우리 연구진이 5G 통신품질을 높여줄 주파수 필터 개발에 성공했다. 통신사 간 주파수 간섭을 개선하고, 세계 최고 수준 5G 통신품질을 구현하는 데 도움이 될 것으로 전망된다.
한국표준과학연구원(원장 박현민)은 기관 내 융합연구팀이 5G 통신시스템에 최적화된 '5G 주파수 필터' 구조를 인공지능(AI)을 활용해 설계했다고 30일 밝혔다.
5G 통신품질을 높이려면 주파수 상호간섭을 최소화해야 한다. 고성능 필터가 필요하다. 또 밀리미터파 5G(28㎓를 이용하는 5G) 통신 성능을 향상시키려면, 통신사별 가용 주파수 대역을 명확하게 구분해야 한다.
특히 5G 기지국 통신장비는 수백 개 안테나로 대규모 사용자를 동시 연결하는 '대규모 다중입출력(Massive MIMO)' 기술을 활용해 그만큼 많은 필터가 사용된다. 그러나 시장 80% 이상을 점유한 외산 제품의 경우, 필터 간 품질 편차가 발생하는 문제가 있다. 안테나와 필터를 연결하는 조립 과정에서 이런 편차가 발생할 수 있다.
연구팀은 외산 제품보다 성능이 뛰어나면서 품질은 균일하고, 가격은 저렴한 필터 개발에 성공했다. 개발 필터는 명함 두께 4분의 1인 50마이크로미터(㎛)로 매우 얇다. 외산과 달리 단일층 금속 시트 형태여서 안테나와 필터를 연결하는 추가 공정도 필요 없으며 편차 발생도 막을 수 있다. 스티커처럼 탈부착할 수 있다.
상용 수준 5G 안테나 결합 환경에서 성능을 평가한 결과 외산 대비 대역폭, 손실특성, 주파수 선택특성 등에서 우수한 성능을 나타냈다.
AI를 기반으로 기반으로 자체 개발한 '광역최적화' 방법을 적용한 결과다. 필터 표면에 미세하고 복잡한 단위 구조를 주기적으로 배열해 전자파나 빛 반사, 굴절, 투과 성질을 조절한 '메타표면 필터'를 구현했다.
홍영표 책임연구원은 “융합연구팀이 개발한 필터는 고성능, 저비용, 획기적 설계방법으로 5G 주파수 필터 시장 판도를 바꿀 경쟁력 있는 제품”이라며 “이번 기술은 5G 안테나 빔포밍 기술뿐만 아니라 국방 스텔스 기술 등에도 쓰일 수 있다”고 밝혔다.
한편 이번 연구 요소기술 관련 논문은 통신 분야 저명한 국제학술지(IEEE Access)에 지난 2월 게재됐다. AI 기반 설계기술은 특허로 출원됐다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
