OAM 전파자원 자유도 원천 해석법 실험 검증
6G 원천기술 확보.. IEEE 무선통신 게재
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
