 있고, 또한 신산업 창출을 예고하고 있다.

특히 밀리미터파 통신용 소자 및 시스템 개발을 위한 선진국의 움직임은 활발하다.

미국의 경우 국방부에서 주관하는 MMIC 및 MAFET 프로젝트가 10여년째 진행되고 있다. 일본의 경우에는 통산성에서 주관하는 초격자소자 프로젝트가 진행되고 있으며, 유럽은 유럽연합 주관으로 ESPRIT 프로젝트 내에서 집중적인 투자가 이루어지고 있다.

미국, 일본, 유럽 등 선진 각국에서는 이미 새로운 광대역 밀리미터파 멀티미디어 서비스용 시스템 개발을 위해 각종 밀리미터파 통신용 소자 및 시스템을 개발해 왔으며, 최근에는 40㎓대에서 MVDS(Microwave Video Distribution Service)에 대한 연구가 진행되고 있고, 향후 10년 안에 100㎓대 무선통신시스템이 개발되어 사용되리라 예측된다.

밀리미터파 멀티미디어기술 개발은 아직은 초기단계지만 초고속통신망과 연동되어 밀리미터파 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 무선 전송기술로서의 무선 ATM에 관한 연구가 최근 선진 각국에서 활발히 진행되고 있다.

<유럽>

-매직 WAND(Wireless ATM Network Demonstrator) 프로젝트:무선 ATM망에 멀티미디어 정보를 액세스하는 이동장비를 개발하는 프로젝트로 95년 8월 시작, 현재 5㎓대에서 20Mbps의 시험용 시스템을 개발하고 17㎓ 기술을 연구중이다.

-MEDIAN(Wireless Broadband CPN/LAN for Professional and Residential Multimedia Application) 프로젝트:고속(155Mbps까지) 무선 가입자근거리망(WCPN/WLAN)을 위한 파일럿시스템을 구현하고 시연하기 위한 프로젝트로 파일럿시스템은 멀티캐리어 변조방식을 사용해 무선구간에서 ATM기술을 적용한다. 사용주파수 대역은 60㎓다.

-SAMBA(System for Advanced Mobile Broadband Applications) 프로젝트:이동가입자에게 광대역 멀티미디어서비스를 제공하는 광대역 셀룰러시스템 을 위한 플랫폼을 구현하고 시연하는 프로젝트로 플랫폼은 셀룰러 운용환경에서 40㎓대에서 34Mbps까지의 서비스를 지원하고 무선에서 ATM을 구현한다.

<일본>

NTT가 주도하는 AWA(ATM Wireless Access)시스템은 10Mbps 이상의 전송속도에서 공중용뿐만 아니라 사설용 LAN·WAN 애플리케이션을 위해 SHF(3∼30㎓) 대역에서 ATM망에 무선접속을 제공한다.

일본은 10㎓ 이하에서 신규로 할당할 대역이 없기 때문에 10㎓ 이상의 대역에서 시스템을 개발하고 있다. AWA시스템은 저속 이동성을 지원한다.

<미국>

-WATMnet:미국 NEC의 C&C리서치랩에서 개발 중인 WATMnet은 프로토타입 형태로 ATM망에 연동되어 다양한 형태의 밀리미터파 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 시스템이다. 기지국과 교환시스템은 이동성이 부가된 ATM(Q.2931) 버전을 사용하고 있다. WATMnet은 1단계에서 ATM 상위계층에 이동성을 부가하고, 2단계에서 무선접속 링크에 무선 ATM 기술을 적용하는 것이다.

-BAHAMA:벨연구소에서 제안한 BAHAMA시스템은 백본 LAN을 중심으로 마이크로셀

커버리지를 제공하는 PBS(Portable Base Station)라는 네트워크 노드로 구성되어 있으며 20Mbps의 서비스를 목표로 한다. 현재 실험실 수준의 프로토타입을 구현해 데모 중이다.

－ 무선 케이블TV:90년대들어 유무선 전송매체의 광대역화, 양방향성 추세에 맞

게 26∼28㎓대를 사용하는 LMDS(Local Multipoint Distribution Service) 전송기술이 등장하게 됐다.

아무튼 선진 각국은 국가 정보 인프라 구축차원에서 미래 정보사회의 큰 비중을 차지할 밀리미터파 대역의 무선통신에 관련한 기술개발에 힘을 싣고 있다.

밀리미터파 대역에서 초고속으로 동작하는 반도체 소자와 이를 집적한 MIMIC 및 무선통신시스템 기술개발이 급진전되고 있다.

우선 돋보이는 것이 밀리미터파 단일 집적회로 MIMIC다.

또한 MIMIC의 성능은 사용되는 능동소자의 성능에 의해 가장 큰 영향을 받으므로 밀리미터파 대역에서 각종 송수신 시스템을 제작하기 위해서는 우선 고품질의 능동소자가 개발되어야 한다.

그러나 밀리미터파 시스템 구현의 핵심이 되는 반도체 부품은 거의 수입에 의존하고 있으며, MIMIC 제작도 주로 외국계 회사에서 제공되는 고가의 파운드리 프로세서를 사용하고 있어 송수신시스템의 국산화는 요원한 실정이다.

특히 핵심이 되는 능동소자의 국내 개발과 이들을 이용한 안정된 MIMIC 파운드리 구축은 통신부품 및 시스템 수출의 국제경쟁력을 높이는 데 절대적으로 필요한 기술임에도 불구하고 현재 국내에서는 극소수 연구소를 중심으로 기본 연구가 시작되고 있는 실정으로, 집중적인 장기연구가 필요하다.

현재 국내에서는 밀리미터파에 관련된 소자 및 시스템 개발이 미흡한 실정으로, 선진국들처럼 100㎓이상 대역의 첨단기술 개발을 서두르지 않으면 기술 무한경

쟁 시대에 기술 종속국으로 전락할 수 있다.